高考物理一輪精品教案：第10章-電場(共31頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第十章：電場一、考綱解讀本專題涉及的考點有：電荷守恒，點電荷，庫侖定律，電場強度、點電荷的場強，電場線，電勢能、電勢，電勢差，勻強電場中電勢差跟電場強度的關系，帶電粒子在勻強電場中的運動，常見電容器，電容器的電壓、電荷量和電容的關系。大綱對電荷守恒，點電荷，電場線，電勢能、電勢，勻強電場中電勢差跟電場強度的關系，常見電容器，電容器的電壓、電荷量和電容的關系等考點均為類要求。大綱對庫侖定律，電場強度、點電荷的場強，電勢差，帶電粒子在勻強電場中的運動等考點均為類要求。電場最基本的性質是對放入其中的電荷產生力的作用；在電場中移動電荷，電場力就會對電荷做功，電荷的電勢能就發(fā)生

2、變化，因此電場還有能的性質。電場的以上屬性是研究電現(xiàn)象的基礎，因此是歷年高考考查的重點內容之一。帶電粒子在勻強電場中的運動問題涉及到較多的概念和規(guī)律，是一個綜合性很強的考點。從物理規(guī)律應用的角度分析，涉及到受力分析、牛頓定律、功能關系，從涉及的運動過程分析，包括電場中的加速、平衡和偏轉，從考查方法的角度分析，可以涉及運動的合成與分解法、正交分解法等等。分析近幾年來高考物理試卷可知，帶電粒子在勻強電場中的運動在高考試題中的比例非常高，幾乎年年都考，題型全、難度大，特別是只要有計算題出現(xiàn)就一定是難度較大的綜合題。二、命題趨勢靜電場是十分重要的一章。每年高考或以選擇、填空題的形式考查學生對基本概念、

3、基本規(guī)律的理解，或以計算題的形式，與力學知識緊密結合組成難度較大、多方面考核學生能力的綜合題。本章主要研究靜電場的基本性質及帶電粒子在靜電場中的運動問題，具有抽象性和綜合性的特點。要從描述電場力的性質和能的性質兩個角度深入理解電場，抓住主線，切中要點，強化訓練，形成能力。值得注意的是，帶電粒子在電場中的運動問題，不僅可以考查多學科知識的綜合運用，而且容易與社會生活、生產實際和科學技術相聯(lián)系，在高考中常以某些具體問題為背景命題，考查考生的多項能力。第一模塊：庫侖定律、電場強度夯實基礎知識一電荷： 1、正電荷負電荷：自然界只存在兩種電荷，即正電荷和負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷;用

4、毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負電荷。同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。2、電荷量：電荷的多少。單位：1C1A·s3、元電荷e：一個物體所帶電荷數(shù)量的多少叫電荷量，物體所帶電荷量是指物體帶凈電荷的多少，迄今為止的一切實驗都表明，原子中電子和質子帶有等量的異種電荷，至今所發(fā)現(xiàn)的一切帶電體的電荷量都等于電子電荷數(shù)的整數(shù)倍，這說明帶電體的電荷量值是不連續(xù)的，它的最小單元就是電子電荷，這稱為電荷的量子化，在物理學上，把電荷是e稱為元電荷，其值通?？扇閑=1.60×10-19C。e=1.60×10-19C質子或電子所帶的電量就是元電荷元電荷是世界上電最小的電量任何帶電

5、體的電量都是元電荷的整數(shù)倍4、檢驗電荷：電量要求：不影響原電場；體積充分??；一定是點電荷。5、電荷間的相互作用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。6、荷質比(比荷)：帶電粒子的電荷量與質量之比稱為“荷質比”如電子的電荷量e和電子質量me(me=0.91×10-30kg)之比，叫做電子的荷質比，即可以做為物理常量來使用。二、使物體帶電的幾種方式（1）摩擦起電：兩個不同的物體相互摩擦，帶上等量導種的電荷。（2）接觸帶電：不帶電物體接觸另一個帶電物體，使電荷從帶電體轉移一部分到不帶電的物體上。兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時電荷量分配規(guī)律:原帶異種電荷的先中和后平分，原帶同種電荷的總電荷量

6、平分。（3）感應起電：導體接近（不接觸）帶電體，使導體靠近帶電體一端帶上與帶電體相異的電荷，而另一端帶上與帶電體電荷相同的電荷。（4）光電效應在光的照射下使物體發(fā)射出電子三、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，在轉移的過程中，電荷的總量不變。四、庫侖定律1、內容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2、公式：，F(xiàn)叫做庫侖力或靜電力，也叫電場力。它可以是引力，也可以是斥力，叫靜電力常量=3、適用條件：（1）真空中； （2）點電荷點電荷：點電荷

7、是一個理想化的模型，在實際中，當帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，就可以把帶電體視為點電荷（這一點與萬有引力很相似，但又有不同：對質量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距；而對帶電導體球，距離近了以后，電荷會重新分布，不能再用球心距代替r）。點電荷很相似于我們力學中的質點例如半徑均為的金屬球，使兩球邊緣相距為，今使兩球帶上等量的異種電荷，設兩電荷間的庫侖力大小為，比較與的大小關系，顯然，如果電荷能全部集中在球心處，則兩者相等。依題設條件，球心間距離不是遠大于，故不能把兩帶電體當作點電荷處理。實際上，由于異種電荷的相互吸引，使電荷分布在兩球較靠近的球面處，這樣電荷間距

