高二物理静电场专题复习.docx

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高二物理静电场专题复习

选修3—1静电场专题复习

1.电荷电荷守恒

（1）自然界中只存在两种电荷：

电荷和电荷。

电荷间的作用规律是：

同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷的多少叫。

（2）静电感应：

把电荷移近不带电的导体，可以使，这种现象叫静电感应。

利用静电感应使物体带电叫起电。

（3）电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体到另一物体，或者从物体的一部分到另一部分。

2.元电荷：

e=，所有带电体的电荷量或者或者。

例1．有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10-5C的正电荷，小球B、C不带电．现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA=，qB=，qC=．

3.库仑定律：

（1）定律的内容：

真空中两个之间相互作用的电力，跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在。

（2）库仑力的大小F=。

（3）静电力恒量k=。

例2如图1—2—2所示，三个完全相同的金属球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上．a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的小．已知c受到a和b的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是（）

A．F1B．F2C．F3D．F4

例3．两个点电荷相距为d，相互作用力大小为F，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F，则两点之间的距离应是

A．4dB．2dC．d/2D．d/4

例4．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度之比将

A．保持不变B．先增大后减小C．增大D．减小

例5．如图1—2—7所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上，B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A等高，若B的质量为30

g，则B带电荷量是多少?

（g取l0m／s

）

4.电场：

电荷的周围存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷，这种力叫。

电荷间的相互作用是通过发生的。

5.电场强度

（1）定义：

放入电场中某点的，叫该点的电场强度，简称场强。

（2）定义式：

E＝，其单位是。

（3）方向：

场强的方向与正电荷，与负电荷。

6.点电荷的场强：

E＝。

如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就相互叠加形成的合电场。

这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强，叫做电场的叠加。

7.电场线：

在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向跟该点的一致，这样的曲线叫电场线。

8.电场线的特点：

（1）电场线从电荷出发终止于电荷，不形成闭合曲线。

（2）电场线不、也不。

（3）电场线的疏密表示场强的。

9.匀强电场：

在电场的某一区域，如果场强的和都相同，这个区域的电场叫匀强电场。

例1在电场中某点用+q测得场强E，当撤去+q而放入－q/2时，则该点的场强（）

A．大小为E/2，方向和E相同B．大小为E／2，方向和E相反

C．大小为E，方向和E相同D．大小为E，方向和E相反

例2下列关于电场强度的说法中，正确的是（）

A．公式

只适用于真空中点电荷产生的电场

B．由公式

可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷q在电场中该点所受的电场力成正比

C．在公式F=

中，

是点电荷Q

产生的电场在点电荷Q

处的场强大小；而

是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q

处场强的大小

D．由公式

可知，在离点电荷非常近的地方（r→0），电场强度E可达无穷大

例3如图1—3—2所示，真空中，带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距r，则：

（1）两点电荷连线的中点O的场强多大?

（2）在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何?

例4（2001年上海高考理科综合试题）法拉第首先提出用电场线

形象生动地描绘电场，图1-3-10所示为点电荷a、b所形成电场的

电场线分布图，以下说法中正确的是（　　　　）

A．a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量

B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量

C．a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量

D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量

例5如图1-3-11所示，MN是电场中的一条电场线，一电子从a点运动到b点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是（　　　　）

A．该电场是匀强电场

B．电场线的方向由N指向M

C．电子在a处的加速度小于在b处的加速度

D．因为电子从a到b的轨迹跟MN重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹

针对性训练

1．相距为a的A、B两点分别带有等量异种电荷Q、-Q，在A、B连线中点处的电场强度为（）

A．零B．kQ/a

，且指向-QC．2kQ/a

，且指向-QD．8kQ/a

，且指向-Q

2．以下关于电场和电场线的说法中正确的是（）

A．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅在空间相交，也能相切

B．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零

C．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大

D．电场线是人们假设的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在

3．如图1—3—17所示，以O为圆心，以r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有一与x轴正方向相同的匀强电场E，同时，在O点固定一个电荷量为+Q的点电荷，如果把一个带电荷量为-q的检验电荷放在c点，恰好平衡，那么匀强电场的场强大小为多少？

d点的合场强为多少？

a点的合场强为多少？

4．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图1—3—19中虚线所示，不计粒子所受重力，则（）

A．粒子带正电B．粒子加速度逐渐减小

C．A点的场强大于B点的场强D．粒子的速度不断减小

5．如图1—3—20所示，用绝缘细线拴一个质量为m的小球，小球在竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动，则小球带电荷，所带电荷量为．

