高考物理一轮复习 第七章 电场课件.ppt

1 第七章电场 2 2 考点22电荷守恒与库伦定律 高考考法突破 考法1电荷守恒定律和库仑定律的基本应用 应试基础必备 考法2与库伦力有关的受力分析与计算问题 3 考点22电荷守恒与库仑定律 关键点拨 任一带电体都可看成是许多点电荷组成 任意两点电荷之间的作用力遵循库仑定律 可用矢量求和法求合力 4 考法1电荷守恒定律和库仑定律的基本应用 2 库仑定律专项考查 同种电荷则互相排斥 电荷中心间的距离大于r 异种电荷则相互吸引 电荷间的距离小于r 用电荷量的绝对值进行计算 电荷电性判断相互作用力是斥力或引力 5 考法2与库仑力有关的受力分析与计算问题 1 库仑力与重力 弹力 摩擦力的综合作用问题研究对象一个或两个带电体 受重力 弹力 摩擦力 库仑力基本解决方法力的分析明确研究对象 分析受力依据已知物体的平衡条件或运动特点 所受各力进行合成或分解列方程求解注意 1 库仑力的大小与距离有关 2 库仑力的方向在相互作用物体间连线上2 三个点电荷相互作用时的平衡问题三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 6 6 考点23电场强度电场线 高考考法突破 考法3电场强度的叠加计算 应试基础必备 考法4电场线的疏密和场强关系的考查 考法5带电粒子在电场中运动轨迹与受力分析 7 考点23电场强度电场线 1 电场与电场强度电场是电荷周围客观存在的物质 对放入其中的电荷有力的作用 2 电场强度描述电场具有力的性质 大小 方向由电场本身决定定义式 e f q q为检验电荷点电荷q在真空中产生的场强为e kq r2 3 场强叠加遵循平行四边形定则 2 电场线电场线描述电场中各点场强的强弱及方向各点的切线方向表示该点的场强方向疏密程度表示电场的强弱 1 始于正电荷或无穷远 止于负电荷或无穷远不封闭 不在无电荷处中断 2 电场线上每点的切线方向是该点电场强度方向任意两条电场线不会在无电荷处相交 相切电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹 3 掌握几种电场的电场线分布 等量异种点电荷 等量同种点电荷 点电荷与导体形成的电场 4 计算电场强度的三个公式的比较 8 电场强度可用平行四边形定则进行矢量计算e kq r2某点场强与场源电荷及该点到场源电荷的距离关系主要有以下三种考查方式 1 已知一些场源 通常会是点电荷 以及若干点场强的大小或方向 求未知场源特性或者另一点的场强大小 1 e kq r2表示各场源在已知点产生场强的大小 2 依据已知点合场强的大小或方向 列关系式求出未知场源的场强 3 求出未知场源特性及其他点场强大小两个关键点 1 分析叠加在已知点上各场强大小 方向 2 注意对称性求解 2 利用静电平衡导体中场强特性求电场强度导体内部的电场强度为零本质是感应电荷电场强度与外加电场电场强度叠加后为零 考法3电场强度的叠加计算 9 3 应用微元法和对称性求电场强度 4 应用补偿法求电场强度 10 1 正点电荷电场中的一根电场线 ea eb 2 负点电荷电场中的一根电场线 ea eb 3 匀强电场中的一根电场线 ea eb 4 两个等量异号点电荷连线上的电场线 两电荷之间 场强先减小后增大 两个电荷中点时 场强最小 任一个电荷外侧的电场线 越靠近电荷场强越大 5 两个等量同号点电荷连线上的电场线靠近电荷场强越大 远离电荷场强越小 考法4电场线的疏密和场强关系的考查 2 只给出一条直电场线 1 场强大电场线密 场强小电场线疏 11 考法5带电粒子在电场中运动轨迹与受力分析1 带电粒子在电场中做曲线运动基本原理是曲线运动的条件 即物体受到的外力与速度不在同一条直线上在粒子运动轨迹上一点作切线 代表速度的方向依据运动的弯曲方向 判定带电粒子的受力方向应当指向曲线凹侧根据带电粒子的电性 判定场强的方向已知电场方向 可以判定粒子运动的大概轨迹2 带电粒子在电场中做直线运动电场强度的方向与粒子运动的方向在一条直线上方向相同加速 相反减速考虑粒子重力时一般是匀强电场 