清单03 静电场（期末知识清单）高一物理下学期人教版

清单03 静电场 考点1　电荷 知识点1：电荷 1．自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷． 2．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 3．电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是库仑，符号是C. 知识点2：摩擦起电和感应起电 1．摩擦起电：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电． 2．感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫作静电感应．利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电． 知识点3：电荷守恒定律和元电荷 1．电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变． 2．电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变． 3．元电荷：最小的电荷量叫作元电荷，用e表示．所有带电体的电荷量或者等于e ，或者是e的整数倍．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，在我们的计算中，可取e＝1.60×10－19 C. (1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分． (2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷． (3)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷． 4．比荷：带电粒子的电荷量与质量的比值． 5．使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布． 6．电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程． 知识点4：三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷 导体带上与带电体同种的电荷 原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同．束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体 实质 电荷在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移. 特别提示：感应起电的判断方法 1．当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如下图甲所示． 2．导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示． 说明：用手摸一下导体，再移开手指，相当于先把导体接地，然后再与大地断开． 【点拨】接触起电时电荷量的分配规律 1．导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关． 2．当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配． (1)若两个球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分；(2)若两个球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分． 知识点5：验电器的原理和使用 验电器的两种应用方式及原理 1．带电体接触验电器：当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开．如图甲． 2．带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在斥力作用下张开，如图乙． 考点2　库仑定律 知识点1：电荷之间的作用力 1．探究影响电荷之间相互作用力的因素 (1)实验现象：(如图所示) ①小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小． ②小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大． (2)实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小． 2．库仑定律 (1)点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可以看作带电的点，叫作点电荷． (2)库仑定律 ①内容：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正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．这种电荷之间的相互作用力叫作静电力． ②公式：F＝k，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量． ③适用条件：a.在真空中；b.点电荷． 知识点2：库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比． 2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比． 知识点3：库仑定律的理解与应用 1．点电荷 (1)点电荷是只有电荷量，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忽略，此时带电体就可以看成点电荷． 2．库仑定律 (1)库仑定律只适用于真空中静止点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理． (2)当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用． (3)两个点电荷之间的静电力遵守牛顿第三定律．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大． (4)两个规则的带电球体相距比较近时，电荷的分布会发生改变，库仑定律不再适用． 知识点4：静电力的叠加 1．对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的静电力的矢量和． 2．电荷间的单独作用符合库仑定律，求各静电力的矢量和时应用平行四边形定则． 考点3　电场　电场强度 知识点1：电场 1．电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场产生的． 2．电场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，电场是物质存在的一种形式． 知识点2：电场强度 1．试探电荷与场源电荷 (1)试探电荷：为了研究电场的性质而引入的电荷，其是电荷量和体积都很小的点电荷． (2)场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷，也叫源电荷． 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值，叫作该点的电场强度． (2)定义式：E＝，q是试探电荷的电荷量． (3)单位：牛每库(N/C)． (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反． 3．电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关． 4．电场强度是矢量，其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与在该点的负电荷所受静电力的方向相反． 5．公式E＝可变形为F＝qE：正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反． 知识点3：点电荷的电场　电场强度的叠加 1．真空中点电荷的电场 (1)场强公式：E＝k，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量，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的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内． 2．电场强度的叠加 场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和． 知识点4：电场线　匀强电场 1．电场线 (1)概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向． (2)特点 ①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷． ②电场线在电场中不相交． ③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． (3)电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际上是不存在的． (4)电场线每点的切线方向与该点的电场强度方向相同． (5)几种特殊的电场线分布，如图所示． 2．匀强电场 (1)概念：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场． (2)特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线． ②场强大小处处相等，电场线疏密程度相等． (3)实例：相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，可以看作匀强电场． 