人教版高中物理选修3-1静电场总结
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人教版选修3-1第一章静电场-简明实用笔记(知识要点)-图文第八章静电场一、库仑定律1.电荷:自然界中只存在两种电荷正电荷——丝玻正同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引负电荷——毛橡负2.电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少.单位是库仑,字母为“C”.-193.元电荷:电子所带电荷量e=1.610C,所有带电体的电荷量都是e的整数倍,电荷量e称为元电荷.电子的比荷:电子的电荷量e与电子质量m的比叫电子的比荷e/m=1.76某1011C/kg4.点电荷:点电荷是一种理想化的模型视为点电荷的条件:当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多,以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时,这样的带电体就可以看做点电荷.5.物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电.6、物体带电的实质:物体带电的实质是物体得到或失去电子。
7.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,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,在转移过程中电荷总量保持不变.8.库仑定律:(1)适用条件:①真空中,②静止点电荷(2)公式:FkQ1Q2r2静电力常量k=9.0某109N·m2/C2说明:1.①不论两个带电体的电量是否相等它们间的作用力一定大小相等、方向相反②均匀带电的圆球、圆板、圆环,等效为电荷都集中在球心、圆心.③微观粒子(如电子、质子)间的万有引力比它们之间的库仑力小得多,万有引力通常忽略不计,电荷在电场中受力分析时,一般情况下物体的重力不计.2.应用方法:在要求不很精确时,空气可近似当作真空来处理。
计算库仑力大小可将电荷量的绝对值代入公式,方向根据电性来判断3.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。
(2)规律:“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上;“两同夹异”——正负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
1、加速 (利用动能定理或牛顿第二定律+运动学公式求解,重要公式:W = )2、偏转 (利用运动的独立性原理+正交分解分析x 、y 方向的运动,重要公式:a = )【例1】如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m 、电荷量为q ,为保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为( )A .q mg3 B .q mg 2 C .q mg 23 D .q mg【例2】在真空中存在空间范围足够大、水平向右的匀强电场.若将一个质量为m 、带正电且电荷量为q 的小球在此电场中由静止释放,小球将沿与竖直方向夹角为37°的直线运动.现将该小球从电场中某点以初速度v 0竖直向上抛出,求此运动过程中(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)小球受到的电场力的大小及方向;(2)小球运动的抛出点至最高点之间的电势差U .【例3】如图所示,长为L ,倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电荷量为+q ,质量为m 的小球,以初速度v 0由斜面底端的A 点开始沿斜面上滑,到达斜面顶端的速度仍为v 0,则 ( )A .小球在B 点的电势能一定小于小球在A 点的电势能B .A 、B 两点的电势差一定为q mgLC .若电场是匀强电场,则该电场的场强可能是q mgD .若电场是匀强电场,则该电场的场强的最大值一定是q mg【例4】如图所示,两平行板电容器的四块极板A 、B 、C 、D 平行放置,各自连接好电源,C 、D 导线相连。
每块极板上开有一个孔,四个小孔M 、N 、P 、Q 的连线与极板垂直。
现将其理想的二极管(二极管具有单向导电性)串联接在AB 间的电源上,一个电子以非常小的速度从小孔M进入A 、B 极板间,在被A 、B 极板间的电场加速后,从小孔P 进入C 、D 极板间,但未从小孔Q 射出.则( )A.若仅将A板向右移动一小段距离,电子可能从小孔Q射出B.若仅将A板向左移动一小段距离,电子可能从小孔Q射出C.若仅将D板向左移动一小段距离,电子可能从小孔Q射出D.若仅将D板向右移动一小段距离,电子可能从小孔Q射出1.如图所示,在绝缘光滑的斜面顶端B点,放置一个带正电的小球,D点固定一个带负电的小球,已知AD=BD,AP=BP。
高二物理选修3-1静电场知识点总结高二物理选修课本《静电场》一章十分抽象难懂,记忆难,遗忘快,下面是店铺给大家带来的高二物理选修3-1静电场知识点总结,希望对你有帮助。