1 电场力与重力大小相等方向相反 匀速直线运动 2 电场力与重力合力不为零 合力与速度方向在同一直线上 变速直线运动 12 12 考点24电势能电势电势差 高考考法突破 考法6电场力做功 电势 电势能关系与计算 应试基础必备 考法7已知电荷或电场线分布分析电势 电场力做功等情况 考法8已知等势面分布时 分析电场情况 考法9匀强电场中电势差和电场强度关系的应用 考法10根据电场中场强 电势等物理量的函数图像分析电场对粒子的作用 13 考点24电势能电势电势差 1 静电力做功特点与电势能变化的关系 1 电场力做功与路径无关 与电荷的始 末位置有关 2 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减少电荷克服电场力做功 电荷的电势能增加 3 静电力做功等于电势能的变化量wab epa epb 3 等势面电场中电势相等的点构成的面叫做等势面 1 等势面上各点电势相等 等势面上移动电荷电场力不做功 2 等势面跟电场线垂直 电场线由电势高等势面指向电势低等势面 3 等势面越密 场强越大 14 考法6电场力做功 电势 电势能关系与计算 1 电场力做功 1 利用w fxcos 计算电场力做功电荷在匀强电场中移动 f eq xcos d w eqd 2 利用w ep或w qu计算电场力做功已知电荷的电势能 用w ep计算电场力做功已知电势或电势差时 用w qu计算电场力做功功的正负则根据电场力的方向和位移的方向来判断 2 电势能的变化电场力对电荷做正功 电势能减少 反之增加wab ep 2 只有电场力做功 电势能与动能相互转化 总和保持不变 15 考法7已知电荷或电场线分布分析电势 电场力做功等情况 关键点拨 电势为零 场强不一定为零 电势高 场强不一定大 电势相等 场强不一定相等 1 掌握特殊电场的等势面 1 正电荷与负电荷的等势面 同心圆正电荷周围越远离电荷 电势越低负电荷周围越靠近电荷 电势越低 2 等量异种电荷周围的等势面两簇对称的曲面二者连线由正电荷到负电荷电势逐渐降低二者连线中垂线上 各点电势相等 3 等量同种正电荷周围的等势面两簇对称的曲面二者的连线上 中点电势最低二者连线中垂线上 中点电势最高 中点到无穷远处电势逐渐降低至零 2 已知电荷或电场线分析电势高低 1 分析电势高低的基本原则 沿着电场线的方向 电势越来越低 uab a b wab q电场力对正电荷做正功 电势降低电场力对正电荷做负功 电势升高 2 分析电势高低的思路 设想一个正电荷 将其放入电场中 正电荷按要求移动 分析电场力做功情况 电场力做正功 电势降低 电场力做负功 电势升高 16 考法8已知等势面分布时 分析电场情况 已知等势面 场源电荷电性或电场力做功等情况 判断电势变化的方向 1 分析电场情况的基本原则 电荷从等势面上一点移到另一点 电场力做功为零一个等势面的一点到另一个等势面的任一点 电场力做功相等 电场线垂直于每个等势面 电场线方向沿着电势降低的方向 判断电势变化的依据 a正电荷从电势高处向电势低处移动 电场力做正功 电势能减小b正电荷电势能大处 电势高 负电荷电势能大处 电势低 2 已知等势面分析电场情况的思路 明确等势面的形状特点 勾勒出电场线的大概方向 已知场源电荷电性或电场力做功情况 确定电势高低 电场线方向 17 考法9匀强电场中电势差和电场强度关系的应用 匀强电场中电势差和电场强度关系需要明确两点 1 电势在沿电场方向降落得最快 2 电势与电场强度的数量关系u ed或u elcos 18 场强 电势 电势能透过其中一个物理量能够捕捉到另一个物理量的信息如图甲所示 在匀强电场中的一条电场线上有a b两点 其坐标分别为x1 x2 其电势与坐标的关系如图乙所示 分析电荷沿x轴运动的加速度变化 关键是求出电场强度e随坐标x变化的信息 电势对位移的变化率表示场强图乙曲线斜率变化可知 随x的增大场强减小 电荷沿x轴运动时 加速度减小 ep x图线的斜率可分析场强的情况挖掘出场强的变化规律是解决问题的关键 考法10根据电场中场强 