2022屆全國(guó)新高考物理沖刺復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)

2022屆全國(guó)新高考物理沖刺復(fù)習(xí)

靜電場(chǎng)

第一節(jié)電場(chǎng)力的性質(zhì)

電

場(chǎng)

力

的

性

質(zhì)

1.電場(chǎng)線(xiàn)：電場(chǎng)線(xiàn)是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線(xiàn)，

曲線(xiàn)上每點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.

電場(chǎng)線(xiàn)2.電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn)

(1)電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處.

(2)電場(chǎng)線(xiàn)不相交.

(3)在同一電場(chǎng)里，電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大.

(4)沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低.

(5)電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面在相交處互相垂直.

【重要考點(diǎn)歸納】

考點(diǎn)一對(duì)庫(kù)侖定律的理解和應(yīng)用

1.對(duì)庫(kù)侖定律的理解

(1)尸=畔，，指兩點(diǎn)電荷間的距離.對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球，，?為兩球心間距.

(2)當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離時(shí)，電荷不能視為點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨于無(wú)限大.

2.電荷的分配規(guī)律

(1)兩個(gè)帶同種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量平分.

(2)兩個(gè)帶異種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量先中和再平分.

考點(diǎn)二電場(chǎng)線(xiàn)與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分析

1.電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)一般不重合.若電荷只受電場(chǎng)力的作用，在以下條件均滿(mǎn)足的情況下兩者

重合：

(1)電場(chǎng)線(xiàn)是直線(xiàn).

(2)電荷由靜止釋放或有初速度，且初速度方向與電場(chǎng)線(xiàn)方向平行.

2.由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡判斷粒子運(yùn)動(dòng)情況：

(1)粒子受力方向指向曲線(xiàn)的內(nèi)側(cè)，且與電場(chǎng)線(xiàn)相切.

(2)由電場(chǎng)線(xiàn)的疏密判斷加速度大小.

(3)由電場(chǎng)力做功的正負(fù)判斷粒子動(dòng)能的變化.

3.求解這類(lèi)問(wèn)題的方法：

(1)“運(yùn)動(dòng)與力兩線(xiàn)法”——畫(huà)出“速度線(xiàn)''(運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線(xiàn))與“力線(xiàn)”(在初始位置電場(chǎng)線(xiàn)的切

線(xiàn)方向)，從二者的夾角情況來(lái)分析曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情景.

(2)“三不知時(shí)要假設(shè)”——電荷的正負(fù)、場(chǎng)強(qiáng)的方向(或等勢(shì)面電勢(shì)的高低)、電荷運(yùn)動(dòng)的方向，是題意中

相互制約的三個(gè)方面.若已知其中的任一個(gè)，可順次向下分析判定各待求量；若三個(gè)都不知(三不知)，則要

用“假設(shè)法”分別討論各種情況.

考點(diǎn)三靜電力作用下的平衡問(wèn)題

1.解決這類(lèi)問(wèn)題與解決力學(xué)中的平衡問(wèn)題的方法步驟相同，只不過(guò)是多了靜電力而已.

2.(1)解決靜電力作用下的平衡問(wèn)題，首先應(yīng)確定研究對(duì)象，如果有幾個(gè)物體相互作用時(shí)，要依據(jù)題意,

適當(dāng)選取“整體法''或"隔離法

(2)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與位置無(wú)關(guān)；庫(kù)侖力大小隨距離變化而變化.

考點(diǎn)四帶電體的力電綜合問(wèn)題

解決該類(lèi)問(wèn)題的一般思路

(確定研究對(duì)象)~一個(gè)帶電體或幾個(gè)帶電體構(gòu)成的系統(tǒng))

〔

受

力電場(chǎng)力(F=qE或F，=k

分

析重力是否忽略，據(jù)題意：基

〕本粒子一般忽略，帶電體一

(兩大分析)-(般不能忽略

運(yùn)

動(dòng)

分T運(yùn)動(dòng)情況反映受力情況)

析

毒糠端T平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)海甥

【思想方法與技巧】

用對(duì)稱(chēng)法處理場(chǎng)強(qiáng)疊加問(wèn)題

對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象普遍存在于各種物理現(xiàn)象和物理規(guī)律中，應(yīng)用對(duì)稱(chēng)性不僅能幫助我們認(rèn)識(shí)和探索某些基本規(guī)

律，而且也能幫助我們?nèi)デ蠼饽承┚唧w的物理問(wèn)題.利用對(duì)稱(chēng)法分析解決物理問(wèn)題，可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)

演算和推導(dǎo)，直接抓住問(wèn)題的特點(diǎn)，出奇制勝,快速簡(jiǎn)便地求解問(wèn)題.

第二節(jié)電場(chǎng)能的性質(zhì)

【重要考點(diǎn)歸納】

考點(diǎn)一電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較

1.比較電勢(shì)高低的方法

(1)根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)方向：沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)越來(lái)越低.

(2)根據(jù)UAB=<PA-(PB：若UAB>0>則(PA>(PB<若UAB<0,則<PA<(PB.

(3)根據(jù)場(chǎng)源電荷：取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則正電荷周?chē)妱?shì)為正值，負(fù)電荷周?chē)妱?shì)為負(fù)值；靠近正

電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低.

2.電勢(shì)能大小的比較方法

(1)做功判斷法

電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減?。弘妶?chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加(與其他力做功無(wú)關(guān)).

(2)電荷電勢(shì)法

正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大.