高二物理静电场知识点1.两种电荷、电荷守恒定律、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(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电=9.0×109Nm2/C2,Q1、Q2:两点电荷的(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,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=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{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)}9.电势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值)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=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)常见电容器〔见第二册P111〕14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215.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(不考虑重力作用的情况下)类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)抛运动平行电场方向: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)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];(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,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;(8)其它相关内容:静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。
物理选修3-1第一章《静电场》知识点、考点总结(详细)一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷3、起电方式有三种①摩擦起电②接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电:带电体靠近不带电的物体,使不带电的物体带上电的现象。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的.二、库仑定律1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)2.公式:221 r QQkF k=9.0×109N·m2/C2极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中;(2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
物理选修3-1》知识点总结物理选修3-1》知识点总结第六章静电场第1课时库仑定律、电场力的性质考点1.电荷、电荷守恒定律在自然界中存在两种电荷:正电荷和负电荷。
例如,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
电荷量的基本单位是元电荷,电荷守恒定律指出电荷不能被创造或消灭,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,电荷的总量保持不变。
考点2.库仑定律库仑定律描述了在真空中静止的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,作用力的方向在它们的连线上。
这个作用力的大小可以用公式F=kQ1Q2/r^2来计算,其中k是静电力常量,等于9.0×10^9 N·m^2/C^2.考点3.电场强度电场是存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质,对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度是放入电场中的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值,通常用N/C或V/m来表示。
电场强度有三种表达方式:定义式、决定式和关系式。
电场强度是一个向量量,其方向与正电荷在电场中受到的电场力的方向相同,与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。
多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的向量和,这种关系叫做电场强度的迭加,电场强度的迭加遵从平行四边形定则。
考点4.电场线、匀强电场电场线是为了形象直观描述电场的强弱和方向,在电场中画出一系列的曲线,曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向,曲线的疏密程度表示场强的大小。
电场线是为了直观形象的描述电场而假想的,实际上是不存在的理想化模型。
匀强电场是指在空间中电场强度大小和方向都相同的电场,可以用平行板电来实现。
1.电场线的性质电场线起始于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,是不闭合的曲线。
任意两条电场线不会相交。
电场线的疏密程度表示电场的强度,而某点切线的方向表示该点的场强方向,但并不代表电荷在电场中的运动轨迹。
