電場基礎知識檢測

電場基礎知識檢測電場基礎知識檢測電場基礎知識檢測電場基礎知識檢測編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:電場基礎知識電荷守恒庫倫定律一、電荷及電荷守恒定律1．元電荷：最小的電荷量，其值為e＝．其他帶電體的電荷量皆為元電荷的倍．2．電荷守恒定律(1)內容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體到另一個物體，或者從物體的一部分到另一部分；在轉移過程中，電荷的總量．(2)起電方式：、、感應起電．(3)帶電實質：物體帶電的實質是．思考：當兩個完全相同的帶電金屬球相互接觸時，它們的電荷量如何分配答案同種電荷的電荷量分配，異種電荷的先后．二、點電荷及庫侖定律1．點電荷(1)是一種理想化的物理模型；(2)當帶電體本身的和對研究的問題影響很小時，可以將帶電體視為點電荷．2．庫侖定律(1)內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成，與它們的距離的二次方成，作用力的方向在它們的．(2)公式：，其中比例系數(shù)k叫做靜電力常量，k＝×109N·m2/C2.(3)適用條件：①；②．3．三個自由點電荷平衡問題處理方法：三個自由點電荷僅在它們系統(tǒng)的靜電力作用下處于平衡狀態(tài)時，滿足的規(guī)律是：兩同夾異、兩大夾小、近小遠大(中間電荷靠近電荷量較小的端電荷)．電場力的性質一、電場強度1．靜電場(1)電場是存在于電荷周圍的一種，靜電荷產(chǎn)生的電場叫靜電場．(2)電荷間的相互作用是通過實現(xiàn)的．電場的基本性質是對放入其中的電荷有．2．電場強度(1)物理意義：表示電場的和．(2)定義：電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的的比值叫做該點的電場強度．(3)定義式：(4)標矢性：電場強度是矢量，正電荷在電場中某點受力的方向為該點電場強度的方向，電場強度的疊加遵從定則．3．場強的公式比較三個公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝\f(F,q)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于任何電場,與檢驗電荷是否存在無關)),E＝\f(kQ,r2)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于點電荷產(chǎn)生的電場,Q為場源電荷的電荷量)),E＝\f(U,d)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于勻強電場,U為兩點間的電勢差，d為沿電場方向兩,點間的距離))))二、電場線1．定義：為了直觀形象地描述電場中各點電場強度的及，在電場中畫出一系列的曲線，使曲線上各點的方向表示該點的電場強度方向，曲線的表示電場強度的大?。?．特點：(1)電場線從正電荷或出發(fā)，終止于或無限遠處；(2)電場線在電場中；(3)在同一電場里，電場線越密的地方場強越；(4)電場線上某點的方向表示該點的場強方向；(5)沿電場線方向；(6)電場線和等勢面在相交處互相．3．幾種典型電場的電場線(如圖2所示)．4、電場強度的疊加與計算(1)電場疊加：多個電荷在空間某處產(chǎn)生的電場強度為各電荷單獨在該處所產(chǎn)生的電場強度的．(2)運算法則：．5．電場線的作用(1)表示場強的方向：電場線上每一點的切線方向和該點的方向一致．(2)比較場強的大?。弘妶鼍€的程度反映了場強的大小，即電場的強弱．同一幅圖中，電場線越密的地方場強越，電場線越的地方場強越?。?3)判斷電勢的高低：在靜電場中，順著電場線的方向電勢越來越．6．等量點電荷的電場線比較比較項目等量異種點電荷等量同種點電荷電場線分布圖連線中點O處的場強最小，指向負電荷一方為零連線上的場強大小(從左到右)沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿中垂線由O點向外場強大小O點最大，向外逐漸減小O點最小，向外先變大后變小關于O點對稱的A與A′、B與B′的場強等大同向等大反向7、一般情況下，帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合：(1)電場線為直線；(2)電荷初速度為零或速度方向與電場線平行；(3)電荷僅受電場力或所受其他力的合力的方向與電場線平行．三．帶電體的力電綜合問題的分析方法1、基本思路：2．運動情況反映受力情況(1)物體靜止(保持)：F合＝0.(2)做直線運動①勻速直線運動，F(xiàn)合＝0.②變速直線運動：F合≠0，且F合與速度方向總是一致．(3)做曲線運動：F合≠0，F(xiàn)合與速度方向不在一條直線上，且總指向運動軌跡曲線凹的一側．(4)F合與v的夾角為α，加速運動：0°≤α<90°；減速運動：90°<α≤180°.(5)勻變速運動：F合＝恒量．電場力的性質一、電場力做功與電勢能1．電場力做功的特點(1)在電場中移動電荷時，電場力做功與無關，只與有關，可見電場力做功與重力做功相似．(2)在勻強電場中，電場力做的功W＝，其中d為沿的位移．2．電勢能(1)定義：電荷在電場中具有的勢能．