高考复习——《电场》典型例题复习

12，电场一、知识网络第二，龙分概念1，保存两个电荷电荷：具有吸引轻微小物体的性质的物体叫做带电，传递带这种电荷的物体。自然界中有正电荷和负电荷两种电荷，毛皮摩擦的坚硬橡胶所带的电荷是负电荷，丝绸摩擦的玻璃棒所带的电荷是正电荷。电荷之间的相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。电荷叫传达电荷的量。单位：库仑，简单地说是库，符号是c。1c=1as。填充物体的方法及其本质摩擦启动用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦的实心橡胶棒带负电。摩擦超导体的本质：不是制造电荷，而是让自由电子从一个物体移动到另一个物体。静电感应靠近不带电的导体，就会传导导体，这种现象称为静电感应。利用静电感应充电东西，这称为感应启动电。静电感应的本质：不是制造电荷，而是使电荷从物体的一部分移动到另一部分。2、元殿下(1)元殿下电子(或质子)的电荷e，称为原子电荷E=1.6010-19c，充电q=ne。(2)庇护电荷Q(q)与非电荷的非电荷质量m的比率。3，电场(1)概念存在于电荷周围，传递电荷间相互作用力的特殊物质形式，被称为电场。(2)电场的基本特性对放在其中的电荷有强大作用的这种力称为电场力。电场会对放入电场的导体产生静电感应现象。4、场强(1)试探电荷电荷探索：为了研究电场的存在和分布规律，引入的电荷称为导航电。检验电荷必须满足的条件A.电量足够低B.大小足够小(2)场强定义：在电场的特定点发射的电荷的电场力f与其电荷量q的比率，该点的电场强度，简单地说就是场强。公式E=(测量)场强大小和方向A.大小：与单位电荷量相对应的电荷所接收的电场力的大小；B.方向：电场中某一点的场强方向与该点处正电荷所接收的电场力的方向相同。场强单位在国际单位制中，场强的单位是V/m符号，1n/c=1v/m。场强的物理意义电场强度是指电场的强弱和方向的物理量，反映了电场本身的力的特性，是由电场本身决定的，与电荷的漂移无关。5、电场线(1)电场线如果在电场中绘制曲线，使曲线上每个点的切线方向与该点的场强方向一致，则这种曲线称为电场线。(2)电场线的实验模拟电场线是为了形象化电场而引入的假想线，不是实际存在于电场中的线。(3)几种典型电场分布点电荷电场线等量异点电荷电场线同量同点电荷的电场线点电荷和带电板的电场分布具有等量异种电荷的平行金属板之间的电场线(4)电场线的物理意义在电场线上，一点的切向表示该点的场强方向。电场线的密度程度表示电场强度的相对大小。(5)电场线的特征在电场线上，一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的密度程度表示电场强度的相对大小。以几何形式描述电场假想线的电场并不是真实存在的；电场线是不闭合的曲线。从带正电荷的场电荷或无穷大开始，到负电荷或无穷大结束，电场线不会在没有电荷的地方中断；静电场里两个电场线不相交。在静电场里，两个场线也不接触。只有在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹。电场线和等电位面要正交，从电位高的等电位面指向电位低的等电位面。沿着电场线的方向，正电荷的电能逐渐减少，负电荷的电能逐渐增加。电位在最陡的方向逐渐减少。无限距离作为电势的零点，在正电荷形成的电场中，各点的电势为正，离正电荷越近，电势越近。在负电荷形成的电场中，每个点的电势为负，离电荷越近，电势越低。电场线的应用6、均匀电场(1)均匀电场在电场的某个区域，如果电场强度的大小和方向都相同，那么这个区域的电场就称为均匀的强电场。(2)均匀电场线分布的特征均匀电场的电场线是等距的平行直线。示例：ab如图所示，特定电场区域的电场线分布，a，b是电场的两点：A，b两点，哪一点强；画出点a的场强方向。abEAFB在b点画负电荷的力方向。