高中物理靜電場知識點(高中物理靜電場經(jīng)典題和解析)
今日知識清單，靜電場測試要點總結(jié)第一節(jié)：電場力的本質(zhì)，第二節(jié)：電場能量
屬性和第3部分：電容器和電容學(xué)生可以了解帶電粒子在電場中的運動！
第一節(jié)電場力的性質(zhì)
【基本概念和規(guī)則】
一、電荷和電荷守恒定律
1.點電荷：形狀和大小對研究問題影響可忽略不計的帶電體稱為點電荷。
2.電荷守恒定律
(1)電荷既不產(chǎn)生也不消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一個部分轉(zhuǎn)移到另一部分；轉(zhuǎn)賬過程中，費用總額保持不變。
(2)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。
二、庫侖定律
1.內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與其電荷的乘積成正比，與其距離的平方成反比。力的方向位于它們的連線上。
2、公式：F=kr2(q1q2)，k=9.0109N·m2/C2，稱為靜電力常數(shù)。
3、適用條件：（1）點收費；(2)真空。
三、電場強度
1.含義：描述電場強度和方向的物理量。
2、公式
(1)定義公式：E=q(F)，為向量，單位：N/C或V/m。
(2)點電荷場強：E=kr2(Q)，Q為場源電荷，r為某點到Q的距離。
(3)均勻電場場強：E=d(U)。
3、方向：定義為電場中某一點正電荷所施加的電場力的方向。
四、電場線及特點
1.電場線：電場線是在電場中繪制的方向曲線。曲線上各點的切線方向代表該點電場強度的方向。
2.電場線的特性
(1)電場線從正電荷或無窮大開始，以負電荷或無窮大結(jié)束。
(2)電場線不相交。
(3)相同電場下，電場線越密，場強越大。
(4)電勢沿電場線方向減小。
(5)電場線與等勢面在交點處相互垂直。
3、幾種典型電場的電場線（如圖）
【重要測試點總結(jié)】
考點一對庫侖定律的理解和應(yīng)用
1.理解庫侖定律
(1)F=kr2(q1q2)，r指兩個點電荷之間的距離。對于兩個可以視為點電荷的均勻帶電球體，r是兩個球體中心之間的距離。
(2)當兩個電荷之間的距離r0時，不能將電荷視為點電荷，并且不能將它們之間的靜電力視為無窮大。
2.費用分配
（1）如果兩個相同的帶相同電荷的金屬球接觸，它們的電荷將被平分。
(2)當兩個相同的、不同電荷的金屬球接觸時，它們的電荷會先被中和，然后均分。
考點二電場線與帶電粒子的運動軌跡分析
1.電荷運動軌跡一般與電場線不重合。如果電荷僅受電場力的影響，則滿足以下條件兩者就會重疊：
(1)電場線是直線。
(2)電荷從靜止狀態(tài)釋放出來或具有初速度，初速度的方向與電場線方向平行。
2、從粒子運動軌跡確定粒子運動：
(1)質(zhì)點的受力方向指向曲線內(nèi)側(cè)且與電場線相切。
(2)根據(jù)電場線的密度確定加速度的大小。
(3)根據(jù)電場力所做的正功和負功確定粒子動能的變化。
3、解決此類問題的方法：
（1）《運動與力的二線法》——畫出“速度線”（初始位置處運動軌跡的切線）和“力線”（初始位置處電場線的切線方向）初始位置）。從兩者的角度來分析曲線運動的場景。
（2）“不知道時應(yīng)做三個假設(shè)”——正負電荷、場強方向（或等勢面上電勢的高低）、電荷運動方向分別為問題中三個相互制約的方面。如果已知其中任何一個，就可以分析并確定要求的每一個量；如果三者都不知道（三個未知），就必須用“假設(shè)法”分別討論每種情況。
考點三靜電力作用下的平衡問題
1、解決此類問題的方法和步驟與解決力學(xué)中的平衡問題相同，但增加了靜電力。
2、（1）要解決靜電力作用下的平衡問題，首先要確定研究對象。如果有多個對象相互作用，則應(yīng)根據(jù)問題的含義適當選擇“整體法”或“隔離法”。
(2)均勻電場中電荷所受到的電場力與位置無關(guān)；庫侖力的大小隨著距離的變化而變化。
考點四帶電體的力電綜合問題
解決此類問題的一般思路
【思想方法與技巧】
用對稱法處理場強疊加問題
對稱現(xiàn)象常見于各種物理現(xiàn)象和物理定律中。應(yīng)用對稱性不僅可以幫助我們理解和探索某些基本規(guī)律，還可以幫助我們解決某些具體的物理問題。利用對稱性方法分析解決物理問題，可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算和推導(dǎo)，直接掌握問題的特點，出奇制勝，快速輕松地解決問題。