考点4　静电的防止与利用 知识点1：静电平衡 1．静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态． 2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0. 3．导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面． (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 4．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′. 5．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0. 6．静电平衡时，导体上的电荷分布规律： (1)净电荷只分布在导体外表面，内部没有净电荷． (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示． (3)净电荷在导体外表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示． 甲　　　　　　　　　　乙 知识点2：尖端放电 1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象． 2．尖端放电：与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象． 3. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施． (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失． 知识点3：静电屏蔽 1. 静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度为0.外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫作静电屏蔽． 静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连． 2．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零． 3．静电屏蔽的两种情况 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体 知识点4：静电吸附 1．静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象． 2．静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程． 3．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，向作为正极的工件运动，并沉积在工件表面． 4．静电复印：复印机应用了静电吸附的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是绝缘体，受光照时变成导体． 知识点5：非共线力作用下带电体的平衡 分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样，具体步骤如下： 1.确定研究对象：如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”. 2.对研究对象进行受力分析，此时多了静电力 3.根据F合＝0列方程，若采用正交分解，则有Fx＝0，Fy＝0. 4.求解方程. 知识点6：同一直线上带电体的平衡 共线的三个点电荷在静电力作用下平衡的特点 1．平衡条件：每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等，方向相反． 2．平衡规律可概括为： “三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上； “两同夹异”——正、负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小； “近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷． 3．只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡条件对其中的两个电荷列式即可． 知识点7：两等量点电荷周围的电场 1．等量同种点电荷的电场 (1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大． (2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，场强先变大后变小． (3)关于中心点O点的对称点，场强等大反向． 2．等量异种点电荷的电场： (1)两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小． (2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧．沿中垂线从中点到无限远处，场强一直减小，中点处场强最大． (3)关于中心点对称的点，场强等大同向． 知识点8：电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析 1．带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向． 2．分析方法：由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向；由电场力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负；由电场线的疏密程度可比较电场力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断带电粒子加速度的大小． 知识点9：电场中的平衡及动力学问题 1．带电体在多个力作用下的平衡问题：带电体在多个力作用下处于平衡状态，物体所受合外力为零，因此可用共点力平衡的知识分析，常用的方法有正交分解法、合成法等． 2．带电体在电场中的加速问题：与力学问题分析方法完全相同，带电体的受力仍然满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉电场力(静电力)． 考点5 电势能和电势 知识点1：静电力做功的特点 1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qElcos θ.其中θ为静电力与位移方向之间的夹角． 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关． (1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似． (2)无论是匀强电场还是非匀强电场，无论是直线运动还是曲线运动，静电力做功均与路径无关． 知识点2：电势能 1．电势能：电荷在电场中具有的势能，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减少量．表达式：WAB＝EpA－EpB. (1)静电力做正功，电势能减少； (2)静电力做负功，电势能增加． 3．电势能的大小：电荷在某点(A点)的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0. 4．电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为零． (1)电势能Ep是由电场和电荷共同决定的，是电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷在电场中某点的电势能． (2)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。 (3)电势能是标量，有正负但没有方向。在同一电场中，电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零势能点的电势能。 5．静电力做功与电势能变化的关系 (1)WAB＝EpA－EpB. 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加． (2)在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小． 知识点3：电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比． 2．公式：φ＝。 (1)φ取决于电场本身； (2)公式中的Ep、q均需代入正负号。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V＝1 J/C. 4．电势高低的判断： (1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低． (2)电势能判断法：由φ＝知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高． 5．电势的相对性：只有规定了零电势点才能确定某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0. 6．电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低． 7．电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关．