8、離小于，故。同理，若兩球帶同種電荷，則。4、理解：（1）在種用庫侖定律的公式進行計算時，無論是正電荷還是負電荷，均用電量的絕對值代入式中，計算其作用力的大小。（2）作用力的方向根據(jù)：同性相斥，異性相吸，作用力的方向沿兩電荷連線方向，進行判定。（3）兩個點電荷間的相互作用的庫侖力滿足牛頓第三定律大小相等、方向相反（不能認為電量不等的兩個點電荷相互作用時，所受的庫侖力不等）（4）庫侖力存在極大值，由公式可以看出，在r和兩帶電體的電量和一定的條件下，當Q1=Q2時，F(xiàn)有最大值（5）如果是多個點電荷對另一個點電荷的作用，可分別對每個點電荷間使用，然后把該電荷所受諸庫侖力進行矢量合成（6）在介質中，電荷

9、間的相互作用比真空小，小多少，跟介質有關，空氣中的介電常數(shù)近似取1，即認為電荷間的相互作用在空氣中跟在真空中一樣。五、同一直線上三個點電荷的討論和計算三個自由電荷的平衡問題，是靜電場中的典型問題。為了使電荷系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，每個電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等、方向相反。根據(jù)庫侖定律和力的平衡條件，可以概括成易記的口訣為：“三點共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠大?！眱纱髪A小也就是說三個電荷，外面兩個的電荷量必須大于中間的一個；兩同夾異，也就是說外面的兩個電荷的電性必須相同，并且中間的一個電性與外面的兩個相異！近小遠大是說中間電荷靠近另兩個中電量較小的。利用這一條件可以迅速、準確地確定三個自由電

10、荷的相對位置及電荷的電性，然后根據(jù)庫侖定律列出電荷的受力平衡方程，問題就迎刃而解了。電場一、電場1、概念：是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質，是電荷間相互作用的媒體。若電荷不動周圍的是靜電場，若電荷運動周圍不單有電場而且產生磁場，電場可以由存在的電荷產生，也可以由變化的磁場產生。2、電場的基本性質：對放入電場的電荷有力的作用能使放入電場中的導體產生靜電感應現(xiàn)象3、場的提出凡是在有電荷的地方，周圍都存在電場在變化的磁場周圍也有電場；變化的電場周圍存在磁場。電場與磁場是不同于實體的另一種形態(tài)物質。4、電場力：放入電場中的電荷受到電場的力的作用，這種力叫做電場力。二、描述電場力特性的物理量電場強度1、

11、定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度。用E來表示。2、定義式：（適用于一切電場）3、單位：牛/庫(N/C) 伏/米(v/m)4、電場強度是矢量：規(guī)定正電荷受電場力的方向為該點的場強方向，負電荷受電場力的方向與該點的場強方向相反。電場線的切線方向是該點場強的方向；電場強度的合成按照矢量的合成法則（平行四邊形法則和三角形法則）5、物理意義：電場強度（簡稱場強）是描寫電場強弱的物理量。6、說明（1）電場強度是從力的角度來反映電場本身性質的物理量（2）定義式即電場內某點的電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在該點受到的電場力。（3）電場強度的大小，方向是由電場本身決

12、定的，是客觀存在的，與放不放檢驗電荷，以及放入檢驗電荷的正、負電量的多少均無關，既不能認為與成正比，也不能認為與成反比。檢驗電荷q充當“測量工具”的作用這一點很相似于重力場中的重力加速度，點定則重力加速度定。與放入該處物體的質量無關，即使不放入物體，該處的重力加速度仍為一個定值7、電場的疊加：幾處點電荷同時在某點形成電場時，這點的場強等于各個點電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和。8、勻強電場：場強方向處處相同，場強大小處處相等的區(qū)域稱為勻強電場9、總結：電場強度的幾種求法用定義式求解：由于定義式適用于任何電場，故都可用測得的放入電場中某點的電荷q受到的電場力F與檢驗電荷電量q之比值求出該點

13、的電場強度。用求解：庫侖力的實質是電場力從式中表示點電荷在處產生的場強。此式適用于求真空中點電荷產生的電場，其方向由場源電荷Q的電性決定。若場源電荷帶正電，則E的方向沿半徑r向外;若場源電荷帶負電，則E的方向沿半徑方向指向場源電荷。用場強與電勢差的關系求解：在勻強電場中它們的關系是:場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上的電勢差，即，式中d為沿電場線方向的距離，U為這個距離的兩個點（或稱為等勢面）的電勢差。矢量疊加法求解：已知某點的幾個分場強求合場強，或已知合場強求某一分場強，則用矢量疊加法求解。對稱性求解：巧妙地在合適地方另外假設性地設置額外電荷，或將電荷巧妙地分割使問題簡化而求未知電場，這

14、都可以利用對稱性求解電場線電場線1、概念：為了直觀形象地描述電場中各點的強弱及方向，在電場中畫出一系列曲線，曲線上各點的切線方向表示該點的場強方向，曲線的疏密表示電場的弱度。這些曲線就是電場線。第一個用電場線描述電場的科學家是法拉第2、電場線的特點：（1）電場線是為了形象描述電場而引入的假想曲線，并不是真實存在的。（2）切線方向表示該點場強的方向，也是正電荷的受力方向（3）疏密表示該處電場的強弱，也表示該處場強的大小越密，則E越強（4）勻強電場的電場線平行且等間距直線表示(平行板電容器間的電場，邊緣除外)（5）始于正電荷（或無窮遠），終止負電荷（或無窮遠）從正電荷出發(fā)到負電荷終止，或從正電荷出