10．静电力做功的特点：

在电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的_____有关，与电荷无关，即电场力做功与重力做功有着相同的特点。

电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做__________。

11．电场力做功与电势能变化的关系：

电场力做时，电荷的电势能；电场力做时，电荷的电势能。

电场力做功的多少等于_______。

写出电荷从电场中的A点移到B点的过程中，静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式___________________。

12．电势能：

电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到_________位置时所做得功。

通常把_________的电势能规定为零。

13．电势

：

电场中某一点，电荷的__________________，叫做这一点的电势。

公式：

_______。

电场线指向电势_____的方向。

电势是个相对的量，某点的电势与__________的选取有关。

因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。

通常把______________的电势规定为零。

14．电势差U：

电荷在电场中由一点A移动到另一点B时与的比值叫做AB两点间的电势差。

公式：

=。

单位：

，符号。

电势差有正负：

=-

，取绝对值，写成U。

15．电势与电势差的比较

（1）电势与电势差都是反映电场本身的性质（能的性质）的物理量，与无关.

（2）电势与电势差都是标量；数值都有正负；单位相同。

（3）

（4）某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关。

16．等势面：

电场中的各点构成的面叫等势面。

17．等势面的特点：

（1）等势面一定与电场线，即跟场强的方向。

（2）电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面。

（3）在同一等势面上移动电荷时静电力功。

18．匀强电场中电势差与电场强度的关系：

沿场强方向的两点间的电势差等于即U=，上式可以改写成E＝。

它表明：

在匀强电场中，场强在数值上等于。

19．电场强度的单位：

或。

例1.下列说法中正确的是（）

A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大

B．无论是正还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大

C．无论是正还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大

例2如果把q＝1.0×10

C的电荷从无穷远移到电场中的A点，需要克服电场力做功W=1.2×10

J，那么

（1）q在A点的电势能和A点的电势各是多少?

（2）q未移入电场前A点的电势是多少?

例3在静电场中，下列说法正确的是（）

A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零

B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同

C．电场强度的方向总是跟等势面垂直的

D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的

例4图1—4—2中a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（）

A．带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的

B．a点的电势比b点的电势高

C．带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小

D．a点的电场强度比b点的电场强度大

针对性训练

1．如图1—4—8所示，A、B是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是（）

A．正电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能

B．正电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能

C．负电荷在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能

D．负电荷在B点具有的电势能大于在A点具有的电势能

2．关于电势的高低，下列说法正确的是（）

A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向

C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动

D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动

3．如图1—4—9所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝__________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝__________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功W3＝__________．由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_________________________________．

4．如图1—4—11所示，在场强E＝104N／C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g，带电荷量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低达最低点B时的速度是多大?

5．如图1—4—14所示的电场线，可判定（）

A．该电场一定是匀强电场

B．A点的电势一定低于B点电势

C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大

D．负电荷放在B点所受电场力方向向右

6．图1—4—15为某个电场中的部分电场线，如A、B两点的场强分别记为EAEB，电势分别记为

A、

B，则（）

A．EA>EB、

A>

BB．EA

A>

B

C．EA

A<

BD．EA>EB、

A<

B

7．关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是（）

A．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大

B．正电荷沿电场线移动，电势能总增大

C．负电荷沿电场线移动，电势能一定增大D．电荷沿电场线移动，电势能一定减小

8．将带电荷量为1×10

C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功1×10

J．问：

（1）电荷的电势能是增加还是减小?

电荷在A点具有多少电势能?

（2）A点的电势是多少?

（3）若电场力可以把带电荷量为2×10

C的电荷从无限远处移到电场中的A点，说明电荷带正电还是带负电?

电场力做了多少功?

（取无限远处为电势零点）

9.在电场中把一个电荷量q＝-6×10

C的点电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10

J，问A、B两点间的电势差是多少?

如将电荷q从电场中拿走，A、B两点间的电势差又是多少?