物理选修3-1 知识总结第一章 第1节 电荷及其守恒定律2.两种电荷:正电荷和负电荷.3.起电的方法使物体起电的方法有三种:摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电的方式不同,但实质都是发生电子的转移,使多余电子的物体(部分)带负电,使缺少电子的物体(部分)带正电.在电子转移的过程中,电荷的总量保持不变.二、电荷守恒定律1、电荷量:电荷的多少。
在国际单位制中,它的单位是库仑,符号是C.2、元电荷:电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10-19C ,所有带电体的电荷量等于e 或e 的整数倍。
3、比荷:粒子的电荷量与粒子质量的比值。
4、电荷守恒定律表述1:电荷守恒定律:电荷既不能凭空产生,也不能凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
表述2:在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负电荷的代数和保持不变。
第一章 第2节 库仑定律一、电荷间的相互作用1、点电荷:当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多,这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点。
这样的带电体就叫做点电荷。
点电荷是一种理想化的物理模型。
(类似于质点)2、带电体看做点电荷的条件:①两带电体间的距离远大于它们大小;②两个电荷均匀分布的绝缘小球。
3、影响电荷间相互作用的因素: ①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小二、库仑定律:在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上(吸引力向内,斥力向外)(静电力常量k=9.0×109N ·m 2/C 2(库仑扭秤)) 注意:1.定律成立条件:真空、点电荷3.计算库仑力时,电荷只代入绝对值使用的方法:库仑扭秤实验、控制变量法221q r q k F第一章 第3节 电场强度一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的电荷(带电体)周围存在着的一种物质。
人教版物理选修3-1全书知识点总结第一章:静电场【要点梳理】要点一、与电场有关的平衡问题1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.库仑力实质上就是电场力,与重力、弹力一样,它也是一种基本力.注意力学规律的应用及受力分析.2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中仅多了一个电场力而已.3.求解这类问题时,需应用有关力的平衡知识,在正确的受力分析的基础上,运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活方法(如合成分解法,矢量图示法、相似三角形法、整体法等)去解决.要点诠释:(1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只分析外力,不分析内力.(2)平衡条件的灵活应用.要点二、与电场有关的力和运动问题带电的物体在电场中受到电场力作用,还可能受到其他力的作用,如重力、弹力、摩擦力等,在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态(合力为零),即静止或匀速直线运动状态;物体也可能所受合力不为零,做匀变速运动或变加速运动.处理这类问题,就像处理力学问题一样,首先对物体进行受力分析(包括电场力),再根据合力确定其运动状态,然后应用牛顿运动定律和匀变速运动的规律列等式求解.要点三、与电场有关的功和能问题带电的物体在电场中具有一定的电势能,同时还可能具有动能和重力势能等.因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的处理,因为功与能的关系法既适用于匀强电场,又适用于非匀强电场,且使同时不须考虑中间过程;而力与运动的关系法不仅只适用于匀强电场,而且还须分析其中间过程的受力情况运动特点等.1.用动能定理处理,应注意:(1)明确研究对象、研究过程.(2)分析物体在所研究过程中的受力情况,弄清哪些力做功,做正功还是负功.(3)弄清所研究过程的初、末状态.2.应用能量守恒定律时,应注意:(1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化.(2)弄清所研究过程的初、末状态.(3)应用守恒或转化列式求解.要点诠释:(1)电场力做功的特点是只与初末位置有关。
高中物理学习材料唐玲收集整理高 一 物 理 选 修 3-1 《静 电 场》 总 结一、夯实基础知识(一)电荷及守恒定律1. 电荷守恒定律(1)两种电荷:______和_____荷,任何带电体所带电量是基元电荷的_______倍。
(2)基元电荷e 19106.11-⨯=______________,质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。
(3)电荷守恒定律:一个与外界无电荷交换的系统,电荷的_____________守恒。
2. 库仑定律(1)内容:_________________________________________________________________ ___________________________________________________。
(2)公式:21rQ Q K F =_________________,F 叫库仑力或静电力,也叫电场力。
它可以是引力,也可以是斥力,K 叫静电力常量,29/109Cm N K ⋅⨯=_________________________。