15、發(fā)到無窮遠處終止，或者從無窮遠處出發(fā)到負電荷終止（6）任意兩條電場線都不相交，不中斷，不閉合。（7）沿著電場線方向，電勢越來越低但E不一定減??；沿E方向電勢降低最快的方向。（8）電場線等勢面電場線由高等勢面批向低等勢面。（9）電場線只能描述電場的方向及定性地描述電場的強弱，并不是帶電粒子在電場中的運動軌跡。帶電粒子的運動軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決定。在特殊條件下，帶電粒子的運動軌跡可以與電場線重合。這些特殊條件是:電場線是直線；帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一直線上；帶電粒子只受電場力作用。以上三點必須同時得到滿足。（10）由于電場是連續(xù)分布于空間，所以各

16、條電場線之間空白處仍有電場不能認為電場為零。3、幾種電場電場線的分布 （1）孤立點電荷周圍的電場；特點：離點電荷越近，電場線越密，場強越大。在點電荷形成的電場中，不存在場強相等的點若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向各不相同（2）等量異種點電荷的電場(連線和中垂線上的電場特點)；特點：兩點電荷連線上的各點場強方向從正電荷指向負電荷，沿電場方向場強先變小再變大。兩點電荷連線的中垂面（中垂線）上，電場線方向均相同，即場強方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直在中垂線（中垂面）上，與兩點電荷連線的中點O等距離的各點場強相等。從兩點電荷連線中點O沿中垂面（

17、中垂線）到無限遠，電場強度一直變?。?）等量同種點電荷的電場(連線和中垂線上的電場特點)；特點：兩點電荷連線中點O處場強為0，此處無場強兩點電荷連線中點O附近的電場線非常稀疏，但場強并不為從兩點電荷連線中點O沿中垂面（中垂線）到無限遠，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小。（4）勻強電場；場強方向處處相同，場強大小處處相等的區(qū)域稱為勻強電場，勻強電場中的電場線是等距的平行線，平行正對的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除邊緣外就是勻強電場。（5）點電荷與帶電平板；點電荷與帶電平板+題型解析類型題： 電荷守恒定律與庫侖定律的綜合 求解這類問題關鍵進抓住“等大的帶電金屬球接觸后先中和，后平分”

18、，然后利用庫侖定律求解。注意絕緣球帶電是不能中和的?！纠}】有三個完全一樣的金屬小球A、B、C，A帶電量7Q，B帶電量-Q，C不帶電，將A、B固定 ，相距r，然后讓C球反復與A、B球多次接觸，最后移去C球，試問A、B兩球間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?解析：題中所說C與A、B反復接觸之間隱含一個解題條件：即A、B原先所帶電量的 總和最后在三個相同的小球間均分，則A、B兩球后來帶的電量均為=2Q。A、B球原先是引力，大小為：F=A、B球后來是斥力，大小為：即F，A、B間的相互作用力減為原來的4/7?！纠}】兩個相同的帶電金屬小球相距r時，相互作用力大小為F，將兩球接觸后分開，放回原處，相互作用力

19、大小仍等于F，則兩球原來所帶電量和電性( )A可能是等量的同種電荷； B可能是不等量的同種電荷；C可能是不量的異種電荷； D不可能是異種電荷。解析：若帶同種電荷，設帶電量分別為Q1和Q2，則，將兩球接觸后分開，放回原處后相互作用力變?yōu)椋?，顯然只有Q1=Q2時，才有F=F/，所以A選項正確，B選項錯誤；若帶異種電荷，設帶電量分別為Q1和-Q2，則，將兩球接觸后分開，放回原處后相互作用力變?yōu)椋?，顯然只有在時，才有F=F/，所以C選項正確，D選項錯誤類型題： 庫侖定律的應用電場強度的求法 同一直線上的兩個場強的疊加【例題】如圖所示的三個點電荷、，固定在一條直線上，和的距離為和距離的2倍，每個電荷所受

20、靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個電荷量之比為：A BC D解析：、三個點電荷中任意兩個點電荷在第三個點電荷處的合場強為零，由此可知，、為同種電荷，它們與互為異種電荷，再求電荷量大小之比（、之距設為、在處合場強為零。所以，、在處合場強為零。所以，考慮、的電性，其電荷量之比為【例題】 圖中邊長為a的正三角形ABC的三點頂點分別固定三個點電荷+q、+q、-q，求該三角形中心O點處的場強大小和方向。ABCOEBEAEC解析：每個點電荷在O點處的場強大小都是由圖可得O點處的合場強為方向由O指向C?！纠}】如圖所示，一個均勻的帶電圓環(huán)，帶電量為+Q，半徑為R，放在絕緣水平桌面上。圓心為O點，放O點做

21、一豎直線，在此線上取一點A，使A到O點的距離為R，在A點放一檢驗電荷+q，則+q在A點所受的電場力為（ ）A、，方向向上 B、，方向向上C、，方向水平向左D、不能確定解析：注意到疊加原理的應用。解答：如畫科17-6所示將帶電圓環(huán)等分成無數(shù)個相同的點電荷q，由于對稱性所有q與q的作用力在水平方向分力的合力應為零，因此且方向向上?！纠}】如圖所示，用長為的金屬絲彎成半徑為r的圓弧，但在A、B之間留有寬度為d的間隙，且，將電量為Q的正電荷均勻分布于金屬絲上，求圓心處的電場強度。RABd解析：中學物理只講到有關點電荷場強的計算公式和勻強電場場強的計算方法，本問題是求一個不規(guī)則帶電體所產生的場強，沒有現(xiàn)