電荷在某點的電勢能，等于把它從該點移到置時電場力所做的功．(2)電場力做功與電勢能變化的關系電場力做的功等于，即WAB＝EpA－EpB.(3)電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在表面上的電勢能規(guī)定為零．二、電勢1．電勢(1)定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值．(2)定義式：φ＝eq\f(Ep,q).(3)標矢性：電勢是量，其大小有正負之分，其正(負)表示該點電勢比電勢零點高(低)．(4)相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因的選取的不同而不同．(5)沿著電場線方向電勢逐漸．2．等勢面(1)定義：電場中的各點構成的面．(2)特點①電場線跟等勢面垂直，即場強的方向跟等勢面．②在移動電荷時電場力不做功．③電場線總是從電勢高的等勢面指向的等勢面．④等差等勢面越密的地方電場強度；反之．⑤任意兩等勢面不相交．3、注意：(1)電勢是描述電場本身的能的性質的物理量，由電場本身決定，而電勢能反映電荷在電場中某點所具有的電勢能，由電荷與電場共同決定．(2)φ＝eq\f(Ep,q)或Ep＝φq.三、電勢差1．電勢差：電荷q在電場中A、B兩點間移動時，電場力所做的功WAB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B間的電勢差，也叫電壓．公式：單位2．電勢差與電勢的關系：UAB＝，電勢差是標量，可以是正值，也可以是負值，而且有UAB＝UBA.3．電勢差UAB由電場中A、B兩點的位置決定，與移動的電荷q、電場力做的功WAB無關，與零電勢點的選取也無關．4．電勢差與電場強度的關系：勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿方向的距離的乘積．即U＝，也可以寫作E＝eq\f(U,d).四、電勢高低及電勢能大小的判斷與比較1．比較電勢高低的方法(1)沿電場線方向，電勢越來越低．(2)判斷出UAB的正負，再由UAB＝φA－φB，比較φA、φB的大小，若UAB>0，則φA>φB，若UAB<0，則φA<φB.(3)取無窮遠處電勢為零，則正電荷周圍電勢為正值，負電荷周圍電勢為負值；靠近正電荷處電勢高，靠近負電荷處電勢低．2．電勢能大小的比較方法(1)做功判斷法電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方．特別提醒其他各種方法都是在此基礎上推理出來的，最終還要回歸到電場力做功與電勢能變化關系上．(2)場電荷判斷法①離場正電荷越近，正電荷的電勢能越大；負電荷的電勢能越?。陔x場負電荷越近，正電荷的電勢能越??；負電荷的電勢能越大．(3)電場線法①正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減小；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大．②負電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減?。?4)公式法由Ep＝qφ，將q、φ的大小、正負號一起代入公式，Ep的正值越大，電勢能越大；Ep的負值越大，電勢能越?。?、電場線、等勢面及帶電粒子的運動軌跡的綜合問題1．幾種常見的典型電場的等勢面比較電場等勢面(實線)圖樣重要描述勻強電場垂直于電場線的一簇平面點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面等量異種點電荷的電場連線的中垂線上的電勢為零等量同種正點電荷的電場連線上，中點電勢最低，而在中垂線上，中點電勢最高2．解決該類問題應熟練掌握以下知識及規(guī)律(1)帶電粒子所受合力(往往僅為電場力)指向軌跡曲線的內側．(2)該點速度方向為軌跡切線方向．(3)電場線或等差等勢面密集的地方場強大．(4)電場線垂直于等勢面．(5)順著電場線電勢降低最快．(6)電場力做正功，電勢能減小；電場力做負功，電勢能增大．有時還要用到牛頓第二定律、動能定理等知識．六．勻強電場中電勢差與電場強度的關系(1)UAB＝Ed，d為A、B兩點沿電場方向的距離。(2)沿電場強度方向電勢降落得最快。(3)在勻強電場中U＝Ed，即在沿電場線方向上，U∝d。推論如下：①如圖甲，C點為線段AB的中點，則有φC＝eq\f(φA＋φB,2)。②如圖乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。2．E＝eq\f(U,d)在非勻強電場中的三點妙用(1)判斷電勢差的大小及電勢的高低：距離相等的兩點間的電勢差，E越大，U越大，進而判斷電勢的高低。(2)利用φ-x圖像的斜率判斷電場強度隨位置變化的規(guī)律：k＝eq\f(\a\vs4\al(Δφ),Δx)＝eq\f(U,d)＝Ex，斜率的大小表示電場強度的大小，正負表示電場強度的方向。(3)判斷電場強度大?。旱炔畹葎菝嬖矫?，電場強度越大。七、電場中的功能關系1．