(3)适用条件:__________________(带电体的线度远小于电荷间的距离r 时,带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时,可看作是点电荷)(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r )。
(二)电场强度1. 电场___________周围存在的一种物质。
电场是__________的,是不以人的意志为转移的,只要电荷存在,在其周围空间就存在电场,电场具有___的性质和______的性质。
电场的最基本的性质是_______________________________。
2. 电场强度定义:_________________________________________________________________。
静电场复习1.电荷电荷守恒(1)自然界中只存在两种电荷:正电荷和负电荷。
电荷间的作用规律是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
电荷的多少叫电荷量。
(2)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这种现象叫静电感应。
利用静电感应使物体带电叫感应起电。
(3)电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分。
2.元电荷:e=1.60*10^-19,所有带电体的电荷量或者正值或者负值。
3.库仑定律:(1)定律的内容:真空中两个静止点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)库仑力的大小F=k Q1Q2/R^2。
(3)静电力恒量k=9.0*10^9·m^2/c^2。
4.电场:电荷的周围存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力。
电荷间的相互作用是通过电场发生的。
5.电场强度(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与其所带电荷量q的比值,叫该点的电场强度,简称场强。
(2)定义式:E=F/q,其单位是N/C。
(3)方向:场强的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同,与负电荷点所受静电力的方向相反。
6.点电荷的场强:E=kQ/r^2。
如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就相互叠加形成的合电场。
这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和,叫做电场的叠加。
7.电场线:在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向一致,这样的曲线叫电场线。
8.电场线的特点:(1)电场线从正电荷出发终止于负电荷,不形成闭合曲线。
(2)电场线不闭合、也不相交。
(3)电场线的疏密表示场强的强弱。
9.匀强电场:在电场的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场。
10.静电力做功的特点:在电场中移动电荷时,电场力所做的功只与电荷的起.终位置有关,与电荷运动路径无关,即电场力做功与重力做功有着相同的特点。
人教版高中物理选修3—1第一章知识点总结第一章 静电场第一节、电荷及其守恒定律1.自然界中的两种电荷(1) 正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为 正 电荷,用正数表示,则丝绸带 负点;把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为 负 电荷,用负数表示,则毛皮带 正 电。
(2)电荷及其相互作用:同种电荷相互 排斥 ,异种电荷相互 吸引 .原子核式结构:包括原子核(质子“带正电”)和核外电子(带负电)。
通常说物体不带电是指物体中的质子所带的 正电 与电子所带的 负电 在数量上相等,使整个物体对外不显电性。
(3)电荷守恒定律:电荷既不能 创造,也不能 消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移个人过程中,电荷的总量 保持不变。
2.三种起电方式(1)摩擦起电:两个相互绝缘的物体相互摩擦,使其中容易失去电子的物体由于失去电子而带 正电 ,而另一个得到电子的物体带 负点 。
原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.(2)感应起电:用静电感应的方法使物体带电,叫做感应起电.静电感应: 把一个带电的物体移近一个不带电的异体时,可以使导体带电的现象。
规律:近端感应异种电荷,远端感应同种电荷。
例 :如图所示,导体棒AB 靠近带正电的导体Q 放置.A 端带 _负_ 电荷.B 端带_正_电荷 。
(3)接触起电:一个带电的导体靠近一个不带电的导体而是这个不带电的导体带电的现象。
强调:三种起电方式的实质:电子的转移 ;三种起电方式都不是创造了电荷,也不是使电荷消失,而是使物体中的正负电荷分开,使电荷从物体的一部分转移到另一部分,或从一个物体转移到另一个物体,转移过程中总量不变。
3.元电荷(1)电荷的多少叫做 电荷量 .符号:Q 或q 单位:库仑 符号:C(2)人们把最小的电荷量叫元电荷,用e 表示。
电荷量e 的值:e=1.6×10-19C电子所带的电荷量的大小为e ,为负电;质子所带电荷量大小也为e ,但为正电。
