【小初高学习]2017年高考物理大冲刺 备考“最后30天”专题五 静电场
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高三静电场知识点总结详细静电场是物理学中的重要概念之一,在高三物理学习中也是一个重要的考点。
本文将对高三静电场的知识点进行详细总结,包括电荷、电场、电势、电场力等内容。
一、电荷1. 电荷的性质:电荷分正负两种,同性相斥,异性相吸。
2. 电荷的守恒:封闭系统内电荷的代数和保持不变。
二、电场1. 电场的定义:电场是指周围空间存在电荷时,该空间中任意一点所受到的电力作用力。
2. 电场强度:电场强度E定义为单位正电荷所受到的力F与该正电荷之间的比值,即E=F/q。
3. 电场线:用于描绘电场的线条,具有从正电荷向外辐射、从负电荷向内汇聚的特点。
4. 电场的叠加原理:当电荷系中存在多个电荷时,各个电荷的电场强度矢量之和等于各个电场强度矢量的矢量和。
三、电势1. 电势能:电荷在电场中的位置决定了它所具有的电势能。
当电荷由A点移动到B点,电势能的变化量等于电化学元件上的电势差ΔV,即ΔE=qΔV。
2. 电势:单位正电荷置于某一点所具有的电势能,即电势V=ΔE/q。
3. 电势差:两个点之间的电势差等于单位正电荷从一个点移动到另一个点时电势能的变化量。
4. 等势线:具有相同电势的点所组成的曲线或曲面。
四、电场力1. 库仑定律:两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比,方向沿着连线方向,大小由库仑定律给出。
2. 静电力:在电场中,带电物体所受到的外力称为静电力。
3. 静电力的计算:可以利用库仑力计算公式:F=K×|q1q2|/r^2 来计算静电力的大小。
五、高三静电场解题方法1. 根据具体问题,确定所给信息,画出电场图。
2. 利用电场叠加原理,计算电场强度。
3. 根据电场定义和所给信息,计算电势。
4. 利用静电力计算公式,计算静电力的大小。
5. 根据静电力和电势能的关系,计算电荷所具有的电势能。
六、总结静电场是高三物理学习中的重要知识点,理解和掌握静电场的相关概念、公式和计算方法对于解题非常重要。
一、电场1.电场的概念19世纪30年代,法拉第提出一种观点,认为电荷间的作用不是超距的,而是通过场来传递。
电场是存在于电荷周围,传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质。
电荷间的作用总是通过电场进行的。
虽然看不见摸不着也无法称量,但电场是客观存在的,只要电荷存在它周围就存在电场。
2.电场具有能量和动量。
3.电场力电场对放入其中的电荷(不管是运动的还是静止的)有力的作用,称为电场力。
4.静电场静止的电荷周围存在的电场称为静电场(运动的电荷或变化的磁场产生的电场称为涡旋电场)。
二、电场强度1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度,简称场强。
单位:N/C或V/m2.公式:E=Fq,这是电场强度的定义式,适用于一切电场3.方向:规定正电荷所受电场力的方向为该点的场强方向,负电荷所受电场力的方向与该点的场强方向相反。
第三部分电场强度4.物理意义:描述该处电场的强弱和方向,是描述电场力的性质的物理量,场强是矢量。
★特别提示:电场强度是电场本身的属性,与放在电场中的电荷无关,不能根据定义式就说E与F成正比、与q成反比。
三、常见电场的电场强度1.点电荷电场E=Fq,F=2kQqr,故E=2kQr,与场源点电荷距离越大,电场强度越小,正点电荷形成的电场方向从场源点电荷指向外,负点电荷形成的电场方向指向场源点电荷。
2.匀强电场电场强度处处大小相等、方向相同四、电场线1.概念:为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向,在电场中画出一系列曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密表示电场的强弱。
2.电场线特点(1)电场线是人们为了研究电场而假想出来的,实际电场中并不存在。
(2)静电场的电场线总是从正电荷(或无穷远处)出发,到负电荷(或无穷远处)终止,不是闭合曲线。
这一点要与涡旋电场的电场线以及磁感线区别。
(3)电场中的电场线永不相交。
(4)电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹,也不能确定电荷的速度方向。
静电场1.如图,匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点.已知G、F、B、D 点的电势分别为5 V、1 V、2 V、4 V,则A点的电势为()A.0B.1 VC.2 VD.3 V2.(多选)沿电场中某条直线电场线方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示,坐标点O、x1、x2和x3分别与x轴上O'、A、B、C四点相对应,相邻两点间距相等.一个带正电的粒子从O'点由静止释放,运动到A点的动能为E k,仅考虑电场力作用,则()A.从O'点到C点,电势先升高后降低B.粒子先做匀加速运动,后做变加速运动C.粒子在AB段电势能变化量大于BC段的电势能变化量D.粒子运动到C点时动能小于3E k3.如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图,电场线的方向如图中箭头所示,M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN.以下说法正确的是()A.O点电势与Q点电势相等B.M、O间的电势差小于O、N间的电势差C.将一负电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加D.在Q点释放一个正电荷,正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上4.(多选)如图所示,ABC是处于竖直平面内的光滑、绝缘斜劈,∠C=30°、∠B=60°,D为AC 中点;质量为m带正电的小滑块沿AB面由A点静止释放,滑到斜面底端B点时速度为v0,若空间加一与ABC平面平行的匀强电场,滑块仍由静止释放,沿AB面滑下,滑到斜面底端B点时速度为√2v0,若在同样的匀强电场中滑块由静止沿AC面滑下,滑到斜面底端C点时速度为√3v0,则下列说法正确的是()A.电场方向由A指向CB.B点电势与D点电势相等m v02C.滑块滑到D点时机械能增加了12D.小滑块沿AB面、AC面滑下过程中电势能变化值之比为2∶35.(多选)如图所示,一带电小球固定在光滑水平面上的O点,虚线a、b、c、d是带电小球激发电场的四条等距离的等势线.一个带电小滑块从等势线d上的1处以水平初速度v0运动,结果形成了实线所示的小滑块运动轨迹.1、2、3、4、5是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点.由此可以判定()A.固定小球与小滑块带异种电荷B.在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变C.在整个过程中小滑块的电势能先增大后减小D.小滑块从位置3到4和从位置4到5的过程中,电场力做功的大小关系是W34=W456.(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为E a、E b、E c和E d.点a到点电荷的距离r a与点a的电势φa已在图中用坐标(r a,φa)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为W a b、W b c和W c d.下列选项正确的是()A.E a∶E b=4∶1B.E c∶E d=2∶1C.W ab∶W bc=3∶1D.W bc∶W cd=1∶37.如图甲所示,在光滑绝缘的水平面上固定两个等量的正点电荷,M、O、N为两点电荷连线上的点,其中O为连线中点,且MO=ON.在M点由静止释放一个电荷量为q的正试探电荷,结果该试探电荷在MN间做来回往复运动,在一个周期内的v-t图象如图乙所示,则下列说法正确的是()A.M和N两点的电场强度和电势完全相同B.试探电荷在O点所受电场力最大,运动的速度也最大C.试探电荷在t2时刻到达O点,t4时刻到达N点D.试探电荷从M经O到N的过程中,电势能先减小后增大8.如图甲所示,有一绝缘的竖直圆环,圆环上均匀分布着正电荷.一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环,细杆上套有一质量为m=10 g的带正电的小球,小球所带电荷量q=3.0×10-4 C.让小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图象如图乙所示,且已知小球运动到B点时,速度图象的切线斜率最大(图中标出了该切线).下列说法正确的是()A.由C到A的过程中,小球的电势能先减小后增大B.在O点右侧杆上,B点电场强度最大,电场强度大小为E=1.0 V/mC.沿着C到A的方向,电势先降低后升高D.C、B两点间的电势差U CB=1.5 V9.