22、成公式直接可用，需變換思維角度。假設將這個圓環(huán)缺口補上，并且已補缺部分的電荷密度與原有缺口的環(huán)體上的電荷密度一樣，這樣就形成一個電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分所帶電荷可視為兩個相對應的點電荷，它們在圓心O處產生的電場疊加后合場強為零。根據(jù)對稱性可知，帶電圓環(huán)在圓心O處的總場強E=0。至于補上的帶電小段，由題給條件可視做點電荷，它在圓心O處的場強E1是可求的。若題中待求場強為E2，則。設原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為，則補上的那一小段金屬線的帶電量在O處的場強為，由可得，負號表示與反向，背向圓心向左?！纠}】如圖所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，P為垂直

23、于圓環(huán)平面的對稱軸上的一點，OP=L，試求P點的場強。解析：設想將圓環(huán)等分為n個小段，當n相當大時，每一小段都可以看做點電荷。其所帶電荷量為，由點電荷場強公式可求得每一點電荷在P處的場強為：由對稱性可知，各小段帶電環(huán)在P處的場強E的垂直于軸向的分量相互抵消，而E的軸向分量之和即為帶電環(huán)在P處的場強。 。類型題： 電場中的平衡問題 1靜電場中的平衡問題【例題】如圖所示，豎直絕緣墻壁上有一個固定的質點A，在A點正上方的O點用絕緣絲線懸掛另一質點B，OA=OB，A、B兩質點因為帶電而相互排斥，致使懸線偏離了豎直方向，由于漏電使A、B兩質點的帶電量逐漸減少，在電荷漏完之前懸線對懸點O的拉力大?。?C

24、）。OABA逐漸減小 B逐漸增大C保持不變 D先變大后變小【例題】已知如圖，帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB，OA=OB，都用長L的絲線懸掛在O點。靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法OABdNA將小球A、B的質量都增加到原來的2倍B將小球B的質量增加到原來的8倍C將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時將小球B的質量增加到原來的2倍解析：由B的共點力平衡圖知，而，可知，選BD【例題】如圖所示，兩個帶有同種電荷的小球，用絕緣細線懸掛于O點，若q1 > q2，l1 > l2，平衡時兩球到過O點的豎直線

25、的距離相等，則（ B ） m1ddl1q1q2m2l2OAm1m2 Bm1m2Cm1m2 D無法確定【例題】（12分）（如皋市2008屆高三一輪復習）質量都是m的兩個完全相同、帶等量異種電荷的小球A、B分別用長的絕緣細線懸掛在同一水平面上相距為2的M、N兩點，平衡時小球A、B 的位置如圖甲所示，線與豎直方向夾角=30°，當外加水平向左的勻強電場時，兩小球平衡位置如圖乙所示，線與豎直方向夾角也為=30°，求（1）A、B小球電性及所帶電量Q；（2）外加勻強電場的場強E。解析：（1）A球帶正電，B球帶負電  兩小球相距d2l2lsin30°l由A球受

26、力平衡可得：   解得：   （2）此時兩球相距根據(jù)A球受力平衡可得： 解得：   2同一條直線上的三個點電荷的計算問題【例題】如圖所示，q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷，已知q1與q2之間的距離為l1， q2與q3之間的距離為l2，且三個電荷都處于平衡狀態(tài)。q1q2q3L1L2（1）如q2為正電荷，則q1為 電荷， q3為_電荷。（2） q1、q2 、q3三者電量大小之比是_。分析:三個點電荷均處于平衡狀態(tài)，則對每個點電荷來說，它一定受到兩個大小相等、方向相反的力的作用。解析：若設q1、q3均帶正

27、電，則雖然q2可以平衡，但q1或q3所受的兩個庫侖力由于均為斥力故而方向相同，不能平衡。若設q1、q3均帶負電，則每個點電荷所受的兩個庫侖力均方向相反，可能平衡。因此， q1、q3均帶負電。也就是說，在這種情況下， q1、q3必須是同種電荷且跟q2是異種電荷。q1受q2水平向右的庫侖引力作用和q3水平向左的庫侖斥力作用。由庫侖定律和平衡條件有同理，對q2有;對q3有。以上三式相比，得q1: q2: q3=。點評:本題設置的物理情景比較清楚，過程也很單一，但仍要注意分析，仔細運算，容易出現(xiàn)的問題有:由于未認真審題，誤認為只是要求q2處于平衡狀態(tài)而沒有看清是三個點電荷均要處于平衡狀態(tài);或者在分析時

28、，片面地認為只要考慮其中兩個點電荷的平衡條件就行了，似乎只要滿足了這一條件，它們對第三個點電荷的庫存侖力肯定相等;或者運算時丟三落四。凡此種種，均不可能得出正確的結果【例題】在真空中同一條直線上的A、B兩點固定有電荷量分別為+4Q和-Q的點電荷。將另一個點電荷放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？若要求這三個點電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點電荷應是正電荷還是負電荷？電荷量是多大？+4QA B C -Q解析：先判定第三個點電荷所在的區(qū)間：只能在B點的右側；再由，F(xiàn)、k、q相同時rArB=21，即C在AB延長線上，且AB=BC。C處的點電荷肯定在電場力作用下平衡

