第九章 静电场-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习必备随身宝典word

第九章　静电场 第1讲　静电场中力的性质 一、电荷及其守恒定律(必修三第九章第1节) 1.四种电荷 元 电荷 电荷量的最小单元:e=_____________,任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍  点 电荷 (1)点电荷是只有__________,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在。  (2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定。如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,则带电体的大小及形状就可以_______,此时带电体就可以看成点电荷  试探 电荷 为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷,是电荷量和体积都很_____的点电荷  场源电荷 激发电场的带电体所带的电荷,也叫_____电荷  2.比荷:带电粒子的__________与其_______的比值。  比荷是带电粒子的重要参量,电子的比荷=1.76×1011 C/kg 3.电荷守恒定律 内容 电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体_______到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的_______保持不变  三种带 电方式 摩擦起电、_______起电、接触起电,物体带电实质:______________  电荷的 分配 原则 两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分开,二者带______ _______电荷,若两导体原来带异种电荷,则电荷先_______,余下的电荷再_______ 二、库仑定律(必修三第九章第2节) 将丝线先后悬挂在P1、P2、P3,丝线与竖直方向夹角减小,小球受到的静电力减小。 1.内容 _______中两个静止__________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.表达式:F=k,式中k=____________N·m2/C2,叫作静电力常量。  由库仑扭秤实验测出 3.库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定,即同种电荷相互_______,异种电荷相互_______。  4.库仑定律适用条件的三点理解 (1)F=k,r指两点电荷间的距离。对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离。 (2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布。如图所示。 a.同种电荷:F<k; b.异种电荷:F>k。 (3)库仑力在10-15 m<r<10-11 m的范围内均有效,但不能根据公式错误地推论:当r→0时,F→∞。其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能看成点电荷了。 三、电场强度(必修三第九章第3节) 1.电场 (1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。 (2)基本性质:对放入其中的电荷有_____________。  2.电场强度 (1)定义:放入电场中某点的电荷受到的__________与它的_____________的比值。  (2)定义式:E=;单位:N/C或__________。  比值定义法 (3)矢量性:规定__________在电场中某点所受静电力的方向为该点电场强度的方向。  (4)点电荷的电场:真空中与场源电荷Q相距为r处的电场强度大小为E=k。 3.电场线 不是电荷的运动轨迹 (1)定义:为了形象地了解和描述电场中各点电场强度的_______和_______,在电场中画出一条条有方向的曲线,曲线上每点的____________表示该点的电场强度方向,曲线的_______表示电场强度的大小。  (2)电场线的特点 a.电场线从__________或__________出发,终止于__________或__________。  b.电场线在电场中不相交。 c.在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线_______,电场强度较小的地方电场线_______。  d.电场线上某点的切线方向表示该点的___________________。  e.沿电场线方向电势逐渐_______。  f.电场线和等势面在相交处_____________。  (3)常见的几种电场线: 四、静电的防止与利用(必修三第九章第4节) 1.静电平衡 (1)定义:导体放入电场中时,附加电场与原电场的电场强度在导体内部大小相等且方向相反,使得叠加电场强度为零时,自由电荷不再发生_____________,导体达到静电平衡状态。  (2)处于静电平衡状态的导体的特点 ①导体内部的电场强度_____________。  ②导体是一个等势体,导体表面是等势面。 ③导体表面处的电场强度方向与导体表面_______。  ④导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面上。 ⑤在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有净电荷。 2.尖端放电 导体尖端周围电场使空气_______,电离出与导体尖端电荷符号相反的电荷,与尖端的电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷。  3.静电屏蔽 处于电场中的封闭金属壳,由于内部电场强度处处为_____,外电场对壳内仪器不会产生影响的现象。  质疑辨析 (1)质子的电荷量为一个元电荷,但电子、质子是真实存在的粒子,不是元电荷。(　　) (2)点电荷是理想化模型,均匀带电的绝缘球也可以视为点电荷。 (　　) (3)两个带异种电荷的金属球接触时,正电荷从一个球转移到另一个球。 (　　) (4)根据F=k,当r→∞时,F→0;当r→0时,F→∞。 (　　) (5)E=是电场强度的定义式,可知电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比。 (　　) (6)在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。(　　) (7)如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。 (　　) (8)电场线不是电荷的运动轨迹,但根据电场线的方向能确定已知电荷的加速度的方向。(　　) 第2讲　静电场中能的性质 一、电势能和电势(必修三第十章第1、2节) 1.静电力做功类比重力做功 (1)特点:静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置_______,与电荷经过的路径_______。  (2)计算方法: W=__________,适用于匀强电场,d为沿电场方向的位移。  WAB=qUAB,适用于任何电场。 2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,称为电势能。 (2)说明:电势能具有相对性,通常把_______或__________的电势能规定为零。  零势能的选取是任意的 (3)静电力做功与电势能变化的关系 ①静电力做的功等于电荷电势能的__________,即WAB=_____________。静电力对电荷做多少正功,电荷电势能就_______多少;电荷克服静电力做多少功,电荷电势能就_______多少。  ②电势能的大小:由WAB=EpA-EpB可知,若令EpB=0,则EpA=WAB,即一个电荷在电场中某点具有的电势能,数值上等于将其从该点移到零势能位置时静电力所做的功。 3.电势 (1)定义:电荷在电场中某一点的__________与它的电荷量之比叫作电场在这一点的电势。  (2)定义式:φ=。 (3)标矢性:电势是_____量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。  (4)相对性:电势具有__________,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。  4.等势面 　　　　带方向的线表示电场线, 无方向的线表示等势面 (1)定义:电场中_____________的各点构成的面。  (2)四个特点: ①在同一等势面上移动电荷时静电力__________。  ②电场线一定与等势面垂直,并且从电势_____的等势面指向电势_____的等势面。  ③等差等势面的疏密表示电场的强弱,等差等势面越密的地方电场强度_______,电场线越_______,反之电场强度_______。  ④任意两个等势面都不相交。 (3)几种常见电场的等势面的特点 电场 等势面(虚线)图样 特点 匀强电场 垂直于电场线的平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的球面 等量异种 点电荷的电场 两电荷连线的中垂面为等势面 等量正点 电荷的电场 在电荷连线上,中点电势最低;在中垂线上,中点电势最高 二、电势差(必修三第十章第 2 、3节) 1.定义:电场中两点间的电势的差值,也叫_______。  2.静电力做功与电势差的关系 (1)公式: (2)静电力做功的计算式: WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB 变形可得电势差的计算式:UAB= 这两式适用于任何电场。 (3)说明 ①公式WAB=qUAB适用于任何电场,应用时式中各量需代入符号进行运算。 ②电势差的值与零电势点的选取无关。 3.电势差与电场强度的关系 (1)规律:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 (2)公式: 4.电场强度的另一种表述 (1)公式:E= 只适用于匀强电场 (2)意义:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。 (3)单位:____________,且1 V/m=1 N/C。  质疑辨析 (1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。(　　) (2)电场中电势降落的方向,就是电场强度的方向。 (　　) (3)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功。 (　　) (4)带电粒子仅受静电力作用时,一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(　　) (5)由于静电力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关。 (　　) (6)电场线与等势面互相垂直,电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面。 (　　) (7)等差等势线越密的地方,电场线越密,电场强度越大。 (　　) (8)UAB=Ed中的d指匀强电场中A和B两点间的距离。 (　　) 第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动 一、电容器(必修三第十章第4节) 1.电容器 (1)组成:由两个彼此_______又相距很近的导体组成。  (2)带电荷量:一个极板所带电荷量的__________。  (3)电容器的充、放电: ①充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的_____________,电容器中储存电场能。  ②放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中__________转化为其他形式的能。  2.电容 (1)定义:电容器所带的_____________与电容器两极板之间的_____________之比。  (2)定义式:C=。 比值定义法 (3)单位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。 1 F=____________ μF=_____________ pF。  (4)意义:表示电容器_____________本领的高低。  (5)决定因素:由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定,与电容器是否带电及电压_______。  3.平行板电容器的电容 (1)决定因素:两极板的_____________、电介质的______________、____________ _______。  (2)决定式:__________。  k为静电力常量 4.对电容器两个公式的理解 (1)公式C==是电容的定义式,对任何电容器都适用。对于一个确定的电容器,其电容已确定,不会随其电荷量的改变而改变。 (2)公式C=是电容的决定式,只对平行板电容器适用。 二、带电粒子在电场中的运动(必修三第十章第5节) 1.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题 (1)要掌握静电力的特点。静电力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关,还跟带电粒子的电性和电荷量有关。 (2)是否考虑重力依据情况而定。 ①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的提示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量)。 ②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有特殊说明或明确的提示外,一般都不能忽略重力。 2.解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路: (1)根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场; (2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解。此方法既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场。 3.带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)条件分析:带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场。 (2)运动性质:匀变速曲线运动。 (3)处理方法:分解成相互垂直的两个方向上的直线运动,类似于平抛运动。 (4)运动规律: ①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间 ②沿电场力方向,做匀加速直线运动 质疑辨析 (1)电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和。 (　　) (2)电容器的电容大小与极板的电荷量成正比,与电压成反比。 (　　) (3)平行板电容器充电后与电源断开,则电荷量Q一定;若一直与稳压电源连接,则电压U不变。 (　　) (4)平行板电容器的电容与极板间的距离成反比。 (　　) (5)带电粒子在匀强电场中只能做直线运动。 (　　) (6)带电粒子在电场中,只受静电力时,也可以做匀速圆周运动。 (　　) (7)带电粒子在匀强电场中运动,电场力一定做正功。 (　　) (8)当带电粒子垂直于电场方向射入平行板电容器中时,粒子若不打在极板上,运动时间由水平速度决定。 (　　) 实验十　观察电容器的充、放电现象 实验原理 电容器与电源相连,形成充电电流,随着极板电荷量的增加,充电电流减小;电容器的正、负电荷中和,形成放电电流,随着极板电荷量的减少,放电电流减小。 电容器所带的电荷量与电容器两极板之间的电势差之比,为电容器的电容,即C= 实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理 方案 (1)按图连接好电路。 (2)把单刀双掷开关S与触点1连通,观察电容器的_______现象,在充电开始时电流比较_____,以后随着极板上电荷的增多,电流逐渐_______,当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动,电流I=0。  (3)将单刀双掷开关S与触点2连通,观察电容器的_______现象,放电开始电流较_____,随着两极板上电荷量的逐渐_______,电路中的电流逐渐_______,两极板间的电压也逐渐_______。  注意:(1)在做放电实验时,电路中可串联一个电阻,避免烧坏电流表; (2)可将电流表换成电流传感器,由计算机绘制充、放电的I-t图像 (1)由I-t图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。 方法:先算出一个小方格代表的电荷量,然后数出整个图像与横轴所围的面积中的方格数(_______半格的按一个方格计算,_______半格的舍弃)。电容器充电或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。  (2)电容器两极板之间的电压等于电源电动势,由电容的定义式C=估算出电容器的电容C 误差分析 (1)电流测量和读数不准确带来误差; (2)利用I-t图像进行数据处理时也会造成误差 学科网（北京）股份有限公司 $ 第九章　静电场 第1讲　静电场中力的性质 一、1.1.60×10-19 C　电荷量　忽略　小　源 2.电荷量　质量 3.转移　总量　感应　电子的转移　等量同种　中和　平分 二、1.真空　点电荷　正比　反比　2.9.0×109　3.排斥　吸引 三、1.(2)力的作用　2.(1)静电力F　电荷量q　(2)V/m (3)正电荷　3.(1)大小　方向　切线方向　疏密 (2)a.正电荷　无限远　无限远　负电荷　c.较密　较疏 d.电场强度方向　e.降低　f.相互垂直 四、1.(1)定向移动　(2)①处处为零　③垂直　2.电离　3.0 【质疑辨析】 提示:(1)√。　(2)√。 (3)×。两个带异种电荷的金属球接触时,从一个球转移到另一个球的是电子。 (4)×。根据F=k,当r→∞时,F→0;但当r→0时,两个带电体已经不能看成点电荷,库仑定律不再适用。 (5)×。电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷受到的静电力无关。 (6)×。电场强度是矢量,在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度大小相等,方向不同。 (7)√。　(8)√。 第2讲　静电场中能的性质 一、1.(1)有关　无关　(2)qEd　2.(2)无限远处　大地表面　(3)①变化量　EpA-EpB　减少　增加 3.(1)电势能　(3)标　(4)相对性 4.(1)电势相同　(2)①不做功　②高　低 ③越大　密集　越小 二、1.电压　4.(3)V/m 【质疑辨析】 提示:(1)×。电场中电场强度为零的地方电势不一定为零,电势为零的地方电场强度不一定为零。 (2)×。电场中电势降落最快的方向,就是电场强度的方向。 (3)×。UAB=。 (4)×。与带电粒子的初速度方向有关。 (5)√。　(6)√。　(7)√。 (8)×。d指匀强电场中A和B两点间沿电场方向的距离。 第3讲　电容器　带电粒子在电场中的运动 一、1.(1)绝缘　(2)绝对值　(3)①异种电荷　②电场能 2.(1)电荷量Q　电势差U　(3)106　1012　(4)容纳电荷　(5)无关 3.(1)正对面积　相对介电常数　两板间的距离 (2)C= 【质疑辨析】 提示:(1)×。电容器所带的电荷量等于任意一个极板所带电荷量的绝对值。 (2)×。电容器的电容由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定,与电容器是否带电及电压无关。 (3)√。　(4)√。 (5)×。带电粒子在匀强电场中可以做匀变速直线运动,也可以做匀变速曲线运动。 (6)√。 (7)×。若带电粒子沿电场方向的位移为0,则电场力不做功;若带电粒子的位移与电场力的夹角为钝角,则电场力做负功。 (8)√。 实验十　观察电容器的充、放电现象 充电　大　减小　放电　大　减小　减小　减小到零　大于　小于 学科网（北京）股份有限公司 $