物理选修3-1 知识总结 第一章 第1节 电荷及其守恒定律2.两种电荷:正电荷和负电荷.3.起电的方法 使物体起电的方法有三种:摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电的方式不同,但实质都是发生电子的转移,使多余电子的物体(部分)带负电,使缺少电子的物体(部分)带正电.在电子转移的过程中,电荷的总量保持不变.二、电荷守恒定律1、电荷量:电荷的多少。
在国际单位制中,它的单位是库仑,符号是C.2、元电荷:电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10-19C ,所有带电体的电荷量等于e 或e 的整数倍。
3、比荷:粒子的电荷量与粒子质量的比值。
4、电荷守恒定律表述1:电荷守恒定律:电荷既不能凭空产生,也不能凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
表述2:在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负电荷的代数和保持不变。
第一章 第2节 库仑定律一、电荷间的相互作用1、点电荷:当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多,这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点。
这样的带电体就叫做点电荷。
点电荷是一种理想化的物理模型。
(类似于质点)2、带电体看做点电荷的条件:①两带电体间的距离远大于它们大小;②两个电荷均匀分布的绝缘小球。
3、影响电荷间相互作用的因素: ①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小二、库仑定律:在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上(吸引力向内,斥力向外)(静电力常量k=9.0×109N ·m 2/C 2(库仑扭秤)) 注意:1.定律成立条件:真空、点电荷3.计算库仑力时,电荷只代入绝对值使用的方法:库仑扭秤实验、控制变量法221q r q k F第一章 第3节 电场强度一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的电荷(带电体)周围存在着的一种物质。
物理选修3-1第一章《静电场》知识点、考点总结(详细)一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷3、起电方式有三种①摩擦起电②接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电:带电体靠近不带电的物体,使不带电的物体带上电的现象。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的.二、库仑定律1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)2.公式:221 r QQkF k=9.0×109N·m2/C2极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中;(2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
第一章静电场知识总结一、静电场的的基本原理和规律:1. 电荷守恒定律:(1)两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电(2)电荷守恒定律:电荷不能创造也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体上,或从物体部分转到另一部分。
2. 库仑定律:(1)内容:在真空或空气中两个点电荷间的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:(K=9×109N.m2/c2)理解说明:A.条件:真空或空气中;点电荷B.两个小球相互接触先中和电荷再等分电量.C.库仑不是基本单位;满足牛三定律. D.K叫静电引力恒量,是通过库仑扭秤测出来的2. 场的叠加原理:(1)场强的叠加:多电荷共同激发的电场某点的场强等于每个电荷各在该点激发电场场强的矢量和.(2)电势的叠加:多电荷共同激发的电场某点的电势等于每个电荷各在该点激发电场电势的代数和.二、描述静电场的物理量:1.场强:(1)定义:场中某点场强的大小定义为检验电荷q在该点所受的电场力F与电量q的比值;电场强度的方向与正电荷的受力方向相同.(2)理解说明:E是描述电场强弱和方向的物理量,它的大小和方向只由场本身的性质所决定,与检验电荷的性质及是否存在无关;电荷所受电场力的性质由场的性质与电荷的性质共同决定.(3).电场强度的计算公式:(a)定义式: E=F/q (适用于任何电场)(b) 点电荷场强公式:E=2rQ k (Q 是场源电荷的电量;r 是场点到源点间的距离.) (c) 匀强电场的场强公式: E=U/d (d 是两点的连线在电场线方向的投影)2.电势:(1)场力做功的特点: 重力、 分子力 、电场力做功与路径无关; 由功是能量转化的量度可知力做了多少正功,物体的势能就减少多少;力做了多少负功,物体的势能就增加多少。
(2)电荷q 在电场中A 点的电势能:电荷在场A 点的电势能定义:把电荷从A 点移到零势能点电场力所做的功Ao PA W E =;PA A E q ϕ=。
人教版高中物理选修3-1部分知识点内部资料第一章《静电场》一、电荷自然界中只有两种电荷:正电荷和负电荷。