29、了；只要A、B兩個點電荷中的一個處于平衡，另一個必然也平衡。由，F(xiàn)、k、QA相同，Qr2，QCQB=41，而且必須是正電荷。所以C點處引入的點電荷QC= +4Q【例題】如圖所示，光滑絕緣水平面上固定著A、B、C三個帶電小球，它們的質量均為m，間距均為r，A帶電量QA=10q，B帶電量QB=q，若小球C上加一個水平向右的恒力，欲使A、B、C始終保持r的間距運動，求：ABCrrF（1）C球的電性和電量QC；（2）水平力F的大小。解析 對A、B、C系統(tǒng)研究得：=F/3m A球受到B球庫侖斥力F1和C球庫侖力F2后，要產生水平向右加速度，故F2必為引力，C球帶負電。 對C球 聯(lián)立可得：對整體 點評庫侖

30、定律與力學平衡規(guī)律或牛頓運動定律綜合，包含了庫侖力的大小和方向、牛頓運動定律、力的合成和分解，一定要注意各部分知識的相互聯(lián)系和綜合運用第二模塊：電勢能、電勢、電勢差、靜電屏蔽夯實基礎知識一、電勢能1、定義：由電荷在電場中的相對位置決定的能量叫電勢能。特別指出：電勢能實際應用不大，常實際應用的是電勢能的變化。2、說明（1）電荷在電場中每一個位置都有一定的電勢能，電勢能的大小與電荷所在的位置有關（3）電勢能的大小具有相對性，電荷在電場中電勢能的數(shù)值與選定的零電勢能位置有關，通常取無窮遠處或大地為電勢能和零點。而電勢能的變化是絕對的，與零電勢能位置的選擇無關（4）電勢能有正負，電勢能為正時表示電勢能

31、比參考點的電勢能大，電勢能為負時表示電勢能比參考點的電勢能小。（5）電勢能是屬于電荷和電場所共有，沒有電場的存在，就沒有電勢能，僅有電場的存在，而沒有電荷時也沒有電勢能。（6）電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處(電勢為零處)電場力所做的功，則有（7）電荷電勢能的變化僅由電場力對電荷做功引起，與其他力對電荷做功無關（8）電勢能的單位，焦爾J還有電子伏，符號為eV，定義為在真空中，1個電子通過1伏電位差的空間所能獲得的能量。為我國法定計量單位。1電子伏=1.602×10-19焦。常用千電子伏及兆電子伏。3、電場力做功與電勢能電勢能的變化：當運動方向與電場力方

32、向的夾角為銳角時，電場力做正功，電勢能減少，當電荷運動方向與電場力方向夾角為鈍角時，電場力做負功，電勢能增加。電勢能變化的數(shù)值等于電場力對電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據(jù)。類比：重力勢能變化：重力做正功重力勢能減少；重力做負功重力勢能增加電場力做功：由電荷的正負和移動的方向去判斷(4種情況)功的正負電勢能的變化（重點和難點知識）（上課時一定要搞清楚的，否則對以后的學習帶來困難）二、電勢1、定義：如果在電場中選一個參考點(零電勢點)，那么電場中某點跟參考點間的電勢差，就叫做該點的電勢。電場中某點的電勢在數(shù)值上等于單位正電荷由該點移動到參考點(零電勢點)時，電場力所做的功。2、電

33、勢的單位：伏特（V）說明：1電勢是標量，有正負，無方向，只表示相對零勢點比較的結果。2電勢是電場本身具有的屬性，與試探電荷無關。3沿著電場線的方向，電勢越來越低（最快），逆著電場線的方向，電勢越來越高，電勢降低的方向不一定就是電場線的方向。4電勢與場強沒有直接關系：電勢高的地方，場強不一定大；場強大的地方，電勢不一定高。5電勢是標量，沒有方向，但有正負之分，比零電勢點高為正，比零電勢為低為負。6電勢的值與零電勢的選取有關零電勢點可以自由選取，通常取離電場無窮遠處電勢為零，實際應用中常取大地電勢為零7如果取無窮遠電勢為零，正電荷形成的電場中各點的電勢均為正值，負電荷形成的電場中各點的電勢均為負值

34、。8當存在幾個“場源”時，某處合電場的電勢等于各“場源”的電場在經(jīng)處的電勢的代數(shù)和9點電荷電場的電勢在一個點電荷q所形成的電場中，若取無限遠處的電勢為零，則在距此點電荷距離為r的地方的電勢為10均勻帶電球電場的電勢對于一個均勻帶電球面所形成的電場，若球半徑為R，帶電量為q，則在球外的任意與球心相距為r的點的電勢為，而其球面上和球面內任一點的電勢都是三、電勢差：1、定義：電荷q在電場中由一點A移到另一點B時，電場力所做的功WAB跟它的電荷量q的比值，叫做A、B兩點間的電勢差。2、定義式：，單位：V=J/C3、物理意義：電場中A、B兩點間的電勢差在數(shù)值上等于單位正電荷從A點移動到B點過程中電場力所

35、做的功。4、單位：伏特，符號是V。說明： 1電勢差是標量，有正負，無方向。A、B間電勢差，顯然電勢差的值與零電勢的選取無關。點評：電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點移到另一點，重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點的高度差hW/G四、等勢面1、定義：一般說來，電場中各點的電勢不同，但電場中也有許多點的電勢相等。我們把電場中電勢相等的點構成的面叫做等勢面。2、等勢面的特點：（1）在同一等勢面上的任意兩點間(不論方式如何，只要起終點在同一等勢面上)移動電荷，電場力不做功。因為等勢面上各點電勢相等，電荷在同一等勢面上各點具有相同的電勢能，所以在同一等勢面上移動電荷電勢能不變，即電場力不做