电势等物理量的函数图像分析电场对粒子的作用 19 19 考点25电容器 高考考法突破 考法11静电计测试平行板电容器的变化 应试基础必备 考法12平行板电容器与电场 电路及力学的应用 20 考点25电容器 考法11静电计测试平行板电容器的变化1 了解静电计 静电计本身是一个极小的电容器2 静电计需要与所测的电势差并联 金属球接电容器一个极板 外壳接地3 决定平行板电容器电容的因素与静电计指针的变化电路连接 确定加在两极板间的电路是闭合还是断开闭合 加在两极板间电压不变 静电计的指针不会变化断开 两板所带的电荷量不变 随着两极板的结构改变q一定 两板距离变大或正对面积变小 c变小 u增大 静电计指针张开角度增大两板距离变小或正对面积变大 c变大 u变小 静电计指针张开角度减小 21 考法12平行板电容器与电场 电路及力学的应用1 通过电容器的变化分析电荷量 电压 场强变化影响电容的因素发生变化 使电压 场强或者电荷量发生变化 2 如图所示 电容器充电后断开开关s 保持电容器带电荷量q恒定 这种情况下 则 注意 在q不变的情形下 无论d变大还是变小 两板间匀强电场e不变 e与两板正对面积成反比 22 2 通过电容器的变化分析平衡问题带电粒子在电容器中可在重力 电场力等作用下平衡或加速运动关键是判断电容器两板间场强的变化q不变 e不d变化 e与s成反比u不变 e与d成反比 3 通过电容器的变化分析电势和电势能电容变化 可能会引起某点电势的变化和电荷在该点电势能的变化电容器某点电势的变化通过该点与某一极板的电势差的变化来判正电荷在电势高处电势能大 负电荷在电势高处电势能小 23 23 考点26带电粒子在匀强电场中的运动 高考考法突破 考法13带电粒子在电场中做直线运动的分析 考法14带电粒子在电场中做曲线运动的分析与计算 考法15带电粒子先加速后偏转 考法16示波器原理与带电粒子偏转出电场后的计算 应试基础必备 24 考点32带电粒子在匀强场中的运动 25 考法13带电粒子在电场中做直线运动的分析带电粒子在电场中做直线运动 1 不忽略重力时 带电粒子在电场中可能做直线运动 2 带电粒子在重力场与电场共同作用下的加速运动 3 带电粒子在交变电场中的直线运动 电场呈周期性变化 运动呈现周期性 带电粒子从电场一个变化周期刚开始时静止释放粒子先加速后减速直线运动 不会往返 带电粒子从电场变化周期中间某时刻静止释放以电场变化的下一个时刻为界点 粒子先加速后减速直线运动后会先加速后减速反方向运动 26 考法14带电粒子在电场中做曲线运动的分析与计算1 带电粒子垂直于电场方向入射发生偏转偏转位移 偏转角偏转电场的特性 u和d偏转位移和偏转角的正切与u成正比 与d成反比 即与e成正比 2 板的特性 板长l与粒子入射初速度v0决定运动时间t l v0 影响偏转位移和偏转角 3 粒子自身特性 q m和动能比荷相同的粒子以同样初速度射入同一偏转电场 偏转情况相同 2 带电粒子垂直于电场方向入射发生偏转时的能量分析动能增加主要是 ek qu qed 考虑偏转电场特性 电荷自身特性 初动能 电势能带电粒子发生偏转 电势能均减小 27 3 带电粒子在电场中偏转的相关计算偏转限定条件 偏转轨迹或偏转的位移 2 带电粒子不垂直电场的方向进入电场 明确粒子偏转的原理垂直电场方向做匀速直线运动沿电场力方向做匀加速直线运动 斜射入时初速度不为零 联立垂直电场方向上沿电场力方向上或vy at 求解 28 考法15带电粒子先加速后偏转带电粒子进入偏转电场时 速度通常会来自于一个加速电场 因此自然会出现带电粒子先加速后偏转的综合问题 分析如下 如图所示为电子束加速偏转装置 电极k产生的热电子 初速度为零 经电场加速后 进入两平行金属板间 如果两板间加一偏转电压 则电子束将偏转 29 考法16示波器原理与带电粒子偏转出电场后的计算示波器应用带电粒子在电场中的偏转原理设计 对示波管的分析有以下两种情形 偏转电极不加电压电子将沿直线运动在荧光屏中心点形成亮斑 2 仅在xx 或yy 加电压所加电压稳定 电子流被加速 偏转后射到xx 或yy 所在直线上某一