电荷间的作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
注意:元电荷不是电荷,而是物体所带的最小电量,C e 19106.1-⨯=。
二、物体的起电方式(1)带电:物体或部分物体的正负电荷的代数和不为零。
(2)三种起电方式:①摩擦起电:物体对核外电子的束缚力不同。
②接触带电:电荷间的相互作用,自由电荷的转移。
③感应起电:电荷间的相互作用,自由电荷的转移。
注意:静电感应(1)导体是由原子核和核外电子组成的。
原子核紧密排列,因此不能自由移动;自由电子可以自由移动。
(2)电荷只分布在近端和远端,中间不带电。
近端是异号电荷,远端是同号电荷,且电荷量相等。
(3)整个导体处于静电平衡状态,导体内部场强处处为零;导体是个等势体,表面是个等势面,电场线与导体表面处处垂直。
三、库仑定律主要是研究点电荷间的相互作用力的。
点电荷的库仑力的叠加。
(1)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,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:2rkQq F = (3)适用条件:两个点电荷之间。
(4)静电力常量229/109C m N k ⋅⨯=,通过库仑扭秤实验测得的。
四、电场(1)本质:电荷周围存在的一种物质,看不见,摸不着,但是它具有客观性和实体性。
电荷间的相互作用是通过电场来实现的。
(2)特征:电场对放入其中的电荷施加电场力的作用。
(3)电场力:qE F =(决定式)五、电场强度E(1)定义:放入电场中某点的电荷所受到的电场力跟它的电量的比值,叫做电场强度。
(2)定义式:大小:qF E =,适用于一切电场。
单位:N/C 方向:电场强度是矢量,方向与正电荷受力方向相同,与负电荷受力方向相反,或者沿该点的电场线的切线方向。
(3)物理意义:电场强度是描述电场的力的性质的物理量,在电场中某点电场强度的大小是由电场本身决定的,与在该点是否放着电荷均无关。
(4)平行板电容器的电容:随两极板间正对面积的增大而增大,随两极板间距离的减小而增大,随两极板间电介质的介电常数的增大而增大。
即SC r πε4=_____(真空中0=r ε)(5)接在电路中电容器的两种变化电容器两端的电压恒定时:电量Q = CU ∝C ,而C = εS 4πkd ∝εS d ,E = U d ∝1d .充电后断开电路,电容器带电量Q 恒定:C ∝εS d ,U ∝d εS ,E ∝1εS . (五)带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中要受电场力作用,因此要产生加速度。
其速度、动能、电势能等都发生变化。
设如图示平行金属板距离为d ,极板长度为L ,极板间的电压为U ,现有一电荷量为q 的带负电的粒子,以水平速度V 0射入匀强电场中,V 0⊥E ,则: 水平方向(垂直电场方向):匀速直线运动:tv L 0= 得:t=0Lv竖直方向(沿电场方向):v 0=0的匀加速直线运动:F Eq qU a m m dm === 221at y = 得:2021⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅=v L mdqU y --------侧位移(偏转距离)偏转角θ:粒子射出电场时垂直于电场方向的速度不变仍为v 0,而沿电场方向的速度:0v Lmd eU at v ⋅==⊥故电子离开电场时的偏转角θ为:200tan mdv eUL v v ==⊥θ位移夹角:202tan mdv eUL l y ==ααθtan 2tan =θtan 2Ly =粒子沿中线垂直射入电场中,离开电场时,好象从电场的中心0沿直线射出的。
说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。
这一点和平抛运动的结论相同。
穿越电场过程的动能增量:ΔE K =Eqy (注意,一般来说不等于qU ) 示波管的原理(1)示波器:用来观察电信号随时间变化的电子仪器。
其核心部分是示波管(2)示波管的构造:由电子枪、偏转电极和荧光屏组成(如图)。
电子枪:产生高速飞行的一束电子。
偏转电极:XX ’使电子束水平偏移(加扫描电压) YY ’使电子束竖直偏移(加信号电压)荧光屏:显示电子束偏移形成的波形。
荧光屏上的侧移:y /=y+L /tan ϕ=202mdv L U e (L /+2L )= tan ϕ(L /+2L)(3)原理:利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等,灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。
二. 重、难点突破:1. 两点电荷间的相互作用力大小总是相等,即遵守牛顿第______定律。
点电荷是物理中的理想模型,当带电体间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用。
例如:半径均为r 的金属球如图1所示放置,使两球的边缘相距为r ,今使两球带上等量的异种电荷Q ,设两电荷Q 间的库仑力大小为F ,比较F 与22)3(r Q K 的大小关系。
显然,如果电荷能全部集中在球心处,则二者相等。
但依题设条件,两球心间距离3r 不是远远大于r ,故不能把两带电球当作点电荷处理。
实际上,由于异种电荷的相互吸引,使电荷分布在两球较靠近的球面处,这样两部分电荷的距离小于3r ,故22)3(r Q K F >,同理,若两球带现种电荷Q ,则22)3(r Q K F <。
2. 正确理解用比值定义的物理量,如电场强度q F E =,电势差q WU =,电容器的电容U QC =,用这些比值仅仅能测量出电场强度E 、电势差U 、电容C ,作为一个量度式,E 跟F 、q ,U 跟W 、q ,C 跟Q 、U 无关。