36、功（2）等勢面一定跟電場線垂直，即跟場強的方向垂直。假如不是這樣，場強就有一個沿著等勢面的分量，這樣在等勢面上移動電荷時電場力就要做功。但這是不可能的，因為在等勢面上各點電勢相等，沿著等勢面移動電荷時電場力是不做功的，所以場強一定跟等勢面垂直。（3）沿著電場線方向電勢越來越低?？梢姡妶鼍€不但與等勢面垂直，而且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。（4）導體處于靜電平衡時，整個導體是一個等勢體，導體表面是一個等勢面。(后面將學到)（5）不同的等勢面是不會相交的，也不能相切。因為電場線總跟等勢面垂直，如果等勢面相交，則交線處同一點的電場線方向就有兩個，從而場強方向就不唯一，這是不可能的；如果等

37、勢面相切，則在相切處等勢面“密度”為無窮大，這也是不可能的（6）等差等勢面的疏密表示電場的強弱等差等勢面密的地方場強大，等差等勢面疏的地方場強弱。四、電場強度和電勢差的關系1、關系2、上式只適用于勻強電場，它表明在電場當中，場強在數(shù)值上等于沿電場強度方向每單位距離上的電勢差。電場中的導體1、靜電感應：把金屬導體放在外電場中，由于導體內的自由電子受電場力作用定向移動，使得導體兩端出現(xiàn)等量的異種電荷，這種由于導體內的自由電子在外電場作用下重新分布的現(xiàn)象叫做靜電感應。（在靠近帶電體端感應出異種電荷，在遠離帶電體端感應出同種電荷）由帶電粒子在電場中受力去分析。靜電感應可從兩個角度來理解：根據(jù)同種電荷相

38、排斥，異種電荷相吸引來解釋；也可以從電勢的角度來解釋，導體中的電子總是沿電勢高的方向移動2、靜電平衡狀態(tài)：發(fā)生靜電感應后的導體，兩端面出現(xiàn)等量感應電荷，感應電荷產生一個附加電場E附，這個E附與原電場方向相反，當E附增到與原電場等大時，（即E附與E外），合場強為零，自由電子定向移動停止，這時的導體處于靜電平平衡狀態(tài)。注意：這沒有定向移動而不是說導體內部的電荷不動，內部的電子仍在做無規(guī)則的運動。3、處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特征：（1）內部場強處處為零，電場線在導體內部中斷。導體內部的電場強度是外加電場和感應電荷產生電場這兩種電場疊加的結果（2）整個導體是等勢體，表面是個等勢面；導體表面上任意兩點間

39、電勢差為零。（因為假若導體中某兩點電勢不相等，這兩點則有電勢差，那么電荷就會定向運動）（3）表面上任何一點的場強方向都跟該點表面垂直；（因為假若內部場強不為零，則內部電荷會做定向運動，那么就不是靜電平衡狀態(tài)了）（4）凈電荷分布在導體的外表面，內部沒有凈電荷曲率半徑小的地方，面電荷密度大，電場強，這一原理的避雷針。3、靜電屏蔽：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部的場強處處為零，導體殼(或金屬網(wǎng)罩)能把外電場“遮住”，使導體內部區(qū)域不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象就是靜電屏蔽。靜電屏蔽不是金屬網(wǎng)把外電場擋在了罩外面，而是外電場的金屬網(wǎng)上感應電荷的電場在罩內合場強為零。題型解析類型題： 給出的一條電場線，推斷

40、電勢和場強的變化情況 【例題】如圖所示，a、b、c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由a到c，a、b間距離等于b、c間距離。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點的電勢和電場強度，可以判定：abcA、Ua>Ub>UcB、UaUbUbUcC、Ea>Eb>Ec D、Ea=Eb=Ec解析：從題中只有一根電場線，無法知道電場線的疏密，故電場強度大小無法判斷。根據(jù)沿著電場線的方向是電勢降低最快的方向，可以判斷A選項正確。有不少同學根據(jù)“a、b間距離等于b、c間距離”推斷出“UaUbUbUc”而錯選B。其實只要場強度大小無法判斷，電場力做功的大小也就無法判斷，

41、因此電勢差的大小也就無法判斷。【例題】如圖所示，在a點由靜止釋放一個質量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達b點時速度恰好為零，設ab所在的電場線豎直向下，a、b間的高度差為h，則（ ）abA帶電粒子帶負電；Ba、b兩點間的電勢差Uab=mgh/q;Cb點場強大于a點場強；Da點場強大于b點場強。解析：帶電粒子由a到b的過程中，重力做正功，而動能沒有增大，說明電場力做負功。根據(jù)動能定理有：mgh-qUab=0解得a、b兩點間電勢差為Uab=mgh/q。因為a點電勢高于b點電勢，Uab>0，所以粒子帶負電，選項AB皆正確。帶電粒子由a到b運動過程中，在重力和電場力共同作用下，先加速運動后減