(多选)如图所示,P、Q为两个等量的异种电荷,以靠近电荷P的O点为原点,沿两电荷的连线建立x轴,沿直线向右为x轴正方向,一带正电的粒子从O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点,已知A点与O点关于P、Q两电荷连线的中点对称,粒子的重力忽略不计.在从O 点到A点的运动过程中,下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间的变化、粒子的动能和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是()10.电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点,规定无穷远处电势为零,x 轴上各点电势随x的变化关系如图所示.则()A.Q1带负电,Q2带正电B.G点处电场强度的方向沿x轴正方向C.将带负电的试探电荷自G点静止释放,仅在电场力作用下一定不能到D点D.将带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点,电场力先做负功后做正功11.(多选)a、c、d、b依次为x轴上的四个点,a与b、c与d均以原点O对称.a、b两点固定着两个电荷量相等的点电荷,如图所示的E x-x图象描绘了x轴上部分区域的电场强度变化情况(以x轴正方向为电场强度的正方向).下列判断正确的是()A.c、d两点的电场强度相同B.c、d两点的电势相同C.正的试探电荷从c移到d电场力做负功D.负的试探电荷在c处的电势能较d处大12.如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104 N/C.有一个质量m=4.0×10-3 kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°.g取10 m/s2,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,不计空气阻力的作用.(1)求小球所带的电荷量及电性;(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;(3)从剪断细线开始经过时间t=0.20 s,求这一段时间内小球电势能的变化量.参考答案1.如图,匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点.已知G、F、B、D 点的电势分别为5 V、1 V、2 V、4 V,则A点的电势为()A.0B.1 VC.2 VD.3 V答案A2.(多选)沿电场中某条直线电场线方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示,坐标点O、x1、x2和x3分别与x轴上O'、A、B、C四点相对应,相邻两点间距相等.一个带正电的粒子从O'点由静止释放,运动到A点的动能为E k,仅考虑电场力作用,则()A.从O'点到C点,电势先升高后降低B.粒子先做匀加速运动,后做变加速运动C.粒子在AB段电势能变化量大于BC段的电势能变化量D.粒子运动到C点时动能小于3E k答案CD3.如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图,电场线的方向如图中箭头所示,M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线垂直于MN.以下说法正确的是()A.O点电势与Q点电势相等B.M、O间的电势差小于O、N间的电势差C.将一负电荷由M点移到Q点,电荷的电势能增加D.在Q点释放一个正电荷,正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上答案C4.(多选)如图所示,ABC是处于竖直平面内的光滑、绝缘斜劈,∠C=30°、∠B=60°,D为AC 中点;质量为m带正电的小滑块沿AB面由A点静止释放,滑到斜面底端B点时速度为v0,若空间加一与ABC平面平行的匀强电场,滑块仍由静止释放,沿AB面滑下,滑到斜面底端B点时速度为√2v0,若在同样的匀强电场中滑块由静止沿AC面滑下,滑到斜面底端C点时速度为√3v0,则下列说法正确的是()A.电场方向由A指向CB.B点电势与D点电势相等m v02C.滑块滑到D点时机械能增加了12D.小滑块沿AB面、AC面滑下过程中电势能变化值之比为2∶3答案BC5.(多选)如图所示,一带电小球固定在光滑水平面上的O点,虚线a、b、c、d是带电小球激发电场的四条等距离的等势线.一个带电小滑块从等势线d上的1处以水平初速度v0运动,结果形成了实线所示的小滑块运动轨迹.1、2、3、4、5是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点.由此可以判定()A.固定小球与小滑块带异种电荷B.在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变C.在整个过程中小滑块的电势能先增大后减小D.小滑块从位置3到4和从位置4到5的过程中,电场力做功的大小关系是W34=W45答案BC6.(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示.电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为E a、E b、E c和E d.点a到点电荷的距离r a与点a 的电势φa已在图中用坐标(r a,φa)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c 点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为W a b、W b c和W c d.下列选项正确的是()A.E a∶E b=4∶1B.E c∶E d=2∶1C.W ab∶W bc=3∶1D.W bc∶W cd=1∶3答案AC7.如图甲所示,在光滑绝缘的水平面上固定两个等量的正点电荷,M、O、N为两点电荷连线上的点,其中O为连线中点,且MO=ON.在M点由静止释放一个电荷量为q的正试探电荷,结果该试探电荷在MN间做来回往复运动,在一个周期内的v-t图象如图乙所示,则下列说法正确的是()A.M和N两点的电场强度和电势完全相同B.试探电荷在O点所受电场力最大,运动的速度也最大C.试探电荷在t2时刻到达O点,t4时刻到达N点D.试探电荷从M经O到N的过程中,电势能先减小后增大答案D8.如图甲所示,有一绝缘的竖直圆环,圆环上均匀分布着正电荷.一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环,细杆上套有一质量为m=10 g的带正电的小球,小球所带电荷量q=3.0×10-4 C.让小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图象如图乙所示,且已知小球运动到B点时,速度图象的切线斜率最大(图中标出了该切线).下列说法正确的是()A.由C到A的过程中,小球的电势能先减小后增大B.在O点右侧杆上,B点电场强度最大,电场强度大小为E=1.0 V/mC.沿着C到A的方向,电势先降低后升高D.C、B两点间的电势差U CB=1.5 V答案D9.(多选)如图所示,P、Q为两个等量的异种电荷,以靠近电荷P的O点为原点,沿两电荷的连线建立x轴,沿直线向右为x轴正方向,一带正电的粒子从O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点,已知A点与O点关于P、Q两电荷连线的中点对称,粒子的重力忽略不计.在从O 点到A点的运动过程中,下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间的变化、粒子的动能和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是()答案CD10.电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点,规定无穷远处电势为零,x 轴上各点电势随x的变化关系如图所示.则()A.Q1带负电,Q2带正电B.G点处电场强度的方向沿x轴正方向C.将带负电的试探电荷自G点静止释放,仅在电场力作用下一定不能到D点D.将带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点,电场力先做负功后做正功答案C11.(多选)a、c、d、b依次为x轴上的四个点,a与b、c与d均以原点O对称.a、b两点固定着两个电荷量相等的点电荷,如图所示的E x-x图象描绘了x轴上部分区域的电场强度变化情况(以x轴正方向为电场强度的正方向).下列判断正确的是()A.c、d两点的电场强度相同B.c、d两点的电势相同C.正的试探电荷从c移到d电场力做负功D.负的试探电荷在c处的电势能较d处大答案ACD12.如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=3.0×104 N/C.有一个质量m=4.0×10-3 kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角θ=37°.g取10 m/s2,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,不计空气阻力的作用.(1)求小球所带的电荷量及电性;(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;(3)从剪断细线开始经过时间t=0.20 s,求这一段时间内小球电势能的变化量.答案(1)1.0×10-6 C正电荷(2)12.5 m/s2(3)减少4.5×10-3 J1、只要朝着一个方向努力,一切都会变得得心应手。
