高考物理专题复习 第八章 电场课件

1 第八章电场 2 3 考点25电荷守恒与库仑定律 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与库仑力有关的受力分析与计算问题 4 考点25电荷守恒与库仑定律 关键点拨 任何一个带电体都可被看成是由许多点电荷组成的 任意两点电荷之间的作用力都遵循库仑定律 可用矢量求和法求合力 5 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 1 同种电荷则互相排斥 电荷间的距离大于r 异种电荷则相互吸引 电荷间的距离小于r 2 用电荷量的绝对值进行计算 然后根据同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断库仑力方向 1 两个带电体相互接触 判断或计算接触前后二者间库仑力的变化两个带电导体相互接触 首先正 负电荷相互中和 剩余电荷将重新在两导体间分配 由知 其作用力的变化取决于二者电荷量之积的大小 6 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是一个或两个带电体 除了受到重力 弹力 摩擦力之外 还受到库仑力 解决问题的基本方法 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 将所受的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 7 8 考点26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的轨迹与受力分析 9 考点26电场强度电场线 1 电场与电场强度 1 电场是电荷周围客观存在的物质 它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 其大小 方向由电场本身决定 定义式 E F q q为检验电荷所带的电荷量 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 电场线的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 10 电场强度可用平行四边形定则进行矢量计算 E kQ r2反映某点场强与场源电荷的特性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个场强的大小 方向 2 注意应用对称性求解 2 利用导体静电平衡的场强特性求电场强度导体内部的电场强度为零 本质是感应电荷的电场强度与外加电场的电场强度叠加后为零 考法3电场强度的叠加计算 11 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 12 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 两个等量异种点电荷连线上的电场线 两点电荷之间 场强先减小后增大 在两个点电荷连线中点时 场强最小 任一个点电荷外侧的电场线 越靠近点电荷场强越大 5 两个等量同种点电荷连线上的电场线 越靠近点电荷场强越大 越远离点电荷场强越小 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 场强大的地方电场线密 场强小的地方电场线疏 13 14 考法5带电粒子在电场中运动的轨迹与受力分析1 带电粒子在电场中做曲线运动基本原理是物体做曲线运动的条件 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 可以判定带电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 运动方向与受力方向相同则加速 相反则减速 考虑粒子重力时 这个电场一般是匀强电场 可能存在以下情况 1 电场力与重力大小相等 方向相反 粒子做匀速直线运动 2 电场力与重力的合力不为零 但合力方向与速度方向在同一直线上 粒子做匀变速直线运动 15 考点27电势能电势电势差 高考考法突破 考法6电场力做功 电势 电势能的关系与计算 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电荷的作用 16 考点27电势能电势电势差 1 电场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 只与电荷的始 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 等势面电场中电势相等的点构成的面叫作等势面 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 等势面一定跟电场线垂直 电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3 等差等势面越密 场强越大 17 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 利用W Fxcos 计算电场力做功 其中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 1 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 电荷的电势能与动能相互转化 总和保持不变 3 根据Ep q 判断 正电荷电势能随电势降低而降低 负电荷电势能随电势降低而升高 18 19 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 电势高处 场强不一定大 电势相等处 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是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是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是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 20 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 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 21 22 考法8已知等势面分布分析电场情况 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 1 电荷从等势面上一点移到另一点 电场力做功为零 从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 2 电场线垂直于每个等势面 电场线方向沿着电势降低最快的方向 3 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 电势能减少 b正电荷在电势能大处 电势高 负电荷在电势能大处 电势低 2 已知等势面分析电场情况的思路 1 明确等势面的形状特点 勾勒出电场线的大概方向 2 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 23 24 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 电势在沿电场方向上降落得最快 2 电势与电场强度的数量关系U Ed或U Elcos 25 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 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 图丙 观察图像可直接获得场强E随x的变化大小和方向 挖掘出场强的变化规律是解决问题的关键 26 27 考点28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 电路及力学的综合应用 28 考点28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 静电计本身可看成一个极小的电容器 2 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 确定与两极板连接的电路是闭合还是断开 若闭合 加在两极板间电压不变 静电计的指针不会变化 若断开 两板所带的电荷量不变 随着两极板的结构改变 静电计指针变化 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 29 30 考法12平行板电容器与电场 电路及力学的综合应用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 可能会使电压 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 31 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不随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 判断电容器某点电势的变化时 一般是通过该点与某一极板的电势差的变化来判断 正电荷在电势高处电势能大 负电荷在电势高处电势能小 32 33 考点29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 应试基础必备 34 考点29带电粒子在匀强场中的运动 35 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 运动也呈现周期性 带电粒子从电场一个变化周期刚开始时静止释放 那么粒子做先加速后减速的直线运动 不会往返运动 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 粒子会做先加速后减速的直线运动 之后做先加速后减速的反方向运动 36 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 电势能均减少 37 3 带电粒子在电场中偏转的相关计算常见的考查方式 1 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 解题关键 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 38 39 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 40