42、速運動；因為重力為恒力，所以電場力為變力，且電場力越來越來越大；由此可見b點場強大于a點場強。選項C正確，D錯誤類型題： 與電場線、等勢面相關的問題 【例題】如圖所示，虛線a、b、c代表電場中三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相同實線為一帶正電的質點僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點，由此可知（ ）A三個等勢面中，c等勢面電勢高 B帶電質點通過P點時電勢能較大C帶電質點通過Q點時動能較大 D帶電質點通過P點時加速度較大解析：等差等勢面越密集，該區(qū)域場強越大，故EP>EQ，帶電質點通過P點時加速度較大，D正確；假設質點由P運動到Q，根據(jù)運動軌跡的切線方向為速度方

43、向；電場線與等勢面相垂直；正電荷所受的電場力與場強同向；做曲線運動的質點，其所受的合外力指向運動軌跡的凹面，從而確定質點經(jīng)過P時的速度和電場力方向，如圖所示根據(jù)正電荷所受電場力的方向可知，電場線由等勢面指向等勢面c，故a>b>c，A錯誤；電場力與瞬時速度成銳角，故由P運動到Q電場力對質點做正功，質點的電勢能減小，動能增加，BC正確；答案：BCD【例題】如圖所示，三個同心圓是同一個點電荷圍的三個等勢面，已知這三個圓的半徑成等差數(shù)列。A、B、C分別是這三個等勢面上的點，且這三點在同一條電場線上。A、C兩點的電勢依次為A=10V和C=2V，則B點的電勢是A B CA一定等于6V B一定低

44、于6V C一定高于6V D無法確定解析：由U=Ed，在d相同時，E越大，電壓U也越大。因此UAB> UBC，選B【例題】某電場的分布如圖所示，帶箭頭的實線為電場線，虛線為等勢面。A、B、C三點的電場強度分別為EA、EB、EC，電勢分別為A、B、C，關于這三點的電場強度和電勢的關系，以下判斷正確的是（ ）AEA<EB，B =C BEA>EB，A >BCEA>EB，A <B DEA=EC，B =C解析：根據(jù)電場線疏密判斷E的大小，密的地方場強大，有EA>EB；根據(jù)沿電場線方向電勢降低，有A >B。答案：B【例題】如圖所示，一水平放置的金屬板正上方有一

45、固定的正電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球（可視為質點且不影響Q的電場），從左端以初速度v0滑上金屬板的上表面，已知金屬板上表面光滑，則小球在向右運動到右端的過程中（ A ）v0A小球作勻速運動B小球先減速運動，后加速運動 C小球受的電場力作正功D小球受的電場力的沖量為零類型題： 根據(jù)給定電勢的分布情況作電場線 【例題】如圖所示，是勻強電場中的三點，并構成一等邊三角形，每邊長為，將一帶電量的電荷從a點移到b點，電場力做功；若將同一點電荷從a點移到c點，電場力做功W2=6×10-6J，試求勻強電場的電場強度E。解析：因為，所以將cb分成三等份，每一等份的電勢差為3V，如圖3所示，連接ad，

46、并從c點依次作ad的平行線，得到各等勢線，作等勢線的垂線ce，場強方向由c指向e，所以 ，因為，【例題】如圖所示，A、B、C為勻強電場中的3個點，已知這3點的電勢分別為A=10V， B=2V， C=-6V。試在圖上畫出過B點的等勢線和場強的方向（可用三角板畫）。ACBD解析：用直線連接A、C兩點，并將線段AC分作兩等分，中點為D點，因為是勻強電場，故D點電勢為2V，與B點電勢相等。畫出過B、D兩點的直線，就是過B點的電勢線。因為電場線與等勢線垂直，所以過B作BD的垂線就是一條電場線第三模塊：電容器夯實基礎知識1、電容器的組成：兩個彼此絕緣又互相靠近的導體可構成一個電容器。電容器是儲存電荷（電能

47、）的元件。2、電容器的充放電把電容器的一個極板接電池正極，另一個極板接電池負極，兩個極就分別帶上了等量的異種電荷，這個過程叫做充電。電容器充電時會在電路中形成隨時間變化的充電電流，充電時，電流從電源正極流向電容器的正極板，從電容器的負極板流向電源的負極。用一根導線把充電后的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就不帶電，這個過程叫做放電。電容器放電時，電流從電容器正極板流出，通過電路流向電容器的負極。電容器所帶的電荷量是指電容器的一個極板上所帶電荷量的絕對值。3、電容C（1）定義：電容器所帶的電荷量Q(任一個極板所帶電量的絕對值)與兩個極板間的電勢差U的比值叫做電容器的電容。 （2）定義式：

48、CQ/U（3）電容單位：法拉(F)，微法(F)，皮法(PF)1F=106F=1012PF（4）物理意義：電容表示電容器的帶電本領的高低（5）說明：C與Q、U無關；與電容器是否帶電及帶電多少無關C由電容器本身物理條件（導體大小、形狀、相對位置及電介質）決定；4、平行板電容器的電容C= (即平行板電容器的電容與兩板正對面積（不可簡單的理解為板的面積）成正比，與兩板間距離成反比，與介質的介電常數(shù)成正比)5、平行板電容器動態(tài)分析平行板電容容器分析這類問題的關鍵在于弄清叫些量是變量，哪些量是不變量，哪些量是自變量，哪些量是因變量。一般分為兩種情況：(1) 電壓不變：電容器兩極板接入電路中，它兩端的電壓等