创新题拔高练考点5 静电场【答题模板】1、点电荷电场①明确情景:一是明确给定的已知条件对应的物理情景,即给定的是场源电荷的位置、电荷量、电性、电场线分布、等势线分布、图像等情况中的哪些情况;二是明确待求的物理问题,包括场强大小的比较与计算、场强方向的确定、电势高低的比较、电势差的计算、电场力的比较、电势能的变化、电场力做功情况等。
②选定方法:由已知情景及待求问题确定应选用的方法③方程求解:对需判定结果作出结论,需计算的问题列式计算2、电场与图像①明确类型:根据题目具体情况,即已知量和未知量关系,确实图像类型②解读图像:几种常见图像的特点及规律③方程求解:建立方程求解,根据变量关系定性分析【拔高训练】1.空间中存在一沿x轴方向的静电场,如图所示为该静电场中各点的电势关于x坐标的变化x=-处以水平向右的初速度释放,规律,且图象关于φ轴对称,现将一带正电的粒子由1m使其仅在电场力的作用下运动。
则下列说法正确的是( )A.该粒子由1m x =-到0x =的过程中,速度一直增大B.0x =到1m x =-的过程中粒子所受的电场力一直减小C.该粒子由1m x =-到0x =的过程中,电场力一直做正功,粒子的电势能一直减小D.如果将某一负粒子由1m x =-处由静止释放,则该粒子刚好能在x 轴上1~1m -间做往复运动2.如图所示,空间中电荷量分别为2q q q q +--+、、、的四个点电荷a b c d 、、、固定于长、宽分别为3a a 、的长方形的四个顶点A B C D 、、、,已知静电力常量为k 。
则长方形两条对角线交点O 处的电场强度的大小和方向为( )76kq 76kq α,则3tan α= 76kq 76kq α,则3tan α= 3.一带电小球A 用绝缘细线悬挂于O 点,另一完全相同的带电小球B 用绝缘杆固定在位于O 点正下方的M 处,初始时小球A 恰好静止在位置N ,如图所示.由于固定在M 处的B 球缓慢漏电,导致小球A 的位置非常缓慢地降低至位置P ,在此过程中以下判断正确的是( )A.在小球A 由N 到P 的过程中,小球B 与小球A 之间的电势能逐渐变大B.在小球A 由N 到P 的过程中,小球B 对小球A 的库仑力逐渐增大C.在小球A 由N 到P 的过程中,小球A 所处位置的电场强度逐渐增大D.在小球A 由N 到P 的过程中,细线对小球A 的拉力逐渐减小4.在真空中有两个等量异种电荷P Q 、,以其连线的中点O 为球心画一个球面,其中abcd 所在平面与连线垂直,ebfd 与连线处在同一水平面上,g h 、是弧ae 和弧cf 的中点,M 点和f 点到电荷Q 的距离相等.下列说法正确的是( )A.电子从a 沿着abcd 运动一周过程中所受电场力、电势能均保持不变B.在e 点静止释放一质子,其将会在ef 之间往返运动C.将一质子从e 点移动到f 点和从e 点移动到M 点电场力做功相同D.g h 、两点电场强度相同,g 点电势低于h 点电势5.如图所示,ABCDEF 为正六边形,在B D F 、、三点分别放上电荷量为q q q ++-、、的点电荷,O 为正六边形的几何中心,则下列判断正确的是( )A.O 点的电场强度为零B.O E 、两点间的电势差和O C 、两点间的电势差相等C.撤去D 点的点电荷,C E 、两点间的电势差减小D.撤去D 点的点电荷,C E 、两点的电场强度大小相等6.如图所示,正方形与圆位于同一平面内,正方形的中心与圆的圆心重合于O 点,ab cd 、分别是正方形两条边的中垂线,M N 、为圆周上的点,正方形四角有图示等量点电荷。
一、静电场的基本概念1. 静电场是由静止电荷产生的场,它是描述电荷之间相互作用的一种物理量。
2. 静电场的性质:静电场是保守场,即电荷在静电场中移动时,其电势能的变化量与路径无关,只与初末位置有关。
3. 静电场的强度:静电场的强度表示电荷在静电场中所受力的强度,用符号E表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
二、电场强度与电势1. 电场强度E是描述静电场力的大小和方向的物理量,它的方向是正电荷在静电场中所受力的方向。
2. 电势V是描述静电场力做功能力的物理量,它的单位是伏特(V)。
3. 电场强度与电势的关系:电场强度E等于电势V在空间中的梯度,即E=dV/dr。
三、高斯定律1. 高斯定律是描述静电场与电荷分布之间关系的物理定律,它指出通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内部电荷量的代数和除以真空中的电常数ε0。
2. 高斯定律的数学表达式:∮E·dA=Q/ε0,其中∮表示对闭合曲面进行积分,E是电场强度,dA是闭合曲面上的微小面积元,Q是闭合曲面内部的总电荷量,ε0是真空中的电常数。
四、电容与电容器1. 电容C是描述电容器储存电荷能力的物理量,它的单位是法拉(F)。
2. 电容器的储能公式:W=1/2CV^2,其中W是电容器储存的能量,C是电容,V是电容器两端的电压。
3. 电容器的串联和并联:电容器的串联和并联可以改变电容器的总电容,串联时总电容减小,并联时总电容增大。
五、电场线与电势线1. 电场线:电场线是用来形象地表示电场强度和方向的曲线,它的切线方向即为电场强度的方向。
2. 电势线:电势线是用来形象地表示电势分布的曲线,它的切线方向即为电势梯度的方向。
3. 电场线与电势线的关系:电场线总是从正电荷出发,指向负电荷,而电势线则从高电势区域指向低电势区域。
六、导体与绝缘体1. 导体:导体是电荷容易通过的物质,如金属、石墨等。
2. 绝缘体:绝缘体是电荷不容易通过的物质,如橡胶、玻璃等。
3. 静电平衡:当导体处于静电平衡状态时,导体内部的电场强度为零,导体表面上的电荷分布均匀。
《静电场》专题突破【考点定位】备考过程中,结合往年的高考命题,备考中需把握下面几点:1、电场力和电场能的性质,库仑定律和电场力做功与电势能的关系。
2、电容器和静电屏蔽,对电容器的两个公式和的关系,对于静电感应的分析和在静电屏蔽中的应用。
3、带点粒子在电场中的运动,包括带点粒子在电场中的偏转和带电粒子在加速电场和偏转电场的运动。
考点一、电场的描述1.库仑定律:①内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们连线上。
公式.②适用范围:真空中(空气中近似适用);点电荷(理想模型,只要带电体的大小形状对相互作用力的大小影响忽略不计就可以看做点电荷);均匀带点的球体可以距离足够远时可以看做集中在球心的点电荷。
③库仑力的方向根据同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引来判断。
2.电场强度:①电荷之间的相互作用力是通过“场”来进行的,“场”的概念最早是法拉第提出来的。
②电场是一种看不见摸不到的物质,但是有一种基本的性质即对放入其中的电荷有力的作用。
③激发出电场的电荷称为场源电荷,试探电荷是检验电场强弱的电荷,不能对场源电荷的电场产生影响。
④放入电场中某一点的电荷在该点所受到的电场力F 与其电荷量Q4r s c kd επ=Q c U =122kQ Q F R=的比值叫做这一点的电场强度,公式,单位为或者。
方向与正电荷所受到电场力的方向相同,是矢量,可以叠加。
电场强度大小有场源电荷及其空间位置决定,与试探电荷无关与电场力无关。
⑤场源电荷为点电荷的电场强度。
3.电场线:①电场是客观存在的,电场线是认为假设的,②电场线的方向从正电荷直线负电荷,从正电荷指向无穷远,从无穷远指向负电荷。
③电场线的切线方向表示电场的方向,电场线不能相交,因为同一点电场只有一个方向。
④电场线的疏密程度表示电场的强弱。
⑤匀强电场的电场线是平行的间隔均匀的直线。
4.电场能的性质:电荷至于电场中具有电势能,如同重物在重力场中具有重力势能,电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加。
高考物理电磁学知识点之静电场知识点总复习附答案(3)一、选择题1.如图,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点,已知在P、Q连线至某点R处的电场强度为零,且PR=2RQ,则A.q1=2q2B.q1=4q2C.q1=-2q2D.q1=-4q22.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。
闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。
