高中物理靜電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)

　　【要點(diǎn)解讀】

　　1．庫(kù)侖定律適用條件的三點(diǎn)理解

　�。�1）對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中于球心的點(diǎn)電荷，r為兩球心之間的距離。

　�。�2）對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分布。

　�。�3）不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地推論：當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞。其實(shí)，在這樣的條件下，兩個(gè)帶電體已經(jīng)不能再看成點(diǎn)電荷了。

　　2．應(yīng)用庫(kù)侖定律的四條提醒

　　（1）在用庫(kù)侖定律公式時(shí)，無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，均代入電荷量的絕對(duì)值。

　�。�2）作用力的方向判斷根據(jù)：同性相斥，異性相吸，作用力的方向沿兩電荷連線(xiàn)方向。

　�。�3）兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的庫(kù)侖力滿(mǎn)足牛頓第三定律，大小相等、方向相反。

　�。�4）庫(kù)侖力存在極大值，由公式可以看出，在兩帶電體的間距及電荷量之和一定的條件下，當(dāng)q1＝q2時(shí)，F(xiàn)最大。

　　重點(diǎn)2 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)線(xiàn)

　　【要點(diǎn)解讀】

　　1．電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的比較

　　2．電場(chǎng)的疊加

　　（1）疊加原理：多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場(chǎng)為各電荷在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。

　�。�2）運(yùn)算法則：平行四邊形定則。

　　3．計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度常用的五種方法

　�。�1）電場(chǎng)疊加合成法。（2）平衡條件求解法。（3）對(duì)稱(chēng)法。（4）補(bǔ)償法。（5）等效法。

　　4．電場(chǎng)線(xiàn)的三個(gè)特點(diǎn)

　　（1）電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷處；

　�。�2）電場(chǎng)線(xiàn)在電場(chǎng)中不相交；

　　（3）在同一幅圖中，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線(xiàn)較密，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線(xiàn)較疏。

　　5．六種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)

　　【規(guī)律總結(jié)】電場(chǎng)線(xiàn)與帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系

　　1．電場(chǎng)線(xiàn)與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合的條件

　　一般情況下帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場(chǎng)線(xiàn)重合，只有同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件時(shí)，兩者才會(huì)重合。

　�。�1）電場(chǎng)線(xiàn)為直線(xiàn)；

　�。�2）帶電粒子初速度為零，或速度方向與電場(chǎng)線(xiàn)平行；

　�。�3）帶電粒子僅受電場(chǎng)力或所受其他力的合力方向與電場(chǎng)線(xiàn)平行。

　　2．電場(chǎng)線(xiàn)與軌跡問(wèn)題判斷方法

　　（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），從兩者的夾角情況來(lái)分析曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況。

　　（2）“三不知時(shí)要假設(shè)”——電荷的正負(fù)、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向或等勢(shì)面電勢(shì)的高低、電荷運(yùn)動(dòng)的方向中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，則要用“假設(shè)法”分別討論各種情況。

　　【考向1】電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加問(wèn)題

　　【例題】如圖，一半徑為R的'圓盤(pán)上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤(pán)且過(guò)圓心c的軸線(xiàn)上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為r，在a點(diǎn)處固定一電荷量為q（q＞0）的點(diǎn)電荷．一同學(xué)將一檢測(cè)電荷沿直線(xiàn)在ac間移動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)只在b點(diǎn)不需加力。不計(jì)重力，已知靜電力常量為k，求d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小。

　　【考向2】電場(chǎng)線(xiàn)的理解與應(yīng)用

　　【例題】如圖所示，A、B、C、D表示的是四種不同電場(chǎng)線(xiàn)，一正電荷在電場(chǎng)中由P向Q做加速運(yùn)動(dòng)，其中所受電場(chǎng)力越來(lái)越大的是（）

　　重點(diǎn)3 電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差

　　【要點(diǎn)解讀】

　　1．電勢(shì)高低的判斷

　　2．電勢(shì)能大小的判斷

　　3．幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)線(xiàn)（面）

　　4．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。

　　5．勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

　�。�1）UAB＝Ed，d為A、B兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離。

　�。�2）沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向電勢(shì)降落得最快。

　�。�3）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中U＝Ed，即在沿電場(chǎng)線(xiàn)方向上，U∝d。推論如下：

