高中物理选修3-1知识点一、电荷 电荷守恒定律 点电荷 Ⅰ
⑴自然界中只存在正、负两种电荷,电荷在它的周围空间形成电场,电荷间的相互作用
力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电荷量。单位是库仑,用C表示。基本电荷
.比荷=1.76×1011.
⑵使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种:①摩擦起电 ②接触带电
③感应起电。
⑶电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的
这一部分转移到另一个部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变
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,这叫做电荷守恒定
律。带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时,这
样的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。二、库仑定律 Ⅱ
在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的
平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,数学表达式为,其中比例常数
叫静电力常量,.库仑定律的适用条件是(a)真空,(b)点电荷。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。三、静电场 电场线 Ⅰ
静止电荷产生的电场,称为静电场。
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弱度。
电场线的特点:(a)始于正电荷
(或无穷远),终止负电荷(或无穷远);(b)任意两条电场线都不相交。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。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。四、电场强度 点电荷的电场 Ⅱ⑴电场的最基本的性质之一,是对放入其中的电荷有电场力的作用。电场的这种性质用电
场强度来描述。在电场中放入一个检验电荷,它所受到的电场力跟它所带电
量的比值叫做这个位置上的电场强度,定义式是,场强是矢量,单位:
。规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向,负电荷受电场力的方向与该点的场强
方向相反。电场强度的大小、方向是由电场本身决定的,是客观存在的,与放不放检验电荷,
以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关,既不能认为与成正比,也不
能认为与成反比。
点电荷场强的计算式要区别场强的定义式与点电荷场强的计算式,前者适用于任何电场,后者只
适用于真空(或空气)中点电荷形成的电场。五、电势能 电势 等势面 Ⅰ
电势能由电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。
电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能和零点。
由于电势能具有相对性,所以实际的应用意义并不大。而经常应用的是电势能的变化
。电场力对电荷做功,电荷的电势能减少,电荷克服电场力做功,电荷的电势能增加,
电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值,这常是判断电荷电势能如何变化的依
据。电场力对电荷做功的计算公式:,此公式适用于任何电场。电场力做功与路径
无关,由起始和终了位置的电势差决定。
电势是描述电场的能的性质的物理量。在电场中某位置放一个检验电荷,若它具有的电势能为Ep,则比值叫做该位
置的电势。定义式为:,单位是V(伏特)。电势也具有相对性,通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势(对同一电场,电势
能及电势的零点选取是一致的)这样选取零电势点之后,可以得出正电荷形成的电场中
各点的电势均为正值,负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。
电势相等的点组成的面叫等势面。等势面的特点:
(a)等势面上各点的电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功。(b)等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势
面。(c)规定:画等势面(或线)时,相邻的两等势面(或线)间的电势差相等。这样,在等
势面(线)密处场强较大,等势面(线)疏处场强小。六、电势差 Ⅱ
电场中两点的电势之差叫电势差,也叫电压。依教材要求,电势差都取绝对值,知道
了电势差的绝对值,要比较哪个点的电势高,需根据电场力对电荷做功的正负判断,或
者是由这两点在电场线上的位置判断。设电场中A点的电势为,B点的电势为,则AB间电势差表示为:UAB=-
,又WAB=qUAB,所以UAB=.七、匀强电场中电势差和电场强度的关系 Ⅰ
场强方向处处相同,场强大小处处相等的区域称为匀强电场,匀强电场中的电场线是
等距的平行线,平行正对的两金属板带等量异种电荷后,在两极之间除边缘外就是匀强
电场。
在匀强电场中电势差与场强之间的关系是,即:匀强电场中两点间的电势差等于电
场与这两点沿电场方向的距离的乘积,公式中的是沿场强方向上的距离。其关系也
可写做:E=.
在匀强电场中平行线段上的电势差与线段长度成正比八、带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ
⑴带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基
本相同:先分析受力情况,再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速,是直线还
是曲线),然后选用恰当的规律解题。
⑵在对带电粒子进行受力分析时,要注意两点:
a
要掌握电场力的特点。如电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关,还与带电
粒子的电量和电性有关;在匀强电场中,带电粒子所受电场力处处是恒力;在非匀强电
场中,同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同。
b
是否考虑重力要依据具体情况而定:基本粒子:如电子、质子、粒子、离子等除有
要说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。带电颗粒:如液滴
、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。
⑶带电粒子的加速(含偏转过程中速度大小的变化)过程是其他形式的能和功能之间的转
化过程。解决这类问题,可以用动能定理,也可以用能量守恒定律。如选用动能定理,则要分清哪些力做功?做正功还是负功?是恒力功还是变力功?若电
场力是变力,则电场力的功必须表达成,还要确定初态动能和末态动能(或初、末
态间的动能增量)如选用能量守恒定律,则要分清有哪些形式的能在变化?怎样变化(是增加还是减少)
?能量守恒的表达形式有:
a 初态和末态的总能量(代数和)相等,即;
b 某种形式的能量减少一定等于其它形式能量的增加,即
c 各种形式的能量的增量的代数和;
⑷带电粒子在匀强电场中类平抛的偏转问题。如果带电粒子以初速度v0垂直于场强方向射入匀强电场,不计重力,电场力使带电粒子
产生加速度,作类平抛运动,分析时,仍采用力学中分析平抛运动的方法:把运动分解
为垂直于电场方向上的一个分运动——匀速直线运动:,;另一个是平行于场
强方向上的分运动——匀加速运>>收起