下列说法中正确的是()A.液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B.电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C.电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D.定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长3.如图,电子在电压为U1的加速电场中由静止开始运动,然后,射入电压为U2的两块平行板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,在下述四种情况中,一定能使电子的侧向位移变大的是A.U1增大,U2减小B.Uı、U2均增大C.U1减小,U2增大D.U1、U2均减小4.在如图所示的电场中, A、B两点分别放置一个试探电荷, F A、F B分别为两个试探电荷所受的电场力.下列说法正确的是A.放在A点的试探电荷带正电B.放在B点的试探电荷带负电C .A 点的电场强度大于B 点的电场强度D .A 点的电场强度小于B 点的电场强度5.如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势分别为10V 、20V 、30V ,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a 、b 、c 是轨迹上的三个点,下列说法正确的是( )A .粒子在三点所受的电场力不相等B .粒子必先过a ,再到b ,然后到cC .粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb >E ka >E kcD .粒子在三点的电势能大小关系为E pc <E pa <E pb6.如图所示,水平放置的平行板电容器,上板带负电,下板带正电,断开电源后一带电小球以速度0v 水平射入电场,且沿下板边缘飞出,若下板不动,将上板上移一小段距离,小球仍以相同的速度0v 从原处飞入,则带电小球( )A .将打在下板中央B .仍沿原轨迹由下板边缘飞出C .不发生偏转,沿直线运动D .若上板不动,将下板下移一段距离,小球可能打在下板的中央7.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E 。
物理培优——高考压轴题四、静电场1.静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量.一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动.已知该粒子质量为m、电量为﹣q,其动能与电势能之和为﹣A(0<A<qφ0).忽略重力.求:(1)粒子所受电场力的大小;(2)粒子的运动区间;(3)粒子的运动周期.【解答】解:(1)由图可知,0与d(或﹣d)两点间的电势差为φ0电场强度的大小电场力的大小.(2)设粒子在[﹣x,x]区间内运动,速率为v,由题意得由图可知由①②得因动能非负,有得即粒子运动区间.(3)考虑粒子从﹣x0处开始运动的四分之一周期根据牛顿第二定律,粒子的加速度由匀加速直线运动将④⑤代入,得粒子运动周期.2.真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示.光照前两板都不带电.以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出.假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用.保持光照条件不变,a和b为接线柱.已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为E km.元电荷为e.(1)求A板和B板之间的最大电势差U m,以及将a、b短接时回路中的电流I短.(2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r.(3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P;单位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为△E k.请推导证明:P=△E k.(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)【解答】解:(1)由动能定理,有:E km=eU m,解得:U m=短路时所有溢出电子都到达B板,故短路电流:I短=Ne(2)电源电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的U m,故:E=U m=电源的内电阻:r=(3)电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也为U;由动能定理,一个电子经过电源内部电场后损失的动能为:△E ke=eU设单位时间内有N′个电子到达B板,则损失的动能之和为:△E k=N′eU根据电流的定义,此时电流:I=N′e此时流过电阻的电流也为I=N′e,外电阻上消耗的电功率:P=UI=N′eU故P=△E k.答:(1)A板和B板之间的最大电势差为,以及将a、b短接时回路中的电流为Ne.(2)图示装置可看作直流电源,则其电动势E为,内阻r为.(3)证明如上.3.电偶极子模型是指电量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构,O是中点,电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷,用图(a)所示的矢量表示.科学家在描述某类物质的电性质时,认为物质是由大量的电偶极子组成的,平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章,因而该物质不显示带电的特性.当加上外电场后,电偶极子绕其中心转动,最后都趋向于沿外电场方向排列,从而使物质中的合电场发生变化.(1)如图(b)所示,有一电偶极子放置在电场强度为E.的匀强外电场中,若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为θ,求作用在电偶极子上的电场力绕O点的力矩;(2)求图(b)中的电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中,电场力所做的功;(3)求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时,其方向与外电场方向夹角的可能值及相应的电势能;(4)现考察物质中的三个电偶极子,其中心在一条直线上,初始时刻如图(c)排列,它们相互间隔距离恰等于 l.加上外电场E O后,三个电偶极子转到外电场方向,若在图中A点处引人一电量为+q0的点电荷(q0很小,不影响周围电场的分布),求该点电荷所受电场力的大小.【解答】解:(1)由题意可知,电场力的力臂为 l sinθ,故力矩M=2×E0q×lsinθ=qE0lsinθ(2)W=2 E0q (1﹣cosθ)=qE0l(1﹣cosθ)(3)只有当电偶极子方向与场强共线时,此时无力矩,系统才平衡,此时电偶极子与场强夹角为0或180°.当电偶极子与电场垂直时电势能为零,则当夹角为0°时,要组成此系统,电场力做功为qEl,故系统电势能为﹣qEl当夹角为180°时,要组成系统,需克服电场力做功qEl,故系统电势能为qEl.(4)由题意知F=E0q0﹣2=q0E0﹣.答:(1)M=qE0lsinθ(2)W=qE0l(1﹣cosθ)(3)电偶极子在外电场中处于力矩平衡时,时电偶极子与场强夹角为0或180°.当夹角为0°时,要组成此系统,电场力做功为qEl,系统电势能为﹣qEl当夹角为180°时,要组成系统,需克服电场力做功qEl,系统电势能为qEl(4)电场力大小为:F=q0E0﹣.4.如图,在场强大小为E、水平向右的匀强电场中,一轻杆可绕固定转轴O在竖直平面内自由转动.杆的两端分别固定两电荷量均为q的小球A、B,A带正电,B带负电;A、B两球到转轴O的距离分别为2l、l,所受重力大小均为电场力大小的倍.开始时杆与电场间夹角为θ(90°≤θ≤180°).将杆从初始位置由静止释放,以O点为重力势能和电势能零点.求:(1)初始状态的电势能W e;(2)杆在平衡位置时与电场间的夹角α;(3)杆在电势能为零处的角速度ω.【解答】解:(1)初始状态的电势能为:W e=qU++(﹣q)U﹣=﹣3qELcosθ(2)竖直方向的力矩平衡是两重力方向都竖直向下但分居异侧,所以等价力矩要相减;而水平方向两个电场力方向相反分居异侧要相加;那么平衡位置时,设小球质量为m,合力矩为:3qElsinα﹣mglcosα=0由此得:解得:α=30°(3)电势能为零时,杆处于竖直位置,当初始时OA与电场间夹角θ=150°时,A恰能到达O正上方,在此位置杆的角速度为0,当θ<150°时,A位移O正下方的电势能为零,初态有:W=﹣3qElcosθE P=﹣mglsinθ末态W′=0 E′P=﹣mgl由能量守恒有:当θ≥150°时,电势能为零的位置由两处,即A位于O点正下方或正上方在A位移O正下方时在A位于O正上方时答:(1)初始状态的电势能W e为﹣3qELcosθ(2)杆在平衡位置时与电场间的夹角α为30°;(3)杆在电势能为零处的角速度ω为或.5.