高二物理第一章知识总结

第一章 电场 一 基本知识点梳理 1 点电荷 当本身线度比电荷间的距离小很多 研究相互作用时 该带电体的 形状可忽略 相当于一个带电的点 叫点电荷 自然界只存在两种电荷 正电荷和负电荷 同号电荷相互排斥 异号电荷相 互吸引 元电荷 e 1 60 10 19C 带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2 库仑定律 F kQ1Q2 r2 真空中的点电荷 F 点电荷间的作用力 N k 静电力常量 k 9 0 109N m2 C2 Q1 Q2 两点 电荷的电量 C r 两点电荷间的距离 m 作用力与反作用力 方向在它们的 连线上 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 3 电场强度 E F q 定义式 计算式 E 电场强度 N C 是矢量 电场的叠加原理 q 检验电荷的电量 C 4 真空点 源 电荷形成的电场 E kQ r2 r 源电荷到该位置的距离 m Q 源电荷的电量 5 匀强电场的场强 E UAB d UAB AB 两点间的电压 V d AB 两点在场强方向的距离 m 6 电场力 F qE F 电场力 N q 受到电场力的电荷的电量 C E 电场强度 N C 7 电势与电势差 UAB A B UAB WAB q EP 减 q 8 电场力做功 WAB qUAB qEd EP 减 WAB 带电体由 A 到 B 时电场力所做的功 J q 带电量 C UAB 电场中 A B 两点间的电势差 V 电场力做功与路径无关 E 匀强电场强度 d 两点沿 场强方向的距离 m EP 减 带电体由 A 到 B 时势能的减少量 9 电势能 EPA q A EPA 带电体在 A 点的电势能 J q 电量 C A A 点的电势 V 10 电势能的变化 EP 减 EPA EPB 带电体在电场中从 A 位置到 B 位置时电势能的减少量 11 电场力做功与电势能变化 WAB EP 减 qUAB 电场力所做的功等于电势能 的减少量 12 电容 C Q U 定义式 计算式 C 电容 F Q 电量 C U 电压 两极板电势差 V 13 平行板电容器的电容 C S 4 kd S 两极板正对面积 d 两极板间 的垂直距离 介电常数 常见电容器 定义式 电容的单位是法拉 F U Q C kd S C 4 决定平行板电容器电容大小的因素是两极板的正对面积 两极板的距离以 及两极板间的电介质 电容器跟电源相连 U 不变 q 随 C 而变 d C q E S C q E 不变 充电后断开 q 不变 U 随 C 而变 d C U 不变 s kq sd kdq cd q d U E 44 S C U E 14 电场线 用来形象描述电场的假想曲线 是由法拉第引入的 理解 起始于正电荷 无穷远处 终止于负电荷 无穷远处 不是闭合曲 线 不相交 电场线上一点的切线方向为该点场强方向 电场线的疏密程度反映了场强的大小 匀强电场的电场线是平行等距的直线 沿电场线方向电势逐点降低 是电势最低最快的方向 电场线并非电荷运动的轨迹 电场线的性质 a 电场线起始于正电或无穷远 终止于负电荷或无穷远 b 任何两条电场线不会相交 c 静电场中 电场线不形成闭合线 d 电场线的疏密代表场强强弱 15 等势面 电势相等的点构成的面有以下特征 在同一等势面上移动电荷电场力不做功 等势面与电场力垂直 电场中任何两个等势面不相交 电场线由高等势面指向低等势面 规定 相邻等势面间的电势差相差 所以等势面的疏密反映了场强 的大小 匀强点电荷电场等势面的特点 几种等势面的性质 A 等量同种电荷连线和中线上 连线上 中点电势最小 中线上 由中点到无穷远电势逐渐减小 无穷远电势为零 B 等量异种电荷连线上和中线上 连线上 由正电荷到负电荷电势逐渐减小 中线上 各点电势相等且都等于零 16 电场力做功与电势能的关系 通过电场力做功说明 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 正电荷 顺着电场线移动时 电势能减小 逆着电场线移动时 电势能增加 负电荷 顺着电场线移动时 电势能增加 逆着电场线移动时 电势能减小 求电荷在电场中 A B 两点具有的电势能高低 将电荷由 A 点移到 B 点根据电场力做功情况判断 电场力做正功 电势能 减小 电荷在 A 点电势能大于在 B 点的电势能 反之电场力做负功 电势能增 加 电荷在 B 点的电势能小于在 B 点的电势能 在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正 负电 荷在任一点具有的电势能都为负 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负 负电荷 在任意一点具有的电势能都为正 二 带电粒子在电场中运动问题 1 带电粒子在电场中 1 初速度为零时 2 2 1 mvqU 2 初速度不为零时 mv mvqU 2 0 2 2 1 2 1 上述公式适用于匀强和非匀强电场 2 带电粒子的偏转 带电粒子仅受电场力作用为初速度 v0垂直进入匀强 电场 做类平势运动 此类问题一般都是分解为两个方向的分运动来处理 沿初速度方向做匀速运动 vx v0 x v0t 沿电场方向做匀加速运动 vy at y at2 2 两个分运动的联系桥梁 时间 t 相等 若偏转电场的电压为 U 距离为 d 则带电粒子的加速度为 a qU md 任意 时刻的速度为侧移量 偏转角 的正切为 vv vt y 22 0 mdqUxy2 2 2 0 mdvqUvvtg xy 0 2 0 3 处理带电粒子运动问题的三条途径 1 匀变速直线运动公式和牛顿运动定律 2 运动定理或能量守恒定律 3 运动定理和动量守恒定律 4 带电粒子所受重力是否可以忽略 1 基本粒子 如电子 质子 粒子 离子等 除有说明或明确的暗 示以外一般都可忽略不计 2 带电颗粒 如液滴 尘埃 小球一般都不能忽略 5 带电粒子沿垂直电场方向以速度 Vo 进入匀强电场时的偏转 不考虑重力作用 类平抛运动 在带等量异种电荷的平行极板中 E U d 垂直电场方向 匀速直 线运动 L Vot 平行电场方向 初速度为零的匀加速直线运动 d at2 2 a F m qE m q U m 注 1 两个完全相同的带电金属小球接触时 电量分配规律 原带异种电荷的先中和 后平分 原带同种电荷的总量平分 2 电场线从正电荷出发终止于负电荷 电场线不相交 切线方向为场强方向 电 场线密处场强大 顺着电场线电势越来越低 电场线与等势线垂直 3 常见电场的分布要求熟记 4 电场强度 矢量 与电势 标量 均由电场本身决定 而电场力与电势能还 与带电体带的电量多少和电荷正负有关 5 处于静电平衡导体是个等势体 表面是个等