高中物理静电场知识点(高中物理静电场经典题和解析)

今日知识清单，静电场测试要点总结第一节：电场力的本质，第二节：电场能量

属性和第3部分：电容器和电容学生可以了解带电粒子在电场中的运动！

第一节电场力的性质

【基本概念和规则】

一、电荷和电荷守恒定律

1.点电荷：形状和大小对研究问题影响可忽略不计的带电体称为点电荷。

2.电荷守恒定律

(1)电荷既不产生也不消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一个部分转移到另一部分；转账过程中，费用总额保持不变。

(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。

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其电荷的乘积成正比，与其距离的平方成反比。力的方向位于它们的连线上。

2、公式：F=kr2(q1q2)，k=9.0109N·m2/C2，称为静电力常数。

3、适用条件：（1）点收费；(2)真空。

三、电场强度

1.含义：描述电场强度和方向的物理量。

2、公式

(1)定义公式：E=q(F)，为向量，单位：N/C或V/m。

(2)点电荷场强：E=kr2(Q)，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离。

(3)均匀电场场强：E=d(U)。

3、方向：定义为电场中某一点正电荷所施加的电场力的方向。

四、电场线及特点

1.电场线：电场线是在电场中绘制的方向曲线。曲线上各点的切线方向代表该点电场强度的方向。

2.电场线的特性

(1)电场线从正电荷或无穷大开始，以负电荷或无穷大结束。

(2)电场线不相交。

(3)相同电场下，电场线越密，场强越大。

(4)电势沿电场线方向减小。

(5)电场线与等势面在交点处相互垂直。

3、几种典型电场的电场线（如图）

【重要测试点总结】

考点一对库仑定律的理解和应用

1.理解库仑定律

(1)F=kr2(q1q2)，r指两个点电荷之间的距离。对于两个可以视为点电荷的均匀带电球体，r是两个球体中心之间的距离。

(2)当两个电荷之间的距离r0时，不能将电荷视为点电荷，并且不能将它们之间的静电力视为无穷大。

2.费用分配

（1）如果两个相同的带相同电荷的金属球接触，它们的电荷将被平分。

(2)当两个相同的、不同电荷的金属球接触时，它们的电荷会先被中和，然后均分。

考点二电场线与带电粒子的运动轨迹分析

1.电荷运动轨迹一般与电场线不重合。如果电荷仅受电场力的影响，则满足以下条件两者就会重叠：

(1)电场线是直线。

(2)电荷从静止状态释放出来或具有初速度，初速度的方向与电场线方向平行。

2、从粒子运动轨迹确定粒子运动：

(1)质点的受力方向指向曲线内侧且与电场线相切。

(2)根据电场线的密度确定加速度的大小。

(3)根据电场力所做的正功和负功确定粒子动能的变化。

3、解决此类问题的方法：

（1）《运动与力的二线法》——画出“速度线”（初始位置处运动轨迹的切线）和“力线”（初始位置处电场线的切线方向）初始位置）。从两者的角度来分析曲线运动的场景。

（2）“不知道时应做三个假设”——正负电荷、场强方向（或等势面上电势的高低）、电荷运动方向分别为问题中三个相互制约的方面。如果已知其中任何一个，就可以分析并确定要求的每一个量；如果三者都不知道（三个未知），就必须用“假设法”分别讨论每种情况。

考点三静电力作用下的平衡问题

1、解决此类问题的方法和步骤与解决力学中的平衡问题相同，但增加了静电力。

2、（1）要解决静电力作用下的平衡问题，首先要确定研究对象。如果有多个对象相互作用，则应根据问题的含义适当选择“整体法”或“隔离法”。

(2)均匀电场中电荷所受到的电场力与位置无关；库仑力的大小随着距离的变化而变化。

考点四带电体的力电综合问题

解决此类问题的一般思路

【思想方法与技巧】

用对称法处理场强叠加问题

对称现象常见于各种物理现象和物理定律中。应用对称性不仅可以帮助我们理解和探索某些基本规律，还可以帮助我们解决某些具体的物理问题。利用对称性方法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学计算和推导，直接掌握问题的特点，出奇制胜，快速轻松地解决问题。