49、于這部分電路兩端電壓，當電容變化時，電壓不變；(2) 電量不變：電容器充電后斷開電源，一般情況下電容變化，電容器所帶電量不變進行討論的物理依據(jù)主要是四個由和求出U，再代入，可得平行板電容器兩極板間的電場強度為。即電容器內部的場強正比于電荷密度這表明孤立的帶電電容器在極板彼此遠離或靠近過程，內部場強不會變化一個應用僅插入厚為L且與極板等面積的金屬板A，如右圖所示，靜電平衡后金屬板內場強為零，相當于平行板電容器極板間的距離縮短了L，因而C增加題型解析類型題： 電容器動態(tài)變化問題【例題】如圖所示是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路。在增大電容器兩極板間距離的過程中( BD )A、電阻R中

50、沒有電流B、電容器的電容變小C、電阻R中有從A流向B的電流D、電阻R中有從B流向A的電流【例題】 如圖所示，在平行板電容器正中有一個帶電微粒。K閉合時，該微粒恰好能保持靜止。在保持K閉合；充電后將K斷開；兩種情況下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運動打到上極板？KMNA上移上極板M B上移下極板N C左移上極板M D把下極板N接地 解析：由上面的分析可知選B，選C【例題】一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點，如圖所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則（

51、）A、U變小，E不變 B、E變大，W變大C、U變小，W不變 D、U不變，W不變解析：注意到各量間關系的準確把握。解答：電容器充電后電源斷開，說明電容器帶電量不變。正極板向負極板移近，電容變大，由知U變小，這時有。因為，d變小、U變大值不變，即場強E不變。A正確，B、D錯誤負極板接地即以負極板作為電勢、電勢能的標準，場強E不變，P點的電勢不變，正電荷在P點的電勢能也不變，C正確答案：AC【例題】在如圖電路中，電鍵K1、K2、K3、K4均閉合，C是極板水平放置的平行板電容器，板間懸浮著一油滴P。斷開哪一個電鍵后P會向下運動? (    ) AK1  

52、;  BK2  CK3  DK4解析：斷開K1時電容器兩端的電壓仍與初狀態(tài)相同，故帶電粒子不動；斷開K2時電容器兩端的電壓升高到等于電源的電動勢，故帶電粒子向上運動；斷開K3時電容器放電，兩端的電壓為零，故帶電粒子向下運動；K4斷開時電容器兩端電量不變，電壓仍與初狀態(tài)相同，故帶電粒子不動。 答案：C【例題】如圖所示，沿水平方向放置的平行金屬板a和b，分別與電源的正負極相連a、b板的中央沿豎直方向各有一個小孔，帶正電的液滴從小孔的正上方P點由靜止自由落下，先后穿過兩個小孔后速度為v1現(xiàn)使a板不動，保持開關S打開或閉合，b板向上或向下平移一小段距離，相同的液滴仍從P點

53、自由落下，先后穿過兩個小孔后速度為v2；下列說法中正確的是（ ）A若開關S保持閉合，向下移動b板，則v2> v1B若開關S閉合一段時間后再打開，向下移動b板，則v2> v1C若開關S保持閉合，無論向上或向下移動b板，則v2= v1D若開關S閉合一段時間后再打開，無論向上或向下移動b板，則v2< v1解析：注意兩種情況的區(qū)別，電鍵K始終閉合，則電容器兩板間的電壓保持不變，閉合后再斷開則電量保持不變，然后再根據(jù)平行板電容器電容、電勢差和電量的關系及勻強電場中場強和距離的關系即可答案：BC【例題】（成都市2008屆高中畢業(yè)班摸底測試）傳感器是自動控制設備中不可缺少的元件。右圖是一種

54、測定位移的電容式傳感器電路。在該電路中，閉合開關S一小段時間后，使工件（電介質）緩慢向左移動，則在工件移動的過程中，通過電流表G的電流 （填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始終為零”）解析：方向由a至b類型題： 電容式傳感器電容式傳感器也是根據(jù)電容器的動態(tài)變化原理來工作的，在測量中有著重要的應用，因此在復習中不可忽視。關鍵在于抓住所測物理量與電容器中電容的聯(lián)系，問題就迎刃而解了?！纠}】如圖計算機鍵盤上的每一個按鍵下面都有一個電容傳感器。電容的計算公式是，其中常量=9。0×10-12Fm-1，S表示兩金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間的距離。當某一鍵被按下時，d發(fā)生改變，引起電

55、容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)出相應的信號。已知兩金屬片的正對面積為50mm2，鍵未被按下時，兩金屬片間的距離為0。60mm。只要電容變化達0.25pF，電子線路就能發(fā)出相應的信號。那么為使按鍵得到反應，至少需要按下多大距離？A解析：先求得未按下時的電容C1=0.75pF，再由得和C2=1.00pF，得d=0。15mm?！纠}】1999年7月12日日本原子能公司所屬的敦賀灣核電站由于水管破裂導致高輻射冷卻劑外泄，在檢測此次事故中，應用于把非電流變化（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉化為電信號的自動化測量技術。如圖所示是一種通過檢測電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，容器中裝有導電液體，是電容器的一個電極，中間的芯柱是電容器的另一個電極，芯柱外面套有絕緣管（塑料或橡皮）作為電介質，電容器的兩個電極分別用導線接在指示器上，指示器上顯示的是電容的大小，從電容的大小就可知容器中液面位置的高低，對此，以下說法正確的是A如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積增大，液面必升高B如果指示器顯示出電容減小了，則兩電極正對面積增大，液面必升高C如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積減小，液面必降低D如果指示器顯示出電容減小了，則兩電極正對面