专题01 电场的性质（期末复习课件）高二物理上学期鲁科版

期末复习·考点清单 物理必修第三册+选必一 •鲁科版 专题01 电场的性质 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 04 课堂小结 PART-01 知识清单 库仑定律 一 1.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成______，与它们的距离的二次方成______，作用力的方向在它们的连线上。 2.静电力：静止点电荷之间的相互作用力，也叫作______力。 正比 反比 库仑 电场强度 二 1.定义：在电场的不同位置，试探电荷所受的________与它的________之比一般来说是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。 静电力 电荷量 静电力F 试探电荷的电荷量q 电场本身 电场强度 二 3.单位：________，符号为N/C。 4.电场强度是______。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与________在该点所受的静电力的方向相同。 5.物理意义：反映电场本身的____的性质的物理量，其大小表示电场的强弱。 牛每库 矢量 正电荷 力 电场强度 二 6.真空中点电荷的电场 (1)电场强度：E＝________，其中k是____________，Q是__________的电荷量，r是点电荷到电场中该点的距离。 (2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径______；当Q为负电荷时，E的方向沿半径______。 静电力常量 场源电荷 向外 向内 电场线 三 1.电场线 (1)电场线的用途：除了用数学公式描述电场外，还可以通过画电场线，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和______。 (2)对电场线的理解 ①电场线是画在电场中的一条条有______的曲线，曲线上每点的______方向表示该点的电场强度方向。 ②在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较____；电场强度较小的地方电场线较____。 ③电场线不是实际存在的曲线，是为了形象地描述电场而______的线。 方向 方向 切线 密 疏 假想 电场线 三 (3)两个特点 ①电场线从________或________出发，终止于________或________。 ②同一电场的电场线在电场中________，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有__________。 正电荷 无限远 无限远 负电荷 不相交 两个方向 电势能 四 1.定义：电荷在______中具有的势能，用Ep表示。 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的________。 表达式：WAB＝________________。 电场 减少量 EpA－EpB 减少 增加 电势能 四 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到____________时静电力所做的功，即EpA＝WA0。 4.零势能位置：电场中规定的电势能______的位置，通常把电荷在离场源电荷__________或把电荷在__________的电势能规定为零。 零势能位置 为零 无限远处 大地表面 电势 五 1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量______。 2.公式：φ＝______________。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V＝1 J/C。 之比 4.特点：(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的0电势的位置有关，一般情况下取离场源电荷__________或大地表面为0电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有______。 5.与电场线关系：沿电场线方向电势__________。 无限远处 正负 逐渐降低 电势差 六 1.定义：电场中两点间电势的______叫作电势差，也叫______。 2.公式：设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为：UAB＝________。B、A两点之间的电势差为：UBA＝_______。所以UAB＝__________。 3.电势差的正负：电势差是标量，但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用________相加。 差值 电压 φA－φB φB－φA －UBA 代数法 电势差 六 4.电势差的单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为______，符号是V。 伏特 5.静电力做功与电势差的关系 EpA－EpB qUAB (3)物理意义：电场中A、B两点间的电势差，等于将电荷由A点移至B点的过程中________做的功与电荷量q的比值。 静电力 等势面 七 1.定义：电场中__________的各点构成的面。 2.等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力________。 (2)电场线跟等势面______，并且由电势____的等势面指向电势____的等势面。 (3)两个不同的等势面永不______。 电势相等 不做功 垂直 高 低 相交 匀强电场中电势差与电场强度的关系 八 1.关系：在匀强电场中，两点间的电势差等于__________与这两点____________的距离的乘积。 2.关系式：UAB＝Ed。 3.物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于__________与这两点____________的距离的乘积。 4.适用条件：匀强电场，d是沿电场方向两点间的距离。 电场强度 沿电场方向 电场强度 沿电场方向 电容器 九 一、电容 1.