图1中B为电源,电动势ε=27V,内阻不计.固定电阻R1=500Ω,R2为光敏电阻.C为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长l1=8.0×10﹣2 m,两极板的间距d=1.0×10﹣2m.S为屏,与极板垂直,到极板的距离l2=0.16m.P为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成,它可绕AA′轴转动.当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R2时,R2的阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω.有一细电子束沿图中虚线以速度v0=8.0×106m/s连续不断地射入C.已知电子电量e=1.6×10﹣19C,电子质量m=9×10﹣31kg.忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力.假设照在R2上的光强发生变化时R2阻值立即有相应的改变.(1)设圆盘不转动,细光束通过b照射到R2上,求电子到达屏S上时,它离O点的距离y (计算结果保留二位有效数字).(2)设转盘按图1中箭头方向匀速转动,每3秒转一圈.取光束照在a、b分界处时t=0,试在图给出的坐标纸上,画出电子到达屏S上时,它离O点的距离y随时间t的变化图线(0﹣6s间).要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值.(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分.)【解答】解:(1)设电容器C两板间的电压为U,电场强度大小为E,电子在极板间穿行时y方向上的加速度大小为a,穿过C的时间为t1,穿出时电子偏转的距离为y1,由闭合电路欧姆定律可得:I=U=IR1解得:(1)(2)eE=ma (3)(4)(5)由以上各式得(6)代入数据得y1=4.8×10﹣3m (7)由此可见y1<,电子可通过C.设电子从C穿出时,沿y方向的速度为v,穿出后到达屏S所经历的时间为t2,在此时间内电子在y方向移动的距离为了y2v=at1(8)(9)y2=vt2(10)由以上有关各式得y2=(11)代入数据得y2=1.92×10﹣2m (12)由题意y=y1+y2=2.4×10﹣2m ( 13)(2)由式6可求得在a和c时粒子在电场中的偏转位移,则可知当光照a时,电子打在极板上,无粒子打在屏中;当光照在c上时,由式6、11和13可求得粒子在屏上偏转的距离,故答案如图所示.6.有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放了许多锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?(2)设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量.【解答】解:(1)用Q表示极板电荷量的大小,q表示碰后小球电荷量的大小.要使小球能不停地往返运动,小球所受的向上的电场力至少应大于重力,则q>mg其中 q=αQ又有Q=Cε由以上三式有ε>;电动势至少为;(2)当小球带正电时,小球所受电场力与重力方向相同,向下做加速运动.以a1表示其加速度,t1表示从A板到B板所用的时间,则有q+mg=ma1d=a1t12当小球带负电时,小球所受电场力与重力方向相反,向上做加速运动,以a2表示其加速度,t2表示从B板到A板所用的时间,则有q﹣mg=ma2d=a2t22小球往返一次共用时间为(t1+t2),故小球在T时间内往返的次数n=由以上关系式得n=小球往返一次通过的电量为2q,在T时间内通过电源的总电量Q'=2qn由以上两式可得Q'=;往返次数为,T内通过电源的总电量为.7.如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料。
静电场高三知识点总结静电场是物理学中重要的概念,掌握了静电场的相关知识,不仅有助于理解电的基本原理,还能为进一步学习电磁学打下坚实的基础。
下面将针对静电场的高三知识点进行总结,以帮助学生更好地掌握和理解这一内容。
一、电荷与静电场静电场是由电荷所产生的一种物理现象。
电荷是物质的基本性质,分为正电荷和负电荷。
正电荷之间、负电荷之间的相互作用力是排斥力,而正电荷与负电荷之间的相互作用是吸引力。
根据库仑定律,电荷之间的力与它们之间的距离成反比,与电荷的数量成正比。
二、电势与电势能电荷周围存在电势场,电势是表示电势场强度的物理量,单位是伏特。
在电势场中,带电粒子具有电势能,电荷在电势差下从高电势处移动到低电势处时会释放电势能。
电势差等于单位正电荷所具有的电势能,用伏特表示。
三、电场强度与电力线电场强度是指单位正电荷所受到的力,与电场中感受到的力成正比。
在电场中,所处位置的电场强度大小和方向可以用电力线表示,电力线的方向指向电场中正电荷受力的方向。
四、高斯定理高斯定理是描述电荷分布与电场之间关系的重要定律。
根据高斯定理,通过任意闭合曲面的电场通量等于该闭合曲面内的总电荷除以介质电常数的比值。
通过运用高斯定理,可以简化复杂的电场计算问题。
五、电场的能量电荷分布在电场中所具有的能量称为电场能,它是电势能和电势差之间的关系。
当电荷分布在静电场中发生移动时,电荷所具有的电势能会发生变化,从而转化为其它形式的能量。
六、静电场中的导体导体是自由电荷的良好导电体,当导体处于静电场中时,导体内部的电荷是均匀分布的。
在静电平衡状态下,导体内部电场强度为零,导体外表面的电场强度垂直于表面。
七、电容与电容器电容是指导体带电能力的大小,用法拉表示。
电容器是由两个导体板之间夹有介质而构成,用于存储电荷和电能。
电容器的电容与介质厚度、介电常数以及两板之间的面积有关。
八、电场中的势能与电场线在静电场中,带电粒子所具有的势能等于电荷乘以电势差。
高中物理《静电场》知识点总结一、电场基本规律1、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19c——密立根测得e的值。
2、库伦定律:(1)定律内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:k=9.0×109n·m2/c2——静电力常量(3)适用条件:真空中静止的点电荷。
二、电场力的*质——电场强度1、电场的基本*质:电场对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度e:(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力f与电荷的带电量q的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:e与f、q无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与e的方向相反。
(4)单位:n/c,v/m1n/c=1v/m(5)其他的电场强度公式1点电荷的场强公式:——q场源电荷2匀强电场场强公式:——d沿电场方向两点间距离(6)场强的叠加:遵循平行四边形法则3、电场线:(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向的理想模型,实际上是不存在的(2)电场线的特点:1电场线起于正电荷(无穷远),止于(无穷远)负电荷2不封闭,不相交,不相切。
3沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面(3)几种特殊电场的电场线三、电场能的*质——电势1、电场能的基本*质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势能ep:(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。
如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A 悬挂到水平板的MN 两点,A 上带有Q =3.0×10–6 C 的正电荷。
两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F 1和F 2。
A 的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ,B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g =10 m/s 2,静电力常量k =9.0×109 N·m 2/C 2,AB 球可视为点电荷)。
