高中物理靜電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)(高中物理靜電場(chǎng)經(jīng)典題和解析)
今日知識(shí)清單，靜電場(chǎng)測(cè)試要點(diǎn)總結(jié)第一節(jié)：電場(chǎng)力的本質(zhì)，第二節(jié)：電場(chǎng)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)！
第一節(jié)電場(chǎng)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(duì)研究問(wèn)題影響可忽略不計(jì)的帶電體稱(chēng)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(guò)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(kù)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(chēng)為靜電力常數(shù)。
3、適用條件：（1）點(diǎn)收費(fèi)；(2)真空。
三、電場(chǎng)強(qiáng)度
1.含義：描述電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)：E=kr2(Q)，Q為場(chǎng)源電荷，r為某點(diǎn)到Q的距離。
(3)均勻電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)：E=d(U)。
3、方向：定義為電場(chǎng)中某一點(diǎn)正電荷所施加的電場(chǎng)力的方向。
四、電場(chǎng)線及特點(diǎn)
1.電場(chǎng)線：電場(chǎng)線是在電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度的方向。
2.電場(chǎng)線的特性
(1)電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮大開(kāi)始，以負(fù)電荷或無(wú)窮大結(jié)束。
(2)電場(chǎng)線不相交。
(3)相同電場(chǎng)下，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大。
(4)電勢(shì)沿電場(chǎng)線方向減小。
(5)電場(chǎng)線與等勢(shì)面在交點(diǎn)處相互垂直。
3、幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線（如圖）
【重要測(cè)試點(diǎn)總結(jié)】
考點(diǎn)一對(duì)庫(kù)侖定律的理解和應(yīng)用
1.理解庫(kù)侖定律
(1)F=kr2(q1q2)，r指兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離。對(duì)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(wú)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(huì)先被中和，然后均分。
考點(diǎn)二電場(chǎng)線與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分析
1.電荷運(yùn)動(dòng)軌跡一般與電場(chǎng)線不重合。如果電荷僅受電場(chǎng)力的影響，則滿(mǎn)足以下條件兩者就會(huì)重疊：
(1)電場(chǎng)線是直線。
(2)電荷從靜止?fàn)顟B(tài)釋放出來(lái)或具有初速度，初速度的方向與電場(chǎng)線方向平行。
2、從粒子運(yùn)動(dòng)軌跡確定粒子運(yùn)動(dòng)：
(1)質(zhì)點(diǎn)的受力方向指向曲線內(nèi)側(cè)且與電場(chǎng)線相切。
(2)根據(jù)電場(chǎng)線的密度確定加速度的大小。
(3)根據(jù)電場(chǎng)力所做的正功和負(fù)功確定粒子動(dòng)能的變化。
3、解決此類(lèi)問(wèn)題的方法：
（1）《運(yùn)動(dòng)與力的二線法》——畫(huà)出“速度線”（初始位置處運(yùn)動(dòng)軌跡的切線）和“力線”（初始位置處電場(chǎng)線的切線方向）初始位置）。從兩者的角度來(lái)分析曲線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景。
（2）“不知道時(shí)應(yīng)做三個(gè)假設(shè)”——正負(fù)電荷、場(chǎng)強(qiáng)方向（或等勢(shì)面上電勢(shì)的高低）、電荷運(yùn)動(dòng)方向分別為問(wèn)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(wèn)題
1、解決此類(lèi)問(wèn)題的方法和步驟與解決力學(xué)中的平衡問(wèn)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(wèn)題，首先要確定研究對(duì)象。如果有多個(gè)對(duì)象相互作用，則應(yīng)根據(jù)問(wèn)題的含義適當(dāng)選擇“整體法”或“隔離法”。
(2)均勻電場(chǎng)中電荷所受到的電場(chǎng)力與位置無(wú)關(guān)；庫(kù)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(wèn)題
解決此類(lèi)問(wèn)題的一般思路
【思想方法與技巧】
用對(duì)稱(chēng)法處理場(chǎng)強(qiáng)疊加問(wèn)題
對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象常見(jiàn)于各種物理現(xiàn)象和物理定律中。應(yīng)用對(duì)稱(chēng)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(wèn)題。利用對(duì)稱(chēng)性方法分析解決物理問(wèn)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(wèn)題的特點(diǎn)，出奇制勝，快速輕松地解決問(wèn)題。
第二節(jié)電場(chǎng)能的性質(zhì)
【基本概念和規(guī)則】
一、電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能
1.電場(chǎng)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(wú)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(chǎng)，其中d為沿電場(chǎng)方向的距離。
WAB=qUAB，適用于任何電場(chǎng)。
2.電勢(shì)能
(1)定義：電場(chǎng)中電荷的勢(shì)能在數(shù)值上等于電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到勢(shì)能為零的位置時(shí)靜電力所做的功。
(2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做功等于電勢(shì)能的減少，即WAB=EpA-EpB=-Ep。
(3)電勢(shì)能是相對(duì)的。
二、電勢(shì)、等勢(shì)面
1.潛力
(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值。
(3)相對(duì)性：電勢(shì)是相對(duì)的，同一點(diǎn)的電勢(shì)根據(jù)零電勢(shì)點(diǎn)的選擇而不同。
2、等位面
(1)定義：在電場(chǎng)中具有相同電勢(shì)的點(diǎn)所形成的表面。
(2)特點(diǎn)
等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不起作用。
等勢(shì)面必須垂直于電場(chǎng)線，即垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向。
電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。
算術(shù)等勢(shì)面的密度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱（算術(shù)等勢(shì)面越密，電場(chǎng)線越密）。
三、電勢(shì)差
1.定義：當(dāng)電荷在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB與移動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
均勻電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積，即UAB=Ed。
特別提醒：電勢(shì)和電勢(shì)差都是由電場(chǎng)本身決定的，與測(cè)試電荷無(wú)關(guān)。但電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)與零電位點(diǎn)的選擇有關(guān)，而電勢(shì)差與零電位點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。
【重要測(cè)試點(diǎn)總結(jié)】
考點(diǎn)一電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較
1.如何比較電勢(shì)
(1)根據(jù)電場(chǎng)線方向：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低。
(2)根據(jù)UAB=A-B：若UAB>0，則A>B，若UAB
(3)根據(jù)場(chǎng)源電荷：假設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周?chē)妱?shì)為正，負(fù)電荷周?chē)妱?shì)為負(fù)；正電荷附近電勢(shì)高，負(fù)電荷附近電勢(shì)低。