定义：电容器所带__________与电容器两极板间的__________的比值。 2.定义式：___________。 3.单位：在国际单位中，电容的单位是______，符号为____，常用的单位还有______和______，1 F＝________ μF＝__________ pF。 电荷量Q 电势差U 法拉 F 微法 皮法 106 1012 电容器 九 二、平行板电容器 1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成。 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成______，跟两极板的正对面积S成______，跟极板间的距离d成______。 正比 正比 反比 PART-02 方法模型归纳 库仑定律的应用 一 1.库仑力作用下的平衡问题 (1)四步解决库仑力作用下的平衡问题： 库仑定律的应用 一 (2)三个自由点电荷的平衡问题： ①平衡条件：每个点电荷受另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷平衡的位置是另外两个点电荷的合场强为零的位置。 ②平衡规律： 库仑定律的应用 一 (3)利用三角形相似法处理带电小球的平衡问题： 库仑定律的应用 一 (3)利用三角形相似法处理带电小球的平衡问题： 库仑定律的应用 一 (3)利用三角形相似法处理带电小球的平衡问题： 1．如图，一轻小滑轮正下方固定着一个带正电小球A，用一绝缘轻质细线跨过滑轮拴接另一个质量为m的带+q小球B，悬停于同一竖直面内某处；现用力拉细线一小段距离，当小球B再次平衡在同一竖直面内时，（A、B带电小球可视为点电荷），下列说法中正确的是（　　） A．两小球间的距离增大 B．两小球的库仑力大小不变 C．细线拉力增大 D．条件不足，无法判断 库仑定律的应用 一 B 电场强度的求解 二 1.叠加法：多个点电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。 2.对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。 3.补偿法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，然后再应用对称的特点进行分析，有时还要用到微元思想。 4.微元法：将带电体分成许多电荷元，每个电荷元看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。 2．如图所示，边长为的等边三角形的三个顶点P、M、N上各放置一个点电荷，三个点电荷带电荷量均为Q，其中M、N处的为正电荷，P处的为负电荷，O为等边三角形外接圆的圆心，S为M、N连线的中点，静电力常量为k，则S点的电场强度大小和方向为（    ） A．大小为，方向向左 B．大小为，方向沿连线指向P点 C．大小为，方向沿连线指向P点 D．大小为，方向向右 电场强度的求解 二 B 3．如图所示，电荷量为的点电荷与均匀带负电的薄板相距，点电荷处在带电薄板过几何中心的垂线上。垂线上、两点分别位于薄板两侧，与薄板距离均为。已知点的电场强度为，方向从指向，则图中点的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 电场强度的求解 二 D 常见电场线问题 三 1.两种等量点电荷的电场强度及电场线的比较 常见电场线问题 三 2.“电场线+运动轨迹”组合模型模型特点: 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线不重合的曲线时,这种现象简称为“拐弯现象”,其实质为“运动与力”的关系。运用牛顿运动定律的知识分析: (1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在某一位置的切线)与“力线”(在同一位置电场线的切线方向且指向轨迹的凹侧),从二者的夹角情况来分析带电粒子做曲线运动的情况。 (2)“三不知时要假设”——电荷的正负、电场的方向、电荷运动的方向,是题目中相互制约的三个方面。若已知其中一个,可分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”进行分析。 4．如图所示，在一对等量异种点电荷形成的电场中，O点是两点电荷连线的中点，B、C两点和A、D两点分别是两点电荷连线上关于O点对称的点，M点、N点是两点电荷连线的中垂线上关于O点对称的点，则下列说法正确的是（　　） A．M、N两点电场强度等大反向 B．A、D两点电场强度等大反向 C．在C点无初速度释放一个电子，仅在电场力作用下， 从C点运动到B点的过程中电子的加速度先变小后变大 D．在C点无初速度释放一个电子，仅在电场力作用下， 从C点运动到B点的过程中电子先做加速直线运动，后做减速直线运动 常见电场线问题 三 C 5．两个带等量正电荷的点电荷如图所示，O点为两电荷连线的中点，a、b两点在连线的中垂线上，且，若在a点由静止释放一个带负电粒子（不计重力），关于粒子的运动，下列说法正确的是（　　） A．粒子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B．粒子在a、b间做往复运动，O点处速度最大 C．粒子在从a向O点移动过程中，电势能不断增大 D．若规定无穷远处为零电势点，则粒子在O点处的电势能为正值 常见电场线问题 三 B 电势差与电场强度的关系 四 1．在匀强电场中由公式U＝Ed得出的“一式二结论” 电势差与电场强度的关系 四 电势差与电场强度的关系 四 (2)“等分法”的应用思路： 6．如图所示，有一平行于abc平面的匀强电场，其中a、b、c三点电势分别为2 V、12 V、6 V，ab = 5 cm，，ac和ab的夹角为45°。下列说法正确的是（　　） A．电子从a点移动到b点的过程中，电场力做负功 B．电子从a点移动到c点的过程中，电势能增大 C．电场强度的方向从c点指向a点 D．电场强度的大小为200 V/m 电势差与电场强度的关系 四 D 电场中的三类常见图像 五 （一）φ-x图像 1.电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。 2.在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。 3.在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。 