则()A.支架对地面的压力大小为2.0 NB.两线上的拉力大小F 1=F 2=1.9 NC.将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小F 1=1.225 N ,F 2=1.0 ND.将B 移到无穷远处,两线上的拉力大小F 1=F 2=0.866 N【命题意图】本题考查库仑定律、共点力的平衡条件。
【解析】对B 和支架分析可知,受到竖直向下的重力、竖直向上的库仑力,故支架对地面的压力为21.1 N A B N B q q F G k r 支=-=,选项A 错误;对A 分析,A 受到竖直向下的重力、竖直向下的库仑力、两线的拉力,夹角正好是120°,处于平衡状态,所以122 1.9 N A B A q q F F G k r==+=,选项B 正确;将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,则两小球的距离变为0.6 m r '=,故有122A B A q q F kF G r -==',解得F 1=1.225 N ,F 2=1.0 N ,选项C 正确;将B 移到无穷远处,两小球之间的库仑力为零,则两线上的拉力大小F 1=F 2=G A =1.0 N ,选项D 错误。
【答案】BC【解题技巧】本题考查物体的平衡条件,在进行受力分析时,一定要注意不要忘记分析库仑力,然后运用物体的平衡条件解题。
例 题(1) 直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图,M 、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时,G 点处的电场强度恰好为零。
高三静电场知识点总结静电场是物理学中的重要概念,对于高三学生来说,了解和掌握静电场的知识点对于备战高考至关重要。
本文将对高三静电场的知识点进行总结,帮助学生更好地理解和掌握相关内容。
一、电荷与电场1. 电荷的特性电荷分为正电荷和负电荷。
同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引。
2. 电场的概念电荷周围存在电场,电场是描述电荷相互作用的物理量。
电场由电场线表示,电场线从正电荷指向负电荷。
3. 电场强度电场强度是描述电场强弱的物理量,用E表示,单位是N/C (牛顿/库仑)。
电场强度的大小与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
二、库仑定律与电场力1. 库仑定律库仑定律是描述电荷间相互作用力的定律。
两个电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
2. 电场力电场力是电场作用在电荷上的力。
电场力的大小等于电荷与电场强度的乘积。
三、电势与电势差1. 电势的概念电势是描述电场在空间各点的势能大小的物理量。
电势由电势线表示,在电势线上的点具有相同的电势。
2. 电势差电势差是描述两点之间电势差异的物理量。
电势差等于两点间电场力所做的功与单位电荷量的比值。
四、高斯定理与闭合曲面1. 高斯定理高斯定理是描述电场与电荷之间相互作用的定律。
高斯定理表明,电场线从正电荷出发,在空间中形成闭合曲面,任何转过闭合曲面的电场线的电通量等于通过该曲面内的总电荷量的比。
2. 闭合曲面闭合曲面是高斯定理中的重要概念,它被用来计算电通量。
闭合曲面可以是球面、圆柱面等。
五、导体与电势分布1. 导体的特性导体是能够自由传导电荷的物质。
导体内部的电场强度为零,外部导体表面上的电场线垂直于导体表面。
2. 电势分布在导体表面上的电势相等,且导体内部电势处处相等。
导体的形状和电荷分布会影响导体内部电势的分布。
六、静电场的能量1. 静电势能静电势能是描述静电场与电荷之间相互转换的能量。
静电势能等于电荷量与电势差的乘积。
2. 静电场的能量密度静电场的能量密度表示单位体积内的能量。
高中物理静电场知识点高中物理静电场知识点静电场是物理学中的一个重要概念,它主要研究电荷的空间分布和相互作用。
在高中物理学习中,学生需要了解静电场的一些基本知识,这些知识对于理解电场、电势能和电势差等内容具有重要意义。
接下来,本文将介绍高中物理静电场的知识点,帮助学生更好地掌握这一领域的基础知识。
一、静电场的定义静电场是指由电荷在空间中形成的电场。
简单来说,就是空间中存在电场,但这个电场在时间上不变化,因此称为静电场。
静电场通常用电势线、等势面和电场线来表示。
二、电场和电场线电场是指电荷在空间中对其他电荷的作用力,通常用E表示。
它的方向是由正电荷指向负电荷。
电场的单位是牛/库伦(N/C)。
电场线是一组表示电场的线条,其方向与电场的方向一致。
电场线可以用来描述电荷在空间中的形状和分布情况。
电场线的密度与电场强度成正比。
三、电势和电势差电势是指点电荷在电场中具有的势能,通常用V表示,单位是伏特(V)。
电势差是指两个点之间的电势差异,用ΔV表示。
电势差可以通过以下公式计算:ΔV = -∫E•ds其中,E是电场强度,s是从一个点到另一个点的路径,ΔV是这两个点之间的电势差。
四、带电体的电势能带电体的电势能是指电荷由于存在于电场中而具有的能量,通常用U表示。
对于一个带电体,其电荷量和静电场强度决定了其电势能。
电荷Q在电势差ΔV下的电势能可以通过以下公式计算:U=QΔV五、高斯定理高斯定理是描述在一定条件下电荷的分布情况如何影响电场的公式。
它主要用于计算闭合曲面内的电荷,进而计算电场的强度和分布情况。
高斯定理可以表述为:∮EdA = εΦ其中,E是电场强度,A是曲面的面积,ε是介质的电常数,Φ是通过曲面的电通量。
六、导体中的电场在一个导体中,电荷会静止在导体表面。
由于电荷在导体内部的移动可以导致静电场的形成,因此导体中的电场是为0的,在导体表面上存在的电场强度与导体表面的曲率和电荷密度有关。
总而言之,高中物理静电场知识点是物理学习中不可或缺的内容。
高考物理知识点之静电场静电场是物理学中重要的概念之一,也是高考物理考试中常见的知识点之一。
本文将介绍静电场的基本概念、性质以及与高考相关的考点和解题技巧。
一、静电场的定义和基本概念静电场是由静止的带电粒子所产生的电场。
当带电粒子处于静止状态时,其周围会形成一个电场,该电场不随时间而变化。
静电场可根据电荷的性质进行分类,其中正电荷所产生的电场方向指向电荷,而负电荷所产生的电场则指向远离电荷。
根据库仑定律,静电场的强度与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
这意味着电荷量越大、距离越近,则静电场的强度越大。
二、静电场的性质1.电场强度(E):电场强度定义为单位正电荷所受到的电场力。
其单位是牛顿/库仑,用符号E表示。
在空间中任意一点,其电场强度的大小与该点离电荷的距离有关,且沿径向指向电荷。
2.电场线:为了描述电场的分布情况,我们通常使用电场线来表示。
电场线是从正电荷出发,指向负电荷或者无穷远的一条曲线。
电场线的密度表示电场强度的大小,靠近电荷时密度较大,远离电荷时密度较小。
3.电势(V):电场力对单位正电荷所做的功即为电势。
电势的单位是伏特,用符号V表示。
电势是一个标量,其大小与电荷的符号无关。
在电势相对较高的地方,电子将会发生自由运动,而在电势较低的地方则会受到斥力,被吸向高电势区。
三、高考相关考点和解题技巧1.电场强度的计算根据库仑定律,电场强度的计算公式为E=kQ/r^2,其中k是库仑常数,Q是电荷量,r是距离。
在高考物理试题中,常常需要计算两个带电体之间的电场强度,需要特别注意单位制的转换和计算过程的准确性。
2.电势能和电势差的计算电势能是指将单位正电荷从无穷远处移到某一点所做的功。
电势差是指单位正电荷由一个位置移到另一个位置所做的功。
在高考物理试题中,经常涉及到电势能和电势差的计算,需要理解它们的定义,并掌握相关的计算方法和公式。
3.电场力和位移的关系根据电场的性质,电场力的大小与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
高三物理静电场的知识点一、静电的基本概念和性质静电是指物体或物质表面带有的静止电荷。
当物体表面带有正电荷时,我们称之为正电静电场;而当物体表面带有负电荷时,我们称之为负电静电场。
静电的性质有几个重要的特点:1. 静电力:在静电场中,带电物体之间可能会相互作用,这种作用力称为静电力。
静电力的大小和方向受到电荷之间距离和电荷大小的影响。
2. 高斯定律:高斯定律是描述电通量的关系,它指出,通过闭合曲面的电通量等于该曲面内源电荷的代数和。
这一定律在计算电场中的静电势提供了重要的工具。
3. 线电荷和点电荷:当电荷集中在一条直线上时,我们称之为线电荷,而当电荷以一个点为中心均匀分布时,我们将其视为点电荷。
二、库仑定律和电场强度库仑定律是描述电荷之间相互作用力的定律。
根据库仑定律,两个电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与他们之间的距离的平方成反比。
电场强度则是库仑定律的一种推论。
电场强度定义为单位正电荷所受力的大小,它的方向与力的方向相同。
电场强度是一个矢量量,用于描述一个地点的电场质点对单位正电荷施加的力。
三、电场的叠加原理和电势能电场的叠加原理指出,当多个电荷同时存在时,它们产生的电场可以叠加。
