06 衡水中学高三物理一轮复习资料-电场、电容器、电容

衡水中学高三物理一轮复习资料——电场、电容器、电容第一节电场的力的性质一、知识点讲解一、电荷和电荷守恒定律1．电荷(1)元电荷：电荷量为e＝1.6×10-19C的电荷叫做元电荷．质子和电子均带元电荷电荷量．(2)点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．2．电荷守恒定律(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．(2)带电实质：物体带电的实质是电子得失．(3)内容：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．特别提示：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分．二、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．公式：F=Kr2/q1q2.式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空中．特别提示：当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力．三、电场、电场强度和电场线1．电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值．(3)公式：E＝q/F.单位：V/m或N/C.(4)方向：正电荷在该点的受力方向，是矢量．(5)决定因素：电场强度取决于电场本身，与q无关．3．电场线及特点(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．(2)电场线的特点①电场线从正电荷或无限远处出发终止于负电荷或无限远处．

②电场线不相交．③在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．(3)几种典型电场的电场线特别提示：(1)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(2)电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定．二、小结一、应用库仑定律需注意的问题1．适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体间的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看成点电荷．虽然从数学角度由r→0能得出F→∞的结论，但从物理角度分析，这一结论是错误的，因为r→0时，两电荷已不能再看成点电荷了．2．三点电荷平衡问题如图6－1－2所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹－异)．(2)QA>QB，QC>QB(两大夹－小)．(3)若QC>QA则QB靠近QA(近小远大)．二、三个场强公式的比较三、电场叠加1．叠加原理：多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵守平行四边形定则．2．等量同种电荷和等量异种电荷的电场(1)等量同种电荷的电场如图6－1－3甲所示．①两点电荷连线中点O处的场强为零，此处无电场线．②两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏，但场强不为零．③从两点电荷连线中点O沿中垂面(线)到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小．④两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行．⑤关于O点对称的两点A与A′，B与B′的场强等大、反向．图图6－1－3(2)等量异种电荷的电场如图乙所示．①两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大．②两点电荷连线的中垂面(线)上，电场线的方向均相同，即场强方向相同，且与中垂面(线)垂直．③关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强等大同向．第二节电场的能的性质一、知识点讲解一、电场力做功和电势能的变化1．电场力做功：在电场中移动电荷时，电场力做的功只与起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关．2．电势能：电荷在电场中也具有势能，叫做电势能，用Ep表示．3．电场力做功与电势能的关系(1)静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB.(2)电荷在某点具有的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．即电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．二、电势、等势面、电势差1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)表达式：φ＝q/EP.2．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)特点：①在等势面上移动电荷，电场力不做功．②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直．③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方，电场线越密)．⑤任意两等势面不相交．3．电势差(1)定义：电场中两点间电势的差值．(2)表达式：UAB＝φA－φB.(3)电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积，即UAB＝Ed.特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电势是相对量，电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差是绝对量，与零电势点的选取无关．三、静电平衡导体的特点1．导体内部场强处处为零；2．导体是一等势体，表面为一等势面．特别提示：导体表面尖锐处，电荷分布密集，场强大．二、小结一、电场力做功和电场中的功能关系1．电场力做功的计算方法(1)由公式W＝Flcosθ计算，此公式只适用于匀强电场．可变形为W＝qEd(d＝lcosθ)，式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移.(2)由电场力做功与电势能改变的关系计算：W＝－ΔEp＝qU.计算时有两种方法：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．②代入符号，将公式写成WAB＝qUAB，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：先计算UAB＝WAB/q，若UAB>0，即φA－φB>0，则φA>φB；若UAB<0，即φA－φB<0，则φA<φB.特别提醒：应用WAB＝qUAB计算电场力的功时，可将q、UAB的正负号一起代入，计算出WAB的正负；也可只代入q、UAB的绝对值，然后根据电荷的性质，电场力的方向和电荷移动方向判断出功的正负．2．功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化；(4)所有力对物体所做的功，等于物体动能的变化．二、电势高低及电势能大小的比较方法1．比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．(2)判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB>0，则φA>φB，若UAB<0，则φA<φB.(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低．2．电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法①离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小．②离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大．(2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．特别提醒：(1)电势差的正负表示两点电势的相对高低．电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大，但电势不一定越高．第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动一、电容器、电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成．(2)带电量：一个极板所带电量的绝对值(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．电容(1)定义式：C=U/Q(2)单位：法拉(F)，1F＝106μF＝1012pF3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两极板间距离成反比．(2)决定式：C＝4πkd/ƐrS，k为静电力常量．①保持两极板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．②充电后断开电源，则电容器所带的电荷量不变．特别提示：(1)电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带电荷无关．电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定向移动的方向来确定．二、带电粒子在电场中的运动1．带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理：qU＝2/1mv2-2/1mv02(2)适用范围:任何电场．2．带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线．垂直于场强方向做匀速直线运动：Vx＝V0，x＝V0t.平行于场强方向做初速度为零的匀加速直线运动：图图6－3－1三、示波管1．示波管装置示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．如图6－3－2所示．图图6－3－22．工作原理示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器．如果在偏转电极XX′上加横向扫描电压，同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX′的扫描电压