在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零． 8．电势虽然有正负，但电势是标量．在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向． 考点6 电势差 知识点1：电势差 1．定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压．UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA. 2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB>0，表示A点电势比B点电势高． 3．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号是V. 4．静电力做功与电势差的关系 (1)公式：WAB＝qUAB或UAB＝. (2)UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时静电力所做的功． 特别提示：电势差的理解 1．电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关． 2．电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低，且UAB＝－UBA，与零电势点的选取无关． 3．电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差． 知识点2：静电力做功与电势差的关系 1．公式UAB＝或WAB＝qUAB中符号的处理方法： 把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大． 2．公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中WAB仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时其他力所做的功． 3．电势和电势差的比较 概念 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 电场力做的功与电荷量的比值UAB＝ 决定因素 由电场和在电场中的位置决定,与q、Ep无关 由电场和场内两点位置决定,与q、WAB无关 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，φA＝UAB 单位 相同，国际单位制中均是伏特(V) 标矢性 都是标量，但均有正负 知识点3：等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面． 2．等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功． (2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直． (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面． 3．等势面的特点及应用 (1)在等势面上移动电荷时静电力不做功，电荷的电势能不变． (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布． (3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性确定场强大小． (4)任意两个等势面都不相交． 4．几种常见电场的等势面(如图所示) (1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面． (2)等量异种点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等势线． (3)等量同种点电荷的等势面 ①等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低． ②等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高． (4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面． 考点7 电势差与电场强度的关系 知识点1：匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．在匀强电场中，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：UAB＝Ed. 知识点2：公式E＝的意义 1．意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离之比． 2．电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势． 3．电场强度的另一个单位：由E＝可导出电场强度的另一个单位，即伏每米，符号为V/m. 1 V/m＝1 N/C. 知识点3：匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．公式E＝及UAB＝Ed的适用条件都是匀强电场． 2．由E＝可知，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势． 式中d不是两点间的距离，而是两点所在的等势面间的距离，只有当此两点在匀强电场中的同一条电场线上时，才是两点间的距离． 3．电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向． 4．电势差的三种求解方法 (1)应用定义式UAB＝φA－φB来求解． (2)应用关系式来求解． (3)应用关系式UAB＝Ed(匀强电场)来求解． 5．在应用关系式UAB＝Ed时可简化为U＝Ed，即只把电势差大小、场强大小通过公式联系起来，电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断． 知识点4：利用E＝ 定性分析非匀强电场 UAB＝Ed只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题． (1)在非匀强电场中，公式U＝Ed中的E可理解为距离为d的两点间的平均电场强度． (2)当电势差U一定时，场强E越大，则沿场强方向的距离d越小，即场强越大，等差等势面越密． (3)距离相等的两点间的电势差：E越大，U越大；E越小，U越小． 知识点5：用等分法确定等势线和电场线 1．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场方向的距离． 由公式U＝Ed可以得到下面两个结论： 结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝，如图甲所示． 结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，同理有UAC＝UBD，如图乙所示。 2．确定电场方向的方法 先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。 考点8 电容器的电容 知识点1：电容器 1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器． 2．电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中． (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量． 3．电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能． 4．电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流． 5．C＝是电容的定义式，由此也可得出：C＝. 6．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关． 知识点2：电容 1．定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值． 2．定义式：C＝. 3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF. 4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量． 5．击穿电压与额定电压 (1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏． (2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低． 知识点3：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成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比． 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＝. 4．C＝与C＝的比较 (1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U 但C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小； (2)C＝是平行板电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素． 5．平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式： C＝、E＝和C＝ 6．平行板电容器的两类典型问题 (1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定， Q＝CU＝∝， E＝∝. (2)充电后断开S，电荷量Q恒定， U＝＝∝， E＝＝∝. 