这意味着在计算电场时,我们可以将每个电荷独立地看待,然后将它们的电场矢量按照矢量相加的规则进行叠加。
叠加之后的电场将给出整个系统的电场分布情况。
电势能是物理学中的一个重要概念。
在静电场中,当电荷在电场力的作用下移动时,它们所具有的能量就是电势能。
根据电场中一个点的电势能,我们可以计算该点上单位正电荷所具有的电势。
电势由标量量描述,有正负之分,正电荷所在位置的电势为正,负电荷所在位置的电势为负。
四、电场线和等势线电场线用于描述电场的分布情况。
在静电场中,电场线始终从正电荷流向负电荷。
电场线越密集,表示电场强度越大。
此外,电场线不会相交,因为电场是一个矢量量,而矢量不能叠加。
等势线则用于描述电势的分布情况。
等势线是指在某一电势值上任意两点之间的线段。
高三物理复习静电场知识点静电场是高中物理学习中重要的一部分内容,也是高考物理考试的重点,理解和掌握静电场的知识对于高三学生来说至关重要。
下面将对静电场的相关知识点进行整理和总结,帮助大家系统地复习。
一、电场基本概念1. 电荷:物体中所带的电的性质,可以分为正电荷和负电荷。
2. 电场:电荷产生的周围空间中存在的电场力场,用来描述电荷对其他电荷的相互作用。
3. 电场强度:表示电荷在电场中受到的力与电荷之间的比值,单位为牛顿/库仑。
4. 电场线:用来表示电场的方向和强度的线条,与力的方向相同。
5. 电势:某一点处的电场能量与单位电荷之间的比值,单位为伏特。
6. 电势差:表示电场力在电荷移动过程中所做的功与电荷之间的比值,单位为伏特。
7. 电容器:由导体和介质组成的装置,可以存储电荷和电能。
二、库仑定律1. 库仑定律的表达式为F=k∣q1q2∣/r²,其中F为电荷之间的电场力,q1和q2为电荷量,r为两个电荷之间的距离,k为库仑常量。
2. 电荷之间的引力和斥力都符合库仑定律,引力与距离的平方成反比,斥力与距离的平方成正比。
3. 不同电荷之间的作用力相互独立,可以叠加。
4. 库仑定律适用于点电荷和离散电荷分布的情况,对于连续电荷分布可以采用电场积分来求解。
三、高斯定律1. 高斯定律是描述电场的重要定律,它将一个闭合曲面内电场的求和结果与该闭合曲面内的电荷量之比相联系。
2. 高斯定律的数学表达式为∮E·dA=Q/ε0,其中∮E·dA表示对闭合曲面上的电场矢量进行面积分,Q表示该闭合曲面内的电荷量,ε0为真空介电常数。
3. 高斯定律适用于具有一定对称性的情况,如球对称、柱对称、平面对称等。
四、电势与电势差1. 电势是描述电场能量分布的物理量,与电场强度有密切关系。
2. 电场强度与电势的关系为E=-ΔV/Δd,其中E为电场强度,ΔV为电势差,Δd为位置变化。
3. 电场强度的方向与电势降低的方向相同。
静电场说明名师解读电场是电学的基础,也是高考的重点,每年必考。
一般以填空题或计算题的形式进行考查。
库仑定律、电场线的性质、带电体在静电场中的平衡、平行板电容器、带电粒子在电场中的运动等是考查的重点。
特别是带电粒子在电场中的运动结合交变电流、磁场知识巧妙地把电场性质与牛顿运动定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来,更是命题几率较高的热点。
在复习本部分时要牢牢抓住力和能这两条主线,将知识系统化,找出它们的联系,做到融会贯通,同时还应注意此部分知识与科技前沿、生活实际等的联系,如静电除尘、电容式传感器、喷墨打印机、静电分选器、示波器等。
样题解读【样题1】一半径为r的带正电实心金属导体球,如果以无穷远点为电势的零点,如图7-1中,哪个表示导体球的电场场强随距离的变化?哪个表示导体球的电场电势随距离的B.图(2)表示场强大小随距离变化的关系,图(3)表示电势大小随距离变化关系C.图(3)表示场强大小随距离变化的关系,图(4)表示电势大小随距离变化关系D.图(4)表示场强大小随距离变化的关系,图(1)表示电势大小随距离变化关系[分析] 四个图像的区别在于0-r这一段,带电金属内部电场强度为零,所以图(2)表示场强大小随距离变化的关系;导体球是个等势体,其内部和表面电势相同,所以图(3)表示电势大小随距离变化关系。
B项正确。
[答案] B[解读] 本题以静电屏蔽为背景,涉及到电场强度、电势、等势面等知识点,考查理解能力和应用数学处理物理问题的能力,体现了《考试大纲》中对“理解物理概念、物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件,理解相关知识的区别和联系”和“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的能力要求。
处于静电平衡的导体,其内部电场强度处处为零,导体本身是个等势体,导体表面是等势面,记住这些特点,本题不难选择。
【样题2】在一个点电荷Q 的电场中,Ox 坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为2.0m 和5.0 m 。
高中物理静电场静电场是高中物理课程中重要的内容之一,它描述了电荷之间的相互作用以及在空间中的分布情况。
静电场的概念最早由法国物理学家库仑提出,并在后来的实验和理论研究中得到了进一步的发展。
下面将从静电场的基本概念、性质和应用几个方面进行介绍。
静电场的基本概念静电场是由带有电荷的物体在周围空间中产生的一种场。
当物体带有正电荷时,它周围就形成了一个向外的静电场;而带有负电荷的物体则形成一个向内的静电场。
这种电场可以通过电场线来描述,电场线的方向与电场的方向一致,密度表示电场强度的大小。
在电场中,物体上的电荷会受到电场力的作用,产生电场势能和电势差,从而引发电荷之间的相互作用。
静电场的性质静电场具有以下几个重要的性质:1. 电荷守恒:静电场中电荷的总量是守恒的,电荷可以通过导体的导电作用移动,但不能被创造或消灭。
2. 趋肤性:静电场内部的电荷会聚集在导体表面,使得电场在导体内部为零,这一性质称为趋肤性。
3. 趋中性性质:当两个物体带有不同电荷时,它们之间会发生静电力的作用,趋向中性状态,减小电荷之间的差异。
4. 电场强度:电场的强度取决于电荷量和距离的关系,可以通过高斯定律或库伦定律进行计算。
静电场的应用静电场在现代科技和生活中有着广泛的应用,其中一些典型的案例包括:1. 静电吸附:利用静电场可以实现对微小颗粒和粉尘的吸附和分离,例如在空气净化装置中的应用。
2. 静电除尘:通过静电场可以去除工业生产中产生的灰尘和污染物,保持环境清洁。
3. 静电喷涂:在涂装行业中,静电场可用于改善喷涂效果,提高涂层的附着力和均匀性。
4. 静电除湿:静电场还可以被用来除去潮湿空气中的水汽,减少空气湿度,保护电子设备和文物。
总结静电场是电磁学中的基础概念之一,它描述了电荷分布在空间中形成的场。
通过学习静电场的基本概念、性质和应用,我们可以更好地理解电荷之间的相互作用和电场的形成规律,进一步应用在工程技术和生活实践中。
静电场的研究不仅拓展了我们对自然界的认识,也为人类社会的可持续发展提供了许多有益的技术手段和解决方案。
专题五 静电场如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A 悬挂到水平板的MN 两点,A 上带有Q =3.0×10–6 C 的正电荷。
两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F 1和F 2。
A 的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ,B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g =10 m/s 2,静电力常量k =9.0×109 N·m 2/C 2,AB 球可视为点电荷)。
则 ( )A.支架对地面的压力大小为2.0 NB.两线上的拉力大小F 1=F 2=1.9 NC.将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小F 1=1.225 N ,F 2=1.0 ND.将B 移到无穷远处,两线上的拉力大小F 1=F 2=0.866 N【命题意图】本题考查库仑定律、共点力的平衡条件。
【解析】对B 和支架分析可知,受到竖直向下的重力、竖直向上的库仑力,故支架对地面的压力为2 1.1 N A B N B q q F G k r支=-=,选项A 错误;对A 分析,A 受到竖直向下的重力、竖直向下的库仑力、两线的拉力,夹角正好是120°,处于平衡状态,所以122 1.9 N A B A q q F F G k r==+=,选项B 正确;将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,则两小球的距离变为0.6 m r '=,故有122A B A q q F kF G r -==',解得F 1=1.225 N ,F 2=1.0 N ,选项C 正确;将B 移到无穷远处,两小球之间的库仑力为零,则两线上的拉力大小F 1=F 2=G A =1.0 N ,选项D 错误。
【答案】BC【解题技巧】本题考查物体的平衡条件,在进行受力分析时,一定要注意不要忘记分析库仑力,然后运用物体的平衡条件解题。