分析：电场的强弱可以确定为电场线的密度，如图所示，b点位于电场线的比a更密的地方，因此b点的场强大于a点的场强，即EB ea。如果将a点穿过曲线的切线，则切线方向是该点的场强方向。 b点作为曲线的切线，负电荷的力方向与点的场强方向相反。7、静电平衡状态(1)静电平衡导体的电荷不动，场强分布不随时间变化，导体就达到静电平衡。(2)静电平衡状态导体中没有电荷的方向移动的状态(包括表面)称为静电平衡状态。(3)静电平衡条件静电平衡状态的导体内部电场强度到处为零。(4)静电平衡导体的特性静电平衡状态的导体在表面的任何一点，场强方向垂直于该点的表面。静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表。静电平衡状态的导体是表面为各向同性表面的等电位体。静电平衡状态的导体内部电场强度到处为零，电荷只分布在导体的表面。内部电场强度为零时，不执行在导体内部两点之间移动电荷的操作，因此两点之间的电位差为零，导体与导体表面为等电位面。静电平衡的地球及其连接的导体是等电位本。所以实际上，经常带走地球或连接的导体的电势为零。8、静电屏蔽(1)静电屏蔽导体外壳(金属网状罩)保护它所包围的区域，防止该区域受到外部电场的破坏，这种现象称为静电屏蔽。(2)应用静电屏蔽电子设备夹克钢丝网罩，通信电缆外包铅皮等。abdc9，电位差(1)电场力的特性电场的力与传递电荷、电荷相关，与路径无关与电场中运动的初始端有关。例如：在均匀电场e中，电荷可以从a移动到b，沿着不同的路径，图中有三种一般的路径。通过将沿电场方向的a，b的两点的距离设置为s，无限分割的方法可以证明，无论通过什么路径移动，电场力都起同样的作用。WAB=Eqs对于不均匀的强电场，也可以证明电场力的作用与路径无关。(2)电位差电位差电荷q在电场中从一点a移动到另一点b时在电场中产生的功率WAB与电荷q的比率(a，b两点之间的电位差)。公式UAB=(测量)或WAB=qUAB物理意义电位差反映了电场本身两点的能量特性。在电场中，a和b两点之间的电位差UAB在数值上等同于单位正电荷从a点到b点移动时由电场力产生的操作。单位：在国际单位制中，电位差的单位是伏特，简单地说是伏特，符号是v。1v=1j/c电位差为标量电位差是标量，两点之间的电位差可以是正值或负值。Uab=-uba电位差的绝对值也称为电压。应用WAB=qUAB时的两个想法：可以用符号代替q、UAB取代q，UAB的绝对值，根据电场力的方向和位移(或运动)的方向判断工作的正负。ab应用UAB=UAB时，将WAB，q的符号一起减去。示例1:在图中所示的电场中，点电荷q=210-11c从点a移动到点b，电场力执行wab=410-11j。a，b两点之间的电位差UBA是多少？b，a两点之间的电位差UBA是多少？分析：可以通过电位差的定义知道Uab=v=2vUba=v=-2v示例2:在图中所示的电场中，a和b之间的电位差UAB=20V，电荷q=-210-9c从a点到b点移动，电场执行的操作是什么？ab分析：方法I，电场力所做的工作Wab=uabq=20 (-210-9) j=-4.010-8j。方法二、电场力Wab=uabq=20210-9j=410-8j。f电气方向从b变更为a，s方向从a变更为b，因此电场力会产生负作用。10，电位(1)前缀在电场中，点的电势等于单位正电荷从该点移动到基准点(零电势点)时电场的力。Uab=a-bUba=b-a例如：如果在图中所示的电场中取c点作为0电位点，将1C的正电荷从a、b、d 3点移动到c点，则电场力的作用分别为15J、5J、-3j，这三点的电位分别为a=15v、b=5v和d=-3v。有了电势的概念，两点之间的电势之差可以表示两点之间的电势之差。Uab=a-bUba=b-aa，b两点之间的电位UAB=a-b=15v-5v=10v，d，a两点之间的电位uda=d-a=-3v-15v=-18v。(2)电势的值是相对的在电场中，点的电势与零电势点的选择相关，电场中一点的电势值是相对的。(3)电位为标量电位是标量高电位的正数，负数表示点的电位高于或低于0电位。