第二節(jié)電場能的性質(zhì)
【基本概念和規(guī)則】
一、電場力做功和電勢能
1.電場力確實起作用
(1)特點：靜電力所做的功與實際路徑無關(guān)，只與初始和最終位置有關(guān)。
(2)計算方法
W=qEd，僅適用于均勻電場，其中d為沿電場方向的距離。
WAB=qUAB，適用于任何電場。
2.電勢能
(1)定義：電場中電荷的勢能在數(shù)值上等于電荷從該點移動到勢能為零的位置時靜電力所做的功。
(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做功等于電勢能的減少，即WAB=EpA-EpB=-Ep。
(3)電勢能是相對的。
二、電勢、等勢面
1.潛力
(1)定義：電荷在電場中某一點的電勢能與其電荷量的比值。
(3)相對性：電勢是相對的，同一點的電勢根據(jù)零電勢點的選擇而不同。
2、等位面
(1)定義：在電場中具有相同電勢的點所形成的表面。
(2)特點
等勢面上移動電荷時，電場力不起作用。
等勢面必須垂直于電場線，即垂直于場強方向。
電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。
算術(shù)等勢面的密度表示電場的強弱（算術(shù)等勢面越密，電場線越密）。
三、電勢差
1.定義：當電荷在電場中從A點移動到B點時，電場力所做的功WAB與移動電荷的電荷q之比。
3、電位差與電位的關(guān)系：UAB=A-B，UAB=-UBA。
4、電位差與電場強度的關(guān)系
均勻電場中兩點之間的電勢差等于電場強度與兩點沿電場方向的距離的乘積，即UAB=Ed。
特別提醒：電勢和電勢差都是由電場本身決定的，與測試電荷無關(guān)。但電場中各點的電勢與零電位點的選擇有關(guān)，而電勢差與零電位點的選擇無關(guān)。
【重要測試點總結(jié)】
考點一電勢高低及電勢能大小的比較
1.如何比較電勢
(1)根據(jù)電場線方向：沿電場線方向電勢越來越低。
(2)根據(jù)UAB=A-B：若UAB>0，則A>B，若UAB
(3)根據(jù)場源電荷：假設(shè)無窮遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正，負電荷周圍電勢為負；正電荷附近電勢高，負電荷附近電勢低。
2.如何比較電勢能
(1)作業(yè)判斷方法
當電場力做正功時，電勢能減??；當電場力做負功時，電勢能增加（與其他力所做的功無關(guān)）。
(2)電荷電位法
正電荷在電勢較高的地方具有較大的勢能，而負電荷在電勢較低的地方具有較大的勢能。
考點二等勢面與粒子運動軌跡的分析
1、幾種常見典型電場的等勢面比較
2帶電粒子在電場中運動軌跡的分析方法
(1)從軌跡的彎曲方向(軌跡向總外力的方向彎曲)確定力的方向，從而分析電場的方向或電荷的符號；
(2)結(jié)合軌跡、速度方向和靜電力的方向，確定靜電力所做的正、負功，從而確定電勢能、電勢和電勢差等的變化；
(3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化。
考點三公式UEd的拓展應(yīng)用
考點四電場中的功能關(guān)系
1.求電場力做功的幾種方法
(1)按公式W=Flcos計算。該公式僅適用于均勻電場，可轉(zhuǎn)化為W=Eqlcos。
(2)由WAB=qUAB計算得出，該公式適用于任何電場。
(3)根據(jù)電勢能的變化計算：WAB=EpA-EpB。
(4)由動能定理計算：W電場力+W其他力=Ek。
注意：當電荷沿等勢面移動時，電場力不起作用。
2.電場中的函數(shù)關(guān)系
(1)如果只有電場力起作用，則電勢能和動能之和保持不變。
(2)如果只有電場力和重力做功，則電勢能、重力勢能和動能之和保持不變。
(3)除重力和彈簧力外，其他力對物體所做的功等于物體機械能的變化。
(4)一切外力對物體所做的功等于物體動能的變化。
3.解決電場能量問題時常用的基本定律包括動能定理、能量守恒定律和函數(shù)關(guān)系式。
(1)應(yīng)用動能定理解決問題需要研究合外力的功（或總功）。
(2)應(yīng)用能量守恒定律解決問題時，必須注意電勢能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換。
(3)應(yīng)用函數(shù)關(guān)系來解決此類問題，需要明確電場力所做的功與電勢能變化之間的對應(yīng)關(guān)系。
