高中物理靜電場知識點(diǎn)(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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)電荷：形狀和大小對研究問題影響可忽略不計(jì)的帶電體稱為點(diǎn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分；轉(zhuǎn)賬過程中，費(fèi)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(gè)靜止點(diǎn)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(diǎn)收費(fèi)；(2)真空。
三、電場強(qiáng)度
1.含義：描述電場強(qiáng)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(diǎn)電荷場強(qiáng)：E=kr2(Q)，Q為場源電荷，r為某點(diǎn)到Q的距離。
(3)均勻電場場強(qiáng)：E=d(U)。
3、方向：定義為電場中某一點(diǎn)正電荷所施加的電場力的方向。
四、電場線及特點(diǎn)
1.電場線：電場線是在電場中繪制的方向曲線。曲線上各點(diǎn)的切線方向代表該點(diǎn)電場強(qiáng)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(fù)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(qiáng)越大。
(4)電勢沿電場線方向減小。
(5)電場線與等勢面在交點(diǎn)處相互垂直。
3、幾種典型電場的電場線（如圖）
【重要測試點(diǎn)總結(jié)】
考點(diǎn)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(gè)點(diǎn)電荷之間的距離。對于兩個(gè)可以視為點(diǎn)電荷的均勻帶電球體，r是兩個(gè)球體中心之間的距離。
(2)當(dāng)兩個(gè)電荷之間的距離r0時(shí)，不能將電荷視為點(diǎn)電荷，并且不能將它們之間的靜電力視為無窮大。
2.費(fèi)用分配
（1）如果兩個(gè)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(dāng)兩個(gè)相同的、不同電荷的金屬球接觸時(shí)，它們的電荷會先被中和，然后均分。
考點(diǎn)二電場線與帶電粒子的運(yùn)動軌跡分析
1.電荷運(yùn)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?fàn)顟B(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(yùn)動軌跡確定粒子運(yùn)動：
(1)質(zhì)點(diǎn)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(fù)功確定粒子動能的變化。
3、解決此類問題的方法：
（1）《運(yùn)動與力的二線法》——畫出“速度線”（初始位置處運(yùn)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(yùn)動的場景。
（2）“不知道時(shí)應(yīng)做三個(gè)假設(shè)”——正負(fù)電荷、場強(qiáng)方向（或等勢面上電勢的高低）、電荷運(yùn)動方向分別為問題中三個(gè)相互制約的方面。如果已知其中任何一個(gè)，就可以分析并確定要求的每一個(gè)量；如果三者都不知道（三個(gè)未知），就必須用“假設(shè)法”分別討論每種情況。
考點(diǎn)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(gè)對象相互作用，則應(yīng)根據(jù)問題的含義適當(dāng)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(diǎn)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(qiáng)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(jì)算和推導(dǎo)，直接掌握問題的特點(diǎn)，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(shí)起作用
(1)特點(diǎn)：靜電力所做的功與實(shí)際路徑無關(guān)，只與初始和最終位置有關(guān)。
(2)計(jì)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(diǎn)移動到勢能為零的位置時(shí)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(diǎn)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(diǎn)的電勢根據(jù)零電勢點(diǎn)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(diǎn)所形成的表面。
(2)特點(diǎn)
等勢面上移動電荷時(shí)，電場力不起作用。
等勢面必須垂直于電場線，即垂直于場強(qiáng)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(qiáng)弱（算術(shù)等勢面越密，電場線越密）。
三、電勢差
1.定義：當(dāng)電荷在電場中從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)時(shí)，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(qiáng)度的關(guān)系
均勻電場中兩點(diǎn)之間的電勢差等于電場強(qiáng)度與兩點(diǎn)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(diǎn)的電勢與零電位點(diǎn)的選擇有關(guān)，而電勢差與零電位點(diǎn)的選擇無關(guān)。
【重要測試點(diǎn)總結(jié)】
考點(diǎn)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(yuǎn)處電勢為零，正電荷周圍電勢為正，負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)；正電荷附近電勢高，負(fù)電荷附近電勢低。
2.如何比較電勢能
(1)作業(yè)判斷方法
當(dāng)電場力做正功時(shí)，電勢能減??；當(dāng)電場力做負(fù)功時(shí)，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(fù)電荷在電勢較低的地方具有較大的勢能。
考點(diǎn)二等勢面與粒子運(yùn)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(yùn)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(fù)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(diǎn)三公式UEd的拓展應(yīng)用
考點(diǎn)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(jì)算。該公式僅適用于均勻電場，可轉(zhuǎn)化為W=Eqlcos。
(2)由WAB=qUAB計(jì)算得出，該公式適用于任何電場。
(3)根據(jù)電勢能的變化計(jì)算：WAB=EpA-EpB。
(4)由動能定理計(jì)算：W電場力+W其他力=Ek。
注意：當(dāng)電荷沿等勢面移動時(shí)，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(jī)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(shí)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(shí)，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(jī)械能不守恒，但機(jī)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(qiáng)度隨位移的變化規(guī)律。
(2)E>0表示場強(qiáng)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(yùn)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(yùn)動性質(zhì)：勻速曲線運(yùn)動。
(3)處理方法：采用運(yùn)動的合成和分解。
沿初速度方向：勻速運(yùn)動。
沿電場方向：作勻加速運(yùn)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(yùn)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(shí)，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(shí)，必須把握兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
(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(dāng)選擇公式：既要靈活選擇電容的兩個(gè)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(qiáng)度的變化。
【重要考點(diǎn)歸納】
1.運(yùn)動類型
(1)帶電粒子在均勻電場中以均勻速度做直線運(yùn)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(yùn)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(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)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(yùn)動可以分段處理。
考點(diǎn)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(diǎn)二帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動
1、注重綜合分析（分析力特征和運(yùn)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(shí)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(yùn)動的周期性。考點(diǎn)三帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
1.采用截補(bǔ)法計(jì)算電場強(qiáng)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(qiáng)度。如果采用割或補(bǔ)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(yùn)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(yùn)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(jì)算量大。如果用“等價(jià)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(yùn)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(yùn)動規(guī)律轉(zhuǎn)移到等效重力場中進(jìn)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(shí)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。