第二节电场能的性质

【基本概念和规则】

一、电场力做功和电势能

1.电场力确实起作用

(1)特点：静电力所做的功与实际路径无关，只与初始和最终位置有关。

(2)计算方法

W=qEd，仅适用于均匀电场，其中d为沿电场方向的距离。

WAB=qUAB，适用于任何电场。

2.电势能

(1)定义：电场中电荷的势能在数值上等于电荷从该点移动到势能为零的位置时静电力所做的功。

(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做功等于电势能的减少，即WAB=EpA-EpB=-Ep。

(3)电势能是相对的。

二、电势、等势面

1.潜力

(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与其电荷量的比值。

(3)相对性：电势是相对的，同一点的电势根据零电势点的选择而不同。

2、等位面

(1)定义：在电场中具有相同电势的点所形成的表面。

(2)特点

等势面上移动电荷时，电场力不起作用。

等势面必须垂直于电场线，即垂直于场强方向。

电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

算术等势面的密度表示电场的强弱（算术等势面越密，电场线越密）。

三、电势差

1.定义：当电荷在电场中从A点移动到B点时，电场力所做的功WAB与移动电荷的电荷q之比。

3、电位差与电位的关系：UAB=A-B，UAB=-UBA。

4、电位差与电场强度的关系

均匀电场中两点之间的电势差等于电场强度与两点沿电场方向的距离的乘积，即UAB=Ed。

特别提醒：电势和电势差都是由电场本身决定的，与测试电荷无关。但电场中各点的电势与零电位点的选择有关，而电势差与零电位点的选择无关。

【重要测试点总结】

考点一电势高低及电势能大小的比较

1.如何比较电势

(1)根据电场线方向：沿电场线方向电势越来越低。

(2)根据UAB=A-B：若UAB>0，则A>B，若UAB

(3)根据场源电荷：假设无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负；正电荷附近电势高，负电荷附近电势低。