(4)電場力做功過程中機械能不守恒，但機械能和電勢能之和可以守恒。
【思想方法與技巧】
Ex和x圖象的處理方法
1.Ex-x圖像
(1)反映了電場強度隨位移的變化規(guī)律。
(2)E>0表示場強沿x軸正方向；乙
放電：使充電電容器失去電荷的過程。在放電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。
2、電容
3.平行板電容器
(1)影響因素：平行板電容器的電容與面對面積成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩板之間的距離成反比。
2、帶電粒子在電場中的運動
1.加速問題
2、撓度問題
(1)條件分析：帶電粒子不受重力影響，以垂直于電場線方向的速度v0飛入均勻電場。
(2)運動性質(zhì)：勻速曲線運動。
(3)處理方法：采用運動的合成和分解。
沿初速度方向：勻速運動。
沿電場方向：作勻加速運動，初速度為零。
特別提醒：電場中帶電粒子的引力問題
（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除非另有說明或明確暗示，一般不考慮引力（但也不忽略質(zhì)量）。
(2)帶電粒子：如液滴、油滴、灰塵、小球等。除非有說明或明確提示，否則重力不能忽視。
第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動
一、電容器、電容
利用電容的定義和行列式來分析電容相關(guān)量變化的思路
1、確定不變量，分析電壓是否不變或者帶電量是否不變。
(1)保持兩極板與電源連接，使電容器兩極板之間的電壓保持不變。
(2)充電后斷開電源時，電容器所帶電荷量保持不變。
5、分析平行板電容器的動態(tài)變化時，必須把握兩個關(guān)鍵點：
(1)確定不變量：首先需要明確哪些量在動態(tài)變化過程中是不變的。一般是保持電量不變或極板間電壓不變。
(2)適當選擇公式：既要靈活選擇電容的兩個公式來分析電容的變化，又要應(yīng)用E=d(U)來分析極板間電場強度的變化。
【重要考點歸納】
1.運動類型
(1)帶電粒子在均勻電場中以均勻速度做直線運動。
(2)帶電粒子在不同的均勻電場或交變電場中作勻加速、勻減速的往復(fù)運動。
2.思路分析
(1)根據(jù)帶電粒子所受的電場力，利用牛頓第二定律求加速度，結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的運動。
(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化來求解問題。該方法既適用于均勻電場，也適用于非均勻電場。
(3)帶電粒子的往返運動可以分段處理。
考點一平行板電容器的動態(tài)分析
1.基本規(guī)則
假設(shè)粒子的電荷為q，質(zhì)量為m，兩塊平行金屬板之間的電壓為U，板長為l，板間距離為d（忽略重力的影響），那么我們有
【思維方法與技巧】
考點二帶電粒子在電場中的直線運動
1、注重綜合分析（分析力特征和運動特征），找到滿足題目要求所需要的條件。
2、比較通過電場的時間t與交變電場的周期T之間的關(guān)系：
(1)若t (2)如果不滿足上述關(guān)系，則應(yīng)注意分析粒子在電場方向運動的周期性。考點三帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
1.采用截補法計算電場強度
由于帶電體的不規(guī)則性，很難直接求解產(chǎn)生的電場強度。如果采用割或補的方法，使其具有一定的對稱性，問題就可以得到簡化。
2.求解電場中圓周運動的等效方法
1、帶電粒子在均勻電場和重力場組成的復(fù)合場中作圓周運動問題是一類重要且典型的問題。對于此類問題，如果采用常規(guī)方法求解，過程復(fù)雜，計算量大。如果用“等價法”來解決問題，過程往往會更簡單。
2、用等效方法求解電場中圓周運動問題的思路：
(1)求重力與電場力的合力F，并將該合力視為“等效重力”。
(2)將a=m(F組合)視為“等效重力加速度”。
(3)將重力場中物體的圓周運動規(guī)律轉(zhuǎn)移到等效重力場中進行分析求解。
高樓拔地而起。想要學(xué)好物理，就必須有足夠的基礎(chǔ)知識。因此，老師會不時更新基礎(chǔ)物理知識的總結(jié)，以幫助學(xué)生。如果有任何疑問，可以私信我，老師很樂意為您提供幫助。