2.如何比較電勢(shì)能
(1)作業(yè)判斷方法
當(dāng)電場(chǎng)力做正功時(shí)，電勢(shì)能減小；當(dāng)電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，電勢(shì)能增加（與其他力所做的功無(wú)關(guān)）。
正電荷在電勢(shì)較高的地方具有較大的勢(shì)能，而負(fù)電荷在電勢(shì)較低的地方具有較大的勢(shì)能。
考點(diǎn)二等勢(shì)面與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的分析
1、幾種常見(jiàn)典型電場(chǎng)的等勢(shì)面比較
2帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(chǎng)的方向或電荷的符號(hào)；
(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(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差等的變化；
(3)根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化。
考點(diǎn)三公式UEd的拓展應(yīng)用
考點(diǎn)四電場(chǎng)中的功能關(guān)系
1.求電場(chǎng)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(chǎng)，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(chǎng)。
(3)根據(jù)電勢(shì)能的變化計(jì)算：WAB=EpA-EpB。
(4)由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場(chǎng)力+W其他力=Ek。
注意：當(dāng)電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不起作用。
2.電場(chǎng)中的函數(shù)關(guān)系
(1)如果只有電場(chǎng)力起作用，則電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變。
(2)如果只有電場(chǎng)力和重力做功，則電勢(shì)能、重力勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變。
(3)除重力和彈簧力外，其他力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化。
(4)一切外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。
3.解決電場(chǎng)能量問(wèn)題時(shí)常用的基本定律包括動(dòng)能定理、能量守恒定律和函數(shù)關(guān)系式。
(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解決問(wèn)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(wèn)題時(shí)，必須注意電勢(shì)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(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題，需要明確電場(chǎng)力所做的功與電勢(shì)能變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(4)電場(chǎng)力做功過(guò)程中機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能和電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度隨位移的變化規(guī)律。
(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；乙
放電：使充電電容器失去電荷的過(guò)程。在放電過(guò)程中，電場(chǎng)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(duì)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.加速問(wèn)題
2、撓度問(wèn)題
(1)條件分析：帶電粒子不受重力影響，以垂直于電場(chǎng)線方向的速度v0飛入均勻電場(chǎng)。
(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻速曲線運(yùn)動(dòng)。
(3)處理方法：采用運(yùn)動(dòng)的合成和分解。
沿初速度方向：勻速運(yùn)動(dòng)。
沿電場(chǎng)方向：作勻加速運(yùn)動(dòng)，初速度為零。
特別提醒：電場(chǎng)中帶電粒子的引力問(wèn)題
（1）基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除非另有說(shuō)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(shuō)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
一、電容器、電容
利用電容的定義和行列式來(lái)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(kāi)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(dòng)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(dòng)態(tài)變化過(guò)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(lái)分析電容的變化，又要應(yīng)用E=d(U)來(lái)分析極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。
【重要考點(diǎn)歸納】
1.運(yùn)動(dòng)類(lèi)型
(1)帶電粒子在均勻電場(chǎng)中以均勻速度做直線運(yùn)動(dòng)。
(2)帶電粒子在不同的均勻電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中作勻加速、勻減速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.思路分析
(1)根據(jù)帶電粒子所受的電場(chǎng)力，利用牛頓第二定律求加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。
(2)根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化來(lái)求解問(wèn)題。該方法既適用于均勻電場(chǎng)，也適用于非均勻電場(chǎng)。
(3)帶電粒子的往返運(yùn)動(dòng)可以分段處理。
考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)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(zhǎng)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(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)
1、注重綜合分析（分析力特征和運(yùn)動(dòng)特征），找到滿(mǎn)足題目要求所需要的條件。
2、比較通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間t與交變電場(chǎng)的周期T之間的關(guān)系：
(1)若t (2)如果不滿(mǎn)足上述關(guān)系，則應(yīng)注意分析粒子在電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的周期性。考點(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
1.采用截補(bǔ)法計(jì)算電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度。如果采用割或補(bǔ)的方法，使其具有一定的對(duì)稱(chēng)性，問(wèn)題就可以得到簡(jiǎn)化。
2.求解電場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的等效方法
1、帶電粒子在均勻電場(chǎng)和重力場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是一類(lèi)重要且典型的問(wèn)題。對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題，如果采用常規(guī)方法求解，過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算量大。如果用“等價(jià)法”來(lái)解決問(wèn)題，過(guò)程往往會(huì)更簡(jiǎn)單。
2、用等效方法求解電場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思路：
(1)求重力與電場(chǎng)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(chǎng)中物體的圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)移到等效重力場(chǎng)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(shí)。因此，老師會(huì)不時(shí)更新基礎(chǔ)物理知識(shí)的總結(jié)，以幫助學(xué)生。如果有任何疑問(wèn)，可以私信我，老師很樂(lè)意為您提供幫助。