电场中的三类常见图像 五 （二）Ep-x图像 1.根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。 2.根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。 电场中的三类常见图像 五 （三）E-x图像 1.E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方向;E<0表示电场强度沿x轴负方向。 2.在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。 3.在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。 7．x轴上有两点电荷和，二者之间连线上各点的电势高低变化如图曲线所示，选无穷远处电势为0，则从图中可得出（　　） A．两电荷间连线上的P点电场强度为0 B．两电荷之间连线上各点的场强方向都指向x轴的正方向 C．和可能为同种电荷 D．把一正试探电荷从两电荷连线上的A点移到B点时，其电势能先减小后增大 电场中的三类常见图像 五 B 8．如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　） A．A点电势高于B点电势 B．A点的电场强度小于B点的电场强度 C．A、B两点电势差的绝对值大于B、C两点电势差的绝对值 D．电子经过A点的速率大于经过B点的速率 电场中的三类常见图像 五 C 9．在空间中存在着沿x轴的静电场，其电场强度E随位置坐标x变化规律如图所示，A、B、C为x轴上的点，取x轴正方向为电场强度的正方向。下列说法中正确的是（　　）   A．AC段中B点的电势最低 B．一带负电的粒子从A点运动到B点电势能减少 C． D．一正电荷仅在电场力作用下从A点运动到C点动能先减小后增大 电场中的三类常见图像 五 C 带电粒子在电场中的抛体运动 六 1.求解电偏转问题的两种思路 以示波管模型为例,带电粒子经加速电场U1加速,再经偏转电场U2偏转后,需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点P,如图所示。 带电粒子在电场中的抛体运动 六 (1)确定最终偏移距离OP的两种方法 方法1: 方法2: 带电粒子在电场中的抛体运动 六 (2)确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法 10．真空中的某装置如图所示，现有质子（）、氘核（）和粒子（）都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点（三种粒子重力均不计）。下列说法正确的是（    ） A．三种粒子在偏转电场中运动时间相同 B．三种粒子射出偏转电场时的速度方向相同 C．在荧光屏上将出现3个亮点 D．三种粒子射出偏转电场时的动能相等 带电粒子在电场中的抛体运动 六 B PART-03 巩固提升 1．如图所示，可视为质点的两个带同种电荷的小球a和b，分别静止在竖直墙面和水平地面上，b球被光滑竖直板挡住，所有接触面均光滑，a球由于缓慢漏电而缓慢下降，在此过程中（　　） A．地面对b的支持力变小 B．竖直挡板对b的支持力变小 C．a、b间的作用力变大 D．墙面对a的弹力变小 巩固提升 01 C 2．如图所示，真空中有两等量异种点电荷A、B，是其连线的垂直平分线，与连线相交于O点。a、b是两个点电荷附近关于O点对称的两点，下列说法正确的是（　　） A．a点的电势高于b点的电势 B．a点的电场强度与b点的电场强度完全相同 C．A、B连线上O点电场强度最大 D．若将带正电的试探电荷沿直线由a点移动 到b点，则电场力先做正功，后做负功 巩固提升 02 B 3．点电荷A、B分别固定在x轴上和处，规定无穷远处电势为零，x轴正半轴上电势与位置坐标的关系图像如图所示。则（    ） A．点电荷A、B为同种电荷 B．点电荷A、B带电荷量大小之比为 C．除无穷远处，x轴上只有2处场强为零的点 D．从处静止释放的负试探电荷能再次经过该点 巩固提升 03 C 4．如图甲所示，平行板电容器的间距为d，在B板上方某位置有一个带电微粒P静止不动，图乙是在图甲中插入某物体（不影响P点，且厚度小于板间距d）后的电路，下列说法正确的是（　　） A．保持开关K闭合，若插入的是金属板，则电容器上极板电荷量减少 B．保持开关K闭合，若插入的是云母片，则电容器上极板电荷量增加 C．开关K先闭合再断开，若插入的是金属板，则微粒向下运动 D．开关K先闭合再断开，若插入的是云母片，则微粒向上运动 巩固提升 04 B 5．图甲为板间距为d，长度2d两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间t变化的图线如图乙所示，在t=0时刻，一质量为m、不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为，刚好沿板右边缘射出电场，已知电场变化周期，下列关于粒子运动的描述不正确的是（　　） A．粒子的电荷量为 B．若粒子在时刻以进入电场，由该粒子在时刻射出电场 C．若该粒子在时刻以速度进入电场，从进入到射出电场，电场力对粒子不做功 D．若该粒子在时刻以速度进入电场，粒子会水平射出电场 巩固提升 05 B PART-04 课堂小结 课堂小结 2.定义式：E＝eq \f(F,q)，E与____________和___________________无关，与________有关。 k eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(静电力做正功，电势能______；,静电力做负功，电势能_______。)) (1)公式推导：电荷q在电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：WAB＝______________，由电势能与电势的关系φ＝eq \f(Ep,q)可得EpA＝qφA，EpB＝qφB。所以WAB＝q(φA－φB)＝_______，所以有UAB＝eq \f(WAB,q)。 (2)公式：UAB＝eq \f(WAB,q)。 C＝ 3.电容的决定式：C＝________，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量。 当两极板间是真空时，C＝__________。 $$