2.如何比较电势能

(1)作业判断方法

当电场力做正功时，电势能减小；当电场力做负功时，电势能增加（与其他力所做的功无关）。

(2)电荷电位法

正电荷在电势较高的地方具有较大的势能，而负电荷在电势较低的地方具有较大的势能。

考点二等势面与粒子运动轨迹的分析

1、几种常见典型电场的等势面比较

2带电粒子在电场中运动轨迹的分析方法

(1)从轨迹的弯曲方向(轨迹向总外力的方向弯曲)确定力的方向，从而分析电场的方向或电荷的符号；

(2)结合轨迹、速度方向和静电力的方向，确定静电力所做的正、负功，从而确定电势能、电势和电势差等的变化；

(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化。

考点三公式UEd的拓展应用

考点四电场中的功能关系

1.求电场力做功的几种方法

(1)按公式W=Flcos计算。该公式仅适用于均匀电场，可转化为W=Eqlcos。

(2)由WAB=qUAB计算得出，该公式适用于任何电场。

(3)根据电势能的变化计算：WAB=EpA-EpB。

(4)由动能定理计算：W电场力+W其他力=Ek。

注意：当电荷沿等势面移动时，电场力不起作用。

2.电场中的函数关系

(1)如果只有电场力起作用，则电势能和动能之和保持不变。

(2)如果只有电场力和重力做功，则电势能、重力势能和动能之和保持不变。

(3)除重力和弹簧力外，其他力对物体所做的功等于物体机械能的变化。

(4)一切外力对物体所做的功等于物体动能的变化。

3.解决电场能量问题时常用的基本定律包括动能定理、能量守恒定律和函数关系式。

(1)应用动能定理解决问题需要研究合外力的功（或总功）。

(2)应用能量守恒定律解决问题时，必须注意电势能与其他形式能量之间的转换。

(3)应用函数关系来解决此类问题，需要明确电场力所做的功与电势能变化之间的对应关系。

(4)电场力做功过程中机械能不守恒，但机械能和电势能之和可以守恒。

【思想方法与技巧】

Ex和x图象的处理方法

1.Ex-x图像

(1)反映了电场强度随位移的变化规律。

(2)E>0表示场强沿x轴正方向；乙

放电：使充电电容器失去电荷的过程。在放电过程中，电场能转化为其他形式的能量。

2、电容

3.平行板电容器

(1)影响因素：平行板电容器的电容与面对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板之间的距离成反比。

2、带电粒子在电场中的运动

1.加速问题

2、挠度问题

(1)条件分析：带电粒子不受重力影响，以垂直于电场线方向的速度v0飞入均匀电场。

(2)运动性质：匀速曲线运动。

(3)处理方法：采用运动的合成和分解。

沿初速度方向：匀速运动。

沿电场方向：作匀加速运动，初速度为零。

特别提醒：电场中带电粒子的引力问题

（1）基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除非另有说明或明确暗示，一般不考虑引力（但也不忽略质量）。

(2)带电粒子：如液滴、油滴、灰尘、小球等。除非有说明或明确提示，否则重力不能忽视。

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

利用电容的定义和行列式来分析电容相关量变化的思路

1、确定不变量，分析电压是否不变或者带电量是否不变。

(1)保持两极板与电源连接，使电容器两极板之间的电压保持不变。

(2)充电后断开电源时，电容器所带电荷量保持不变。

5、分析平行板电容器的动态变化时，必须把握两个关键点：

(1)确定不变量：首先需要明确哪些量在动态变化过程中是不变的。一般是保持电量不变或极板间电压不变。

(2)适当选择公式：既要灵活选择电容的两个公式来分析电容的变化，又要应用E=d(U)来分析极板间电场强度的变化。

【重要考点归纳】

1.运动类型

(1)带电粒子在均匀电场中以均匀速度做直线运动。

(2)带电粒子在不同的均匀电场或交变电场中作匀加速、匀减速的往复运动。

2.思路分析

(1)根据带电粒子所受的电场力，利用牛顿第二定律求加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动。

(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化来求解问题。该方法既适用于均匀电场，也适用于非均匀电场。

(3)带电粒子的往返运动可以分段处理。

考点一平行板电容器的动态分析

1.基本规则

假设粒子的电荷为q，质量为m，两块平行金属板之间的电压为U，板长为l，板间距离为d（忽略重力的影响），那么我们有

【思维方法与技巧】

考点二带电粒子在电场中的直线运动

1、注重综合分析（分析力特征和运动特征），找到满足题目要求所需要的条件。

2、比较通过电场的时间t与交变电场的周期T之间的关系：

(1)若t

(2)如果不满足上述关系，则应注意分析粒子在电场方向运动的周期性。

考点三带电粒子在电场中的偏转

1.采用截补法计算电场强度

由于带电体的不规则性，很难直接求解产生的电场强度。如果采用割或补的方法，使其具有一定的对称性，问题就可以得到简化。

2.求解电场中圆周运动的等效方法

1、带电粒子在均匀电场和重力场组成的复合场中作圆周运动问题是一类重要且典型的问题。对于此类问题，如果采用常规方法求解，过程复杂，计算量大。如果用“等价法”来解决问题，过程往往会更简单。

2、用等效方法求解电场中圆周运动问题的思路：

(1)求重力与电场力的合力F，并将该合力视为“等效重力”。

(2)将a=m(F组合)视为“等效重力加速度”。

(3)将重力场中物体的圆周运动规律转移到等效重力场中进行分析求解。

高楼拔地而起。想要学好物理，就必须有足够的基础知识。因此，老师会不时更新基础物理知识的总结，以帮助学生。如果有任何疑问，可以私信我，老师很乐意为您提供帮助。