功能關系(1)若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變；(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變；(3)除重力外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化．(4)所有力對物體所做功的代數(shù)和，等于物體動能的變化．2．電場力做功的計算方法(1)由公式W＝Flcosα計算，此公式只適用于勻強電場，可變形為：W＝qElcosα.(2)由W＝qU來計算，此公式適用于任何形式的靜電場．(3)由動能定理來計算：W電場力＋W其他力＝ΔEk.(4)由電勢能的變化來計算：WAB＝EpA－EpB.電容器與電容帶電粒子在勻強電場中的運動一、電容器的充、放電和電容的理解1．電容器的充、放電(1)充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的電荷，電容器中儲存能．(2)放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場能轉化為其他形式的能．2．電容(1)定義：電容器所帶的與電容器兩極板間的電勢差U的比值．(2)定義式：(3)物理意義：表示電容器本領大小的物理量．3．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與成正比，與介質的成正比，與成反比．(2)決定式：，k為靜電力常量．4、注意：C＝eq\f(Q,U)(或C＝eq\f(ΔQ,ΔU))適用于任何電容器，但C＝eq\f(εrS,4πkd)僅適用于平行板電容器．5、平行板電容器的動態(tài)分析1．對公式C＝eq\f(Q,U)的理解電容C＝eq\f(Q,U)，不能理解為電容C與Q成正比、與U成反比，一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關．2．運用電容的定義式和決定式分析電容器相關量變化的思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變．(2)用決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)分析平行板電容器電容的變化．(3)用定義式C＝eq\f(Q,U)分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化．(4)用E＝eq\f(U,d)分析電容器兩極板間電場強度的變化．二、帶電粒子在電場中的運動1．帶電粒子在電場中加速若不計粒子的重力，則電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動能的增量．(1)在勻強電場中：W＝qEd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)或F＝qE＝qeq\f(U,d)＝ma.(2)在非勻強電場中：W＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).2．帶電粒子在電場中的偏轉(1)條件分析：帶電粒子垂直于電場線方向進入勻強電場．(2)運動性質：勻變速曲線運動．(3)處理方法：分解成相互垂直的兩個方向上的直線運動，類似于平拋運動．(4)運動規(guī)律：①沿初速度方向做勻速直線運動，運動時間eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.能飛出電容器：t＝\f(l,v0).,b.不能飛出電容器：y＝\f(1,2)at2＝\f(1,2)\f(qU,md)t2，t＝\r(\f(2mdy,qU))))②沿電場力方向，做勻加速直線運動eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(加速度：a＝\f(F,m)＝\f(qE,m)＝\f(Uq,md),離開電場時的偏移量：y＝\f(1,2)at2＝\f(Uql2,2mdv\o\al(2,0)),離開電場時的偏轉角：tanθ＝\f(vy,v0)＝\f(Uql,mdv\o\al(2,0))))3、注意：帶電粒子在電場中的重力問題(1)基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．二、帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運動1．帶電粒子在勻強電場中做直線運動的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運動．(2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動．2．用動力學方法分析：a＝eq\f(F合,m)，E＝eq\f(U,d)；v2－veq\o\al(2,0)＝2ad.3．用功能觀點分析勻強電場中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)非勻強電場中：W＝qU＝Ek2－Ek1三、帶電粒子在電場中的偏轉1．粒子的偏轉角(1)以初速度v0進入偏轉電場：如圖9所示，設帶電粒子質量為m，帶電荷量為q，以速度v0垂直于電場線方向射入勻強偏轉電場，偏轉電壓為U1，若粒子飛出電場時偏轉角為θ則tanθ＝eq\f(vy,