(4)物理意义电势是描述电场中一点能量性质的物理量。(5)在电场线的方向上，电势越来越低电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断。如何判断电位的高低？分析：了解两点之间的电势状态后，可以清楚地知道电势的高低，因此最好围绕电场运动，讨论电场力。在电场中移动电荷时，有四种典型情况：fvfvfvfv沿电场线移动正电荷时，电场力执行正功。逆电场线移动正电荷，电场力就会产生负电。沿着电场线移动负电荷，电场力就会产生负电荷。逆电场线移动负电荷，电场力做正当的工作。fvab电场功率沿着电力线的方向从a点正向电荷到b点，以施加正力。Uab=a-b 0A b结论：电位沿电场线方向逐渐减小。在电场线的方向上，电势越来越低。11、电能(1)势能电场中电荷所具有的能量称为电能。(2)电场作用与电势能变化的关系当电场力做积极的事情时，电势能会减少当电场力做负作用时，电势能增加电场力与电能变化的关系势能的变化等于电场力所做的工作的数值。电能的增减可以从物理意义上分析。电场力执行多少工作，电势能减少多少。电场做多少负作用，电势能会增加多少。W= a- b=- 势能的变化等于电场力所做的工作的数值。电能的增减可以从物理意义上分析。电场力将正电荷向电场线方向移动，或将负电荷反向移动，就会产生正电荷，电能就会减少。逆电场线移动正电荷，或沿电场线移动负电荷，则电场力作用于负电，电势能增加。(3)势能值在电场的一点上，电荷的电势能在该点上与电能为零的电场力移动电荷在数值上是相同的。示例1:在图中所示的电场中，a，b两点之间的电位UAB=-10v已知。ab(1)电荷q=410-9c从a点到b点移动，电场力起多大作用？势能增加或减少吗？(2)电荷q=-210-9c从a点到b点移动，电场力作用是多少？势能是增加还是减少：解析：a b，UAB=a-b 0，标头中指定的UAB为负值。(1)电荷q=410-9c从a点到b点移动，电场力执行的操作如下Wab=quab=410-9 (-10) j=-410-8j。正电荷从a点移动到b点，电场力的方向与位移的方向相反，电场力负向。即克服电场力起作用。此时，其他形式的能量转换为电能，电势能增加。(2)电荷q=-210-9c从a点移动到b点，电场的工作是Wab=quab=-210-9 (-10) j=210-8j。负电荷从a点移动到b点，电场力的方向与位移的方向相同，电场力施加正力，此时，电势能转换为其他形式的能量，电势能减少。摘要：通过应用公式WAB=qUAB计算，表达式中的每个量可以取绝对值，操作的正值和负值根据电场力的方向和位移的方向确定。此时，公式可以写为W=qu。无论电场是如何分布的，电场力是一定的力还是应变力，功率都以w=qu计算。示例2:将电荷为610-6c的负电荷从电场的a点移动到b点，电荷克服电场力，完成310-5j的工作，然后从b移动到c，则电场力为1.210-5j的工作A，c之间的电位差UAC？电荷从a移动到b，从b移动到c的过程中，势能都发生了多少变化？解决方案： UAC=3vWAC=wa b WBC=-310-5 1.210-5=-1.810-5j潜在能量增加了1.810-5j。能量转换和守恒定律在电场中的应用如果只有电场力作用于带电粒子电场对带电粒子的正作用等于其电能的减少量，其动能的增加量。带电粒子对抗电场力的操作(电场力对带电粒子起到负电力的作用)，相当于电能的增加量及其动能的减少量。总之，如果带电荷的粒子在电场中移动的过程中，只有电场力对带电荷的粒子起作用，那么带电荷的粒子的动能和势能相互转化，动能和电能的总和不变。如果电场和重力都作用于带电粒子，而其他力不起作用，带电粒子的电能和机械能就互相转换，带电粒子的电能和机械能之和不变。12，等电位在电场中，由电位相同的每个点组成的面称为等电位面。等方性不仅塑造了电位，还塑造了每个相邻的2等电位间隔之间的电位差。13、几种典型电场等电位(1)点电荷电场的等电位面是以电荷为中心的球形集合。下图