电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱,并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。
带电粒子在电场中的运动轨道是由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定。
3. 注意电势和电势差的区别与联系(1)区别:电场中某点的电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或地球为零电势点)。
而电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关。
(2)联系:电场中某点的电势等于该点与零电势点间的电势差;而某两点的电势差等于这两点的电势的差值,即B A AB U φφ-=。
4. 应用电场力做功的计算公式qU W =时,有两种方法:(1)三个量都取绝对值,先计算出功的数值,然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功,还是克服电场力做功。
角为d mv qU v v xxy 20tan ==α,根据已知条件的不同,有时采用动能定理或能量转化和守恒定律也很方便。
[例] 如图所示,在真空中倾斜放置有等量异种电荷的平行金属板,一带电C q 4102-⨯=、质量g m 1=的带电体沿水平方向飞入电场,经A 点时速度sm v /1.00=,经0.02s 后回到A点,求:(1)板间的电场强度E ;(2)金属板与水平方向的夹角θ。
分析:由于粒子能返回A 点,故粒子做直线运动,且其合外力方向跟初速度方向相反,根据粒子的运动情况,可用运动学公式求出粒子的加速度,而粒子的受力情况是:重力G 、电场力Eq ,利用力的合成和牛顿第二定律就可求得场强E ,再根据力的图示可求出θ。
解答:粒子的运动轨迹应为直线,其受力分析如图所示,由于所受重力mg 和电场力Eq 保持不变,故其合外力不变,粒子做类竖直上抛运动,由类竖直上抛运动的对称性可得20ta v ⨯=,即01.01.0⨯=a ,得)/(102s m a =。
利用牛顿第二定律得:ma F = ①由图可得:222)()(F mg Eq += ②解①②得22a g q mE +=代入数据解之得:)/(100C N E =即F ′F74=,A 、B 间的相互作用力减为原来的4/7.例2、两个相同的带电金属小球相距r 时,相互作用力大小为F ,将两球接触后分开,放回原处,相互作用力大小仍等于F ,则两球原来所带电量和电性( )A.可能是等量的同种电荷;B.可能是不等量的同种电荷; C .可能是不量的异种电荷; D.不可能是异种电荷。
分析与解:若带同种电荷,设带电量分别为Q 1和Q 2,则221r Q Q KF =,将两球接触后分开,放回原处后相互作用力变为:2221/4)(r Q Q KF +=,显然只有Q 1=Q 2时,才有F=F /,所以A 选项正确,B 选项错误;若带异种电荷,设带电量分别为Q 1和-Q 2,则221r Q Q KF =,将两球接触后分开,放回原处后相互作用力变为:2221/4)(r Q Q KF -=,显然只有在21)223(Q Q ±=时,才有F=F /,所以C 选项正确,D 选项错误。
问题2:会分析求解电场强度。
电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中考点分布的重点区域之一。
求电场强度的方法一般有:定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等。
例3、如图所示,用长为l的金属丝弯成半径为r 的圆弧,但在A 、B 之间留有宽度为d 的间隙,且d r <<,将电量为Q 的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度。
分析与解:中学物理只讲到有关点电荷场强的计算公式和匀强电场场强的计算方法,本问题是求一个不规则带电体所产生的场强,没有现成公式直接可用,需变换思维角度。
假设将这个圆环缺口补上,并且已补缺部分的电荷密度与原有缺口的环点电荷Q 的电性未知,所以M 、N 两点的电势高低不能确定,选项C 错误。
由能量关系知,选项D 正确。
综上所述,正确答案为ABD 。
问题11:会解带电粒子在电场中的偏转问题。
例16、试证明荷质比不同的正离子,被同一电场加速后进入同一偏转电场,它们离开偏转电场时的速度方向一定相同。
分析与解:如图所示,设加速电压为U 1,偏转电压为U 2,偏转板长L ,板距为d ,离子离开电场时的速度为图中的V ,它与水平分速V x 之间的夹角φ叫做偏向角,可以表示出V 的方向,因此,只要证明φ与正离子荷质比无关即可。
对正离子的加速有 qU 1=2021mV对正离子的偏转,水平方向有V x =V 0, L=V 0t ;竖直方向有 V y =at=tmd qU 2偏向角φ的正切x y V V =φtan解上述各式可得tan φ=dU L U 122,是一个与正离子荷质比q/m 无关的量,可见,正离子离开偏转电场时速度方向相同。
问题13:会解电容器有关问题。
例17、一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P 点,如图28所示.以E 表示两极板间的场强,U 表示电容器的电压,W 表示正电荷在P 点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A.U 变小,E 不变.B.E 变大,W 变大.C.U 变小,W 不变.D.U 不变,W 不变.。