　�、偃鐖D甲，C點(diǎn)為線(xiàn)段AB的中點(diǎn)，則有φC＝。

　�、谌鐖D乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。

　　6．E＝U/d在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)妙用

　　（1）判斷電場(chǎng)強(qiáng)度大�。旱炔畹葎�(shì)面越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。

　�。�2）判斷電勢(shì)差的大小及電勢(shì)的高低：距離相等的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，E越大，U越大，進(jìn)而判斷電勢(shì)的高低。

　　（3）利用φ-x圖像的斜率判斷電場(chǎng)強(qiáng)度隨位置變化的規(guī)律：斜率的大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，正負(fù)表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。

　　重點(diǎn)4 電容器

　　【要點(diǎn)解讀】

　　1．平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析

　�。�1）平行板電容器動(dòng)態(tài)變化的兩種情況

　　①電容器始終與電源相連時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。

　�、诔潆姾笈c電源斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶的電荷量Q保持不變。

　�。�2）平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路

　�。�3）平行板電容器問(wèn)題的一個(gè)常用結(jié)論

　　電容器充電后斷開(kāi)電源，在電容器所帶電荷量保持不變的情況下，電場(chǎng)強(qiáng)度與極板間的距離無(wú)關(guān)。

　�。�4）分析比較的思路

　　①確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

　�、谟脹Q定式分析平行板電容器電容的變化。

　　③用定義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。

　�。�3）平行板電容器問(wèn)題的一個(gè)常用結(jié)論

　　電容器充電后斷開(kāi)電源，在電容器所帶電荷量保持不變的情況下，電場(chǎng)強(qiáng)度與極板間的距離無(wú)關(guān)。

　　（4）分析比較的思路

　�、俅_定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

　�、谟脹Q定式分析平行板電容器電容的變化。

　�、塾枚�義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。

　　④用分析電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化。

　�、苡肊=U/d分析電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化。

　　重點(diǎn)5 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

　　1．帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

　�。�1）帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理

　�、倩�本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）。

　�、趲щ婎w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。

　�。�2）解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩種思路

　�、俑鶕�(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。此方法只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。

　�、诟鶕�(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)。

　　2．帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題

　　難點(diǎn)1 庫(kù)侖定律作用下的平衡問(wèn)題

　　【要點(diǎn)解讀】

　　3．庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題

　�。�1）“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的問(wèn)題

　�、倨胶獾臈l件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零或每個(gè)點(diǎn)電荷處于另外兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零的位置。

　�、�

　　（2）解決庫(kù)侖力作用下平衡問(wèn)題的方法步驟：

　　庫(kù)侖力作用下平衡問(wèn)題的分析方法與純力學(xué)平衡問(wèn)題的分析方法是相同的，只是在原來(lái)受力的基礎(chǔ)上多了電場(chǎng)力。具體步驟如下：

　　4．庫(kù)侖力作用下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

　　解決與電場(chǎng)力有關(guān)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路：

　�。�1）選擇研究對(duì)象（多為一個(gè)帶電體，也可以是幾個(gè)帶電體組成的系統(tǒng)）；

　　（2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，包括電場(chǎng)力、重力（電子、質(zhì)子、正負(fù)離子等基本粒子在沒(méi)有明確指出或暗示時(shí)一般不計(jì)重力，帶電油滴、帶電小球、帶電塵埃等帶電體一般計(jì)重力）；

　�。�3）分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)是平衡狀態(tài)（靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）還是非平衡狀態(tài)（變速運(yùn)動(dòng)等）；

　�。�4）根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。

　　難點(diǎn)2 兩種等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)

　　【要點(diǎn)解讀】

　　兩種等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)

　　難點(diǎn)3 電場(chǎng)中的功能關(guān)系

　　【要點(diǎn)解讀】

　　1．求電場(chǎng)力做功的四種方法

　�。�1）定義式：WAB＝Flcosα＝qEdcosα（適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)）。

　　（2）電勢(shì)的變化：W＝qUAB＝q（φA－φB）。

　�。�3）動(dòng)能定理：W電＋W其他＝ΔEk。

　�。�4）電勢(shì)能的變化：WAB＝－ΔEpBA＝EpA－EpB。

　　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）除重力外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量。

　�。�4）所有外力對(duì)物體所做的總功，等于物體動(dòng)能的變化。

　　【規(guī)律總結(jié)】處理電場(chǎng)中能量問(wèn)題的基本方法

　　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，有時(shí)也會(huì)用到功能關(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)械能一般不守恒，但機(jī)械能與電勢(shì)能的總和可以不變。

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