考點(diǎn)二等勢(shì)面與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的分析

1.幾種常見(jiàn)的典型電場(chǎng)的等勢(shì)面比較

電場(chǎng)等勢(shì)面(實(shí)線(xiàn))圖樣重要描述

tl場(chǎng)?匕聲勢(shì)面

勻強(qiáng)電場(chǎng)1II垂直于電場(chǎng)線(xiàn)的一簇平面

ft，等勢(shì)面

點(diǎn)電荷的

i1以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面

電場(chǎng)號(hào)

等量異種

點(diǎn)電荷的潘1:連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上的電勢(shì)為零

電場(chǎng)i??1

等量同種

連線(xiàn)上，中點(diǎn)電勢(shì)最低，而在中垂線(xiàn)

正點(diǎn)電荷

凝上，中點(diǎn)電勢(shì)最高

的電場(chǎng)

2.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題的分析方法

(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲)，從而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)；

(2)結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的

變化等；

(3)根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況.

考點(diǎn)三公式U=Ed的拓展應(yīng)用

1.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中即在沿電場(chǎng)線(xiàn)方向上，U8d.推論如下：

(1)如圖甲，C點(diǎn)為線(xiàn)段A8的中點(diǎn)，則有”=色?.

(2)如圖乙，AB//CD,且A8=C￡>,則

A

2.在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中U=Ed雖不能直接應(yīng)用，但可以用作定性判斷.

考點(diǎn)四電場(chǎng)中的功能關(guān)系

1.求電場(chǎng)力做功的幾種方法

(1)由公式W=F/cosa計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為W=%/cosa.

(2)由取B=計(jì)算，此公式適用于任何電場(chǎng).

(3)由電勢(shì)能的變化計(jì)算：WAB=EpA-EpB.

(4)由動(dòng)能定理計(jì)算：W也場(chǎng)力+W凡他力=△&.

注意：電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)電場(chǎng)力不做功.

2.電場(chǎng)中的功能關(guān)系

(1)若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變.

(2)若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變.

(3)除重力、彈簧彈力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化.

(4)所有外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化.

3.在解決電場(chǎng)中的能量問(wèn)題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒定律和功能關(guān)系.

(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題需研究合外力的功(或總功).

(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問(wèn)題需注意電勢(shì)能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化.

(3)應(yīng)用功能關(guān)系解決該類(lèi)問(wèn)題需明確電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.

(4)有電場(chǎng)力做功的過(guò)程機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能與電勢(shì)能的總和可以守恒.

【思想方法與技巧】

E-x和夕一x圖象的處理方法

1.E-x圖象

(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律.

(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；￡<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向.

(3)圖線(xiàn)與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判

定.

2.夕一x圖象

(1)描述了電勢(shì)隨位移變化的規(guī)律.

(2)根據(jù)電勢(shì)的高低可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是沿x軸正方向還是負(fù)方向.

(3)斜率的大小表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，斜率為零處場(chǎng)強(qiáng)為零.

3.看懂圖象是解題的前提，解答此題的關(guān)鍵是明確圖象的斜率、面積的物理意義.

第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

【基本概念、規(guī)律】

一、電容器、電容

1.電容器

(1)組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成.

(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值.

(3)電容器的充、放電

充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能.

放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

2.電容

(1)定義式：C=g

(2)單位:法拉(F)，1F=106jxF=1012pF.

3.平行板電容器

(1)影響因素：平行板電容器的電容與正對(duì)面積成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩極板間距離成

反比.

(2)決定式：C=盥，％為靜電力常量.

特別提醒：c=另適用于任何電容器，但僅適用于平行板電容器.

二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1.加速問(wèn)題

(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W—qEd—qU—^m^—^mvo；

(2)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W=qU=-jmv!—^mv^.

2.偏轉(zhuǎn)問(wèn)題

(1)條件分析：不計(jì)重力的帶電粒子以速度vo垂直于電場(chǎng)線(xiàn)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng).

(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).

(3)處理方法：利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解.

①沿初速度方向：做勻速運(yùn)動(dòng).

②沿電場(chǎng)方向：做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng).

特別提示：帶電粒子在電場(chǎng)中的重力問(wèn)題

(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并

不忽略質(zhì)量).

(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力.

【重要考點(diǎn)歸納】

考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

運(yùn)用電容的定義式和決定式分析電容器相關(guān)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.

(1)保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間電壓不變.

(2)充電后斷開(kāi)電源，則電容器所帶的電荷量不變.

2.用決定式。=篇分析平行板電容器電容的變化.

3.用定義式C=§分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化.

4.用￡=%分析電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化.

5.在分析平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題時(shí)，必須抓住兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

(1)確定不變量：首先要明確動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的哪些量不變，一般情況下是保持電量不變或板間電壓不

變.

(2)恰當(dāng)選擇公式：要靈活選取電容的兩個(gè)公式分析電容的變化，還要應(yīng)用￡=號(hào)，分析板間電場(chǎng)強(qiáng)度的

變化情況.

考點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

1.運(yùn)動(dòng)類(lèi)型

(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).

(2)帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中做勻加速、勻減速的往返運(yùn)動(dòng).

2.分析思路

(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情

況.

(2)根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解.此方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用

于非勻強(qiáng)電場(chǎng).

(3)對(duì)帶電粒子的往返運(yùn)動(dòng)，可采取分段處理.

考點(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

1.基本規(guī)律

設(shè)粒子帶電荷量為，/,質(zhì)量為，"，兩平行金屬板間的電壓為U,板長(zhǎng)為/,板間距離為或忽略重力影響)，

則有

⑴加速度：a=7%=啥

(2)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：f=5.

'vxt=v()t=l

(3)位移八，，

2^=y

1,qUP

產(chǎn)律戶(hù)=惠布

⑷速度I…qUt

Vymd'

y=\/餌+*，lan、=匕="%

v?vxmvnd

2.兩個(gè)結(jié)論

(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的.

證明：由qlh=&n范及tan。=怒^得tan。=端才

(2)粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與初速度延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)。為粒