(1) 直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图,M 、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时,G 点处的电场强度恰好为零。
静电力常量用k 表示。
若将该正点电荷移到G 点,则H 点处场强的大小和方向分别为 ( )例 题例 题A.243a kQ ,沿y 轴正向B.243a kQ ,沿y 轴负向 C.245a kQ ,沿y 轴正向 D.245a kQ ,沿y 轴负向 【命题意图】本题考查场强的叠加及电场的对称性。
【解析】正电荷在O 点时,G 点的场强为零,可知两负电荷形成的电场在G 点的合场强2=kQ E a 合;若将正电荷移到G 点,则正电荷在H 点的场强12=4kQ E a ,两负电荷在G 点的合场强与在H 点的合场强等大反向,则H 点的合场强大小123=4kQ E E E a =-合,方向沿y 轴负向。
【答案】B【解题技巧】电场强度是矢量,在进行电场的叠加计算时,一定要会运用矢量合成平行四边形定则,由于G 、H 点是一个对称点,计算时采用对称法。
(2)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。
下列判断正确的是 ( )A.1、2两点的电场强度相等B.1、3两点的电场强度相等C.1、2两点的电势相等D.2、3两点的电势相等【命题意图】本题考查电场线与等势面的知识。
【解析】电场线的疏密程度表示场强的大小,1点的场强大于2、3点的场强,选项AB 错误;沿着电场线方向,电势逐渐降低,故1点的电势高于2点的电势,选项C 错误;等势面上各点的电势相等,故2、3两点的电势相等,选项D 正确。
【答案】D【解题技巧】电场线与等势面垂直,在同一电场中,电场线的疏密表示场强的大小,沿电场线方向电势逐渐降低。
如图所示,两电荷量分别为Q (Q >0)和–Q 的点电荷对称地放置在x 轴上原点O 的两侧,a 点位于x 轴上O 点与点电荷Q 之间,b 位于y 轴O 点上方。
取无穷远处的电势为零,下列说法正确的是 ( )A.b 点的电势为零,电场强度也为零B.正的试探电荷在a 点的电势能大于零,所受电场力方向向右C.将正的试探电荷从O 点移到a 点,必须克服电场力做功D.将同一正的试探电荷先后从O 、b 点移到a 点,后者电势能的变化较大例 题【命题意图】本题考查等量异种点电荷形成的电场的性质。
【试题解析】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷,所以电场方向与中垂线方向垂直,故中垂线为等势线,因为中垂线延伸到无穷远处,所以中垂线上各点的电势为零,故b 点的电势为零,但是电场强度不为零,选项A 错误;等量异种电荷连线上,电场方向由正电荷指向负电荷,正电荷受到的电场力向右,在中点O 处电势为零,O 点左侧电势为正,右侧电势为负,又正电荷在正电势处电势能为正,故B 正确;O 点的电势低于a 点的电势,将正的试探电荷从O 点移到a 点,电场力做负功,所以必须克服电场力做功,选项C 正确;O 点和b 点的电势相等,所以先后将同一正的试探电荷从O 、b 点移到a 点,电场力做功相等,电势能变化相同,选项D 错误。
【答案】BC【解题技巧】熟悉等量异种电荷周围的电场强弱情况,其连线的中垂线是一个等势线,电势为零,正电荷在正电势的地方电势大于零,在负电势地方电势小于零,电场力对电荷做正功,电势能减小,做负功,电势能增加。
如图所示,半径为R 的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A 。
已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心O 时在壳外产生的电场一样。
一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能E k0沿OA 方向射出。
下列关于试探电荷的动能E k 与离开球心的距离r 的关系图象,可能正确的是( )A B C D【命题意图】本题考查球壳电场、电场力做功与动能定理。
【解析】由于在球壳内场强处处为零,因此从O 向A 运动的过程中电荷不受电场力,做匀速直线运动,动能不发生变化,图象为一条水平直线,CD 错误;通过A 点后,电荷做加速运动,但场强逐渐减小,通过相同的位移,电场力做功逐渐减小,根据动能定理,试探电荷的动能增加量逐渐减小,即图象的斜率逐渐减小。
【答案】A【解题技巧】带电球壳内部的电场强度为零,电场力对电荷不做功,电荷的动能不变,在球壳之外,电场力对电荷做正功,电荷的动能增加,随着距离球心越大,做功越来越慢。
1.(2017天津六校联考)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A 、B 、C 三点,如图 例 题 规范训练甲所示,一个电荷量为2 C,质量为1 kg的小物块从C点静止释放,其运动的v–t图象如图乙所示,其中B 点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。
则下列说法正确的是()A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=1 V/mB.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大C.由C点到A点电势逐渐降低D.A、B两点间的电势差U AB= 5 V【答案】AC【考点】等量同种点电荷电场与v–t图象、动能定理的综合问题【解析】由v–t图可知物块在B点的加速度最大,为a=2 m/s2,所受的电场力最大,为F=ma=2 N,由E=Fq可知,B点的场强最大,为E=1 V/m,A正确;由v–t图可知,由C到A的过程中物块的速度增大,电场力做正功,电势能减小,B错误;两个等量同种正电荷,其连线中垂线上电场强度方向由连线中点沿中垂线指向外侧,故由C点到A点的过程中电势逐渐减小,C正确;由v–t图可知A、B两点的速度,又由动能定理有221122AB B AqU mv mv=-,其中v A=6 m/s,v B=4 m/s,解得U AB=–5 V,D错误。
2.(2017江苏南通一调)四个点电荷位于正方形四个角上,电荷量及其附近的电场线分布如图所示。
ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线,O为中垂线的交点,P、Q分别为ab、cd上的两点,OP>OQ,则()A.P点的电场强度比Q点的小B.P点的电势比M点的低C.O、P两点间的电势差小于O、Q间的电势差D.一带正电的试探电荷在Q点的电势能比在M点大【答案】AD【考点】等量点电荷电场的电场线分布、电势及电势能【解析】电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密,电场强度越大,根据图象知P点的电场强度比Q 点的小,A正确;根据电场叠加,由图象可知ab上各点的电势都相等,M点比ab上各点的电势低,则M 点的电势比P点的低,B错误;O、P间电势差等于零,O、Q间电势差等于零,则O、P两点间的电势差等于O、Q间的电势差,C错误;P、Q电势相等,则Q点的电势高于M点的电势,正电荷在电势高处电势能大,所以带正电的试探电荷在Q 点的电势能比在M 点大,D 正确。
3.(2017常州教育学会学业水平监测)如图所示,虚线表示某电场中的四个等势面,相邻等势面间的电势差相等。
一不计重力的带负电粒子从右侧垂直等势面Φ4向左射入电场,运动轨迹与等势面分别交于a 、b 、c 三点,则可以判断 ( )A.Φ1<Φ2<Φ3<Φ4B.粒子的运动轨迹和等势面Φ3也可能垂直C.Φ4等势面上各点场强处处相等D.该电场可能是由点电荷和无限大金属平板形成的【答案】AD【考点】带电粒子在电场中的运动、等势面【解析】根据带负电粒子的运动轨迹可知,所受的电场力垂直等势面,且指向轨迹的凹侧,可知电场线由Φ4指向Φ1,顺着电场线方向电势逐渐降低,则可知Φ1<Φ2<Φ3<Φ4,A 正确;因粒子的初速度与等势面Φ4垂直,则粒子的运动轨迹不可能和等势面Φ3也垂直,B 错误;因为等势面分布不均匀,故等势面Φ4上各点场强不可能处处相等,C 错误;由等势面的分布可知,该区域可能是由位于等势面Φ1左侧的点电荷和位于等势面Φ4处的无限大金属平板形成的,D 正确。
4.(2017江苏无锡期末考试)如图所示,A 、B 、C 、D 是真空中一正四面体的四个顶点,正四面体棱长为a 。
现在A 、B 两点分别固定电荷量为+q 和–q 的点电荷,静电力常量为k ,下列说法不正确的是 ( )A.C 、D 两点的场强相同B.C 点的场强大小为2kq aC.C 、D 两点电势相等D.将一正电荷从C 点移动到D 点,电场力做正功【答案】D【考点】点电荷的电场、场强的叠加【解析】由题意知,AB 的中垂面为零势面,而C 、D 两点在中垂面上,故C 、D 两点电势相等,C 正确;又因电场线与等势面垂直,B 处放–q ,故C 、D 两点处电场强度沿AB 方向,由对称性可知,C 、D 两点场强相同,A 正确;C 点电场强度为两电荷在该点场强的矢量和,如图所示,合场强2kq E a=,B 正确;C 、D 两点电势相等,故将一正电荷从C 点移动到D 点,电场力做功为零,D 错误。