10.有一带电荷量q=-3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，点电荷克服电场力做6×10－4J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10－4J的功，求A、C两点间的电势差并说明A、C两点哪点的电势较高.

11．如图1－5－2所示，B、C、D三点都在以点电荷十Q为圆心的某同心圆弧上，将一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功大小比较（）

A．WAB>WACB．WAD>WAB

C．WAC＝WADD．WAB＝WAC

12．电场中有A、B两点，把某点电荷q从A点移到B点的过程中，电场力对该电荷做了负功，则下列说法正确的是（）

A．该电荷是正电荷，则电势能减少B．该电荷是正电荷，则电势能增加

C．该电荷是负电荷，则电势能增加

D．电荷的电势能增加，但不能判定是正电荷还是负电荷

13．如图1—5—4所示，在正点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线，两个粒子经过a点时具有相同的动能．由此可以判断（）

A．甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时具有相同的动能

B．甲、乙两粒子带异号电荷

C．若取无穷远处为零电势，则甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能

D．两粒子经过b点时具有相同的动能

14．如图1—5－5所示的电场中，将2C的正电荷分别由A、C两点移动到B点时，电场力所做的功分别是30J、-6J，如果取B点为零电势点，A、C两点的电势分别是

A＝____________V，

C＝______________V，AC间的电势差UAC＝____________________V．

15．如图1—5—9所示，在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速度释放．已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ，求小球经过最低点时细线对小球的拉力．

16．如图1—6—7所示，匀强电场场强E＝100V／m、A，B点相距10cm、A、B连线与电场线夹角为600，则UBA之值为（）

A．-10VB．10VC．-5VD．-5

V

17．如图1—6—12所示，平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场，场强E＝1.2×102V／m，极板间距离d＝5cm，电场中C和D分别到A、B两板距离均为0.5cm，B板接地，求：

（1）C和D两点的电势、两点间电势差各为多少?

（2）将点电荷q=2×10-2C从C匀速移到D时外力做功多少?

20．电容器：

两个又的导体组成电容器。

21．电容器的充、放电：

使电容器叫充电。

充电的过程是将电场能电容器中。

使叫放电。

放电的过程储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能。

电容器的带电量是指。

22．电容：

电容器叫电容。

定义公式

注意C跟Q、U无关，只取决于。

23．电容的物理意义：

是描述电容器的物理量，在数量上等于。

24．电容的单位符号。

1F＝pF。

25．平行板电容器的电容：

跟成正比，跟成正比，跟成反比.用公式表示

。

26．常用电容器：

从构造上看分为和。

27．电容器的击穿电压和工作电压：

击穿电压是指电容器的电压

例1有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，使它的电荷量减少3×l0-4C，于是电容器两极板间的电压降低1/3，此电容器的电容量μF，电容器原来的带电荷量是C，若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容量是μF．

例2当一个电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，如果所带电荷量增大为2Q，则（）

A．电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变

B．电容器的电容减小为原来的1／2倍，两极板间电势差保持不变

C．电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍

D．电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的1／2倍

例3连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，则　（）

A．电容器的电容C变大B．电容器极板的带电荷量Q变大

C．电容器两极板间的电势差U变大D．电容器两极板间的电场强度E变大

28．带电粒子的加速

（1）运动状态分析：

带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做运动。

（答案：

匀加（减）速直线）

（2）用功能观点分析：

粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功（电场可以是______电场或_______电场）。

若粒子的初速度为零，则：

_________，v=__________；若粒子的初速度不为零，则：

____________，v=______________。

29．带电粒子的偏转（限于匀强电场）

（1）运动状态分析：

带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向_____的电场力作用而做__________运动。

（垂直，匀变速曲线）

（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于_______的分析处理，即应用_______________的方法：

沿初速度方向为___________运动，运动时间t=____________.沿电场力方向为____________运动，加速度a=______________.离开电场时的偏移量y=______________离开电场时的偏转角tan

=______________。

例.如图1—8－5所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度

，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度

离开电场，已知平行板长为

，两板间距离为d，求：

①

的大小；②离子在偏转电场中运动时间

；

③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；

④离子在偏转电场中的加速度；

⑤离子在离开偏转电场时的横向速度

；

⑥离子在离开偏转电场时的速度

的大小；

⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tgθ