知识点4：常用电容器 1．分类：分为固定电容器和可变电容器两类． 2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等． 3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可动的一组叫动片．转动动片，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着变化． 考点8 实验：观察电容器的充、放电现象 1．实验原理 (1)电容器的充电过程 如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0 . (2)电容器的放电过程 如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零． 2．实验器材： 6 V的直流电源、 单刀双掷开关 、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡、导线若干. 3．实验步骤 (1)按下图所示，连接好电路． (2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中． (3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中． (4)记录好实验结果，关闭电源． 4．实验记录和分析 （1）电容器充电： 灯泡：灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)。 电流表1：电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)。 电压表：电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6 V。 （2）电容器放电： 灯泡：灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)。 电流表2：电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)。 电压表：电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为0 V。 5.注意事项 (1)电流表要选用小量程的灵敏电流计． (2)要选择大容量的电容器． (3)实验要在干燥的环境中进行． (4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表． 考点9　带电粒子在电场中的运动 知识点1：带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1．利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于电场是匀强电场且涉及运动时间等描述运动过程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等． 2．利用静电力做功结合动能定理分析．适用于问题涉及位移、速率等动能定理公式中的物理量或非匀强电场情景时，公式有qEd＝mv2－mv(匀强电场)或qU＝mv2－mv(任何电场)等． 3．带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力。 (2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力。 4．分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F＝ma和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动。 (2)利用动能定理：qU＝mv2－mv02.若初速度为零，则qU＝mv2，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用。 知识点2：带电粒子在电场中的偏转 1. 如图所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. (1)运动性质： ①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动． ②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动． (2)运动规律： ①偏移距离：因为t＝，a＝ ，偏移距离y＝at2＝. ②偏转角度：因为vy＝at＝ ，tan θ＝＝. 2．运动分析及规律应用 粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理． (1)在v0方向：做匀速直线运动； (2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动． 3．过程分析 如下图所示，设粒子不与平行板相撞 初速度方向：粒子通过电场的时间t＝ 电场力方向：加速度a＝＝ 离开电场时垂直于板方向的分速度：vy＝at＝ 速度与初速度方向夹角的正切值：tan θ＝＝ 离开电场时沿电场力方向的偏移量：y＝at2＝. 4．两个重要推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点． (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的，即tan α＝tan θ. 5．分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy＝ΔEk，其中y为粒子在偏转电场中沿电场力方向的偏移量。 知识点3：示波管的原理 1．示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极和一对Y偏转电极组成)和荧光屏组成． 2．扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压． 3．示波管工作原理：被加热的灯丝发射出热电子，电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个信号电压，在X偏转电极上加一个扫描电压，当扫描电压与信号电压的周期相同时，荧光屏上就会得到信号电压一个周期内的稳定图像． 知识点4：电场线、等势面、运动轨迹的综合问题 1．速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向轨迹曲线凹侧． 2．电势能大小的判断方法 (1)电场力做功：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加． (2)利用公式法：由Ep＝qφ知正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大． 知识点5：电场中的功能关系 1．合力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk，这里的W合指合外力做的功． 2．电场力做功决定带电体电势能的变化量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似． 3．只有电场力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即Ep1＋E机1＝Ep2＋E机2.这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似． 知识点6：φ－x图像和E－x图像 从φ－x图像上可直接看出电势随位置的变化，可间接求出场强E随x的变化情况：φ－x图像切线斜率的绝对值k＝||＝||，为E的大小，场强E的方向为电势降低的方向。 知识点7：带电粒子在电场中的直线运动 1．带电粒子在电场中的直线运动 (1)匀速直线运动：带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的电场力与其他力平衡． (2)匀加速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相同． (3)匀减速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相反． 2．讨论带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法 (1)力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式； (2)功和能方法——动能定理； (3)能量方法——能量守恒定律． 知识点8：带电粒子的类平抛运动 1．运动分解的方法：将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动，在这两个方向上分别列牛顿第二定律或运动学方程。 2．利用功能关系分析： (1)功能关系：电场力做功等于电势能的减少量，W电＝Ep1－Ep2。 (2)动能定理：合力做功等于动能的变化，W＝Ek2－Ek1。 知识点9：带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动 解决电场(复合场)中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，向心力的来源有可能是重力和电场力的合力，也有可能是单独的电场力。 知识点10：带电粒子在交变电场中的运动 1．受力情况：粒子所受的电场力是周期性变化的，即与速度方向在一段时间内同向，在下一段时间内反向。 2．运动特点：一会儿加速，一会儿减速；可能一直向前运动，也可能做往复运动，由粒子最初进入电场的时间决定。 3．处理方法：应用牛顿第二定律结合运动学公式求解。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $