#高中物理#
板塊1:電場力的性質
一、庫侖力作用下的平衡問題
1.解決平衡問題應注意三點
(1)明確庫侖定律的適用條件;
(2)知道完全相同的帶電小球接觸時電荷量的分配規律;
(3)進行受力分析,靈活應用平衡條件.
2.在同一直線上三個自由點電荷的平衡問題
(1)條件:兩個點電荷在第三個點電荷處的合電場強度為零,或每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等,方向相反.
(2)規律
「三點共線」——三個點電荷分布在同一條直線上;
「兩同夾異」——正、負電荷相互間隔;
「兩大夾小」——中間電荷的電荷量最小;
「近小遠大」——中間電荷靠近電荷量較小的電荷.
二、電場強度的疊加與計算
1.電場強度三個表達式的比較
2.電場強度的疊加
(1)疊加原理:多個電荷在空間某處產生的電場為各電荷在該處所產生的電場強度的矢量和.(2)運算法則:平行四邊形定則.
3.計算電場強度常用的五種方法
(1)電場疊加合成法.
(2)平衡條件求解法.
(3)對稱法.
(4)補償法.
(5)等效法.
(6)微元法
三、電場線的理解與應用
1.電場線的三個特點
(1)電場線從正電荷或無限遠處出發,終止於無限遠或負電荷處;
(2)電場線在電場中不相交;
(3)在同一幅圖中,電場強度較大的地方電場線較密,電場強度較小的地方電場線較疏.
2.六種典型電場的電場線
3.兩種等量點電荷的電場
四、電場中的E-x圖象
1.幾種常見的E-x圖象
(1)點電荷的E-x圖象
正點電荷及負點電荷的電場強度E隨坐標x變化關係的圖象大致如圖所示.
(2)兩個等量異種點電荷的E-x圖象
①兩電荷連線上的E-x圖象如圖甲所示.
②兩電荷連線的中垂線上的E-y圖象如圖乙所示.
(3)兩個等量同種點電荷的E-x圖象
2.E-x圖象特點
(1)反映了電場強度隨位移變化的規律.
(2)E>0表示電場強度沿x軸正方向;E<0表示電場強度沿x軸負方向.
(3)圖線與x軸圍成的「面積」表示電勢差,「面積」大小表示電勢差大小,兩點的電勢高低根據電場方向判定.
板塊2:電場能得性質
一、電勢高低與電勢能大小的判斷
1.電勢高低的判斷
2.電勢能大小的判斷
二、電場中的φ-x圖象
1.幾種常見的φ-x圖象
(1)點電荷的φ-x圖象(取無限遠處電勢為零)
①正點電荷的φ-x圖象如圖甲所示;
②負點電荷的φ-x圖象如圖乙所示.
(2)兩個等量異種電荷連線上的φ-x圖象,如圖所示.
(3)兩個等量同種電荷的φ-x圖象
①兩正電荷連線上的φ-x圖象如圖甲所示.
②兩正電荷連線的中垂線上的φ-y圖象如圖乙所示.
2.φ-x圖象特點及應用
(1)電場強度的大小等於φ-x圖線的斜率大小,電場強度為零處,φ-x圖線存在極值,其切線的斜率為零.
(2)在φ-x圖象中可以直接判斷各點電勢的大小,並可根據電勢大小關係確定電場強度的方向.
(3)在φ-x圖象中分析電荷移動時電勢能的變化,可用WAB=qUAB,進而分析WAB的正負,然後作出判斷.
(1)只適用於勻強電場.
(2)d為某兩點沿電場強度方向上的距離,或兩點所在等勢面之間的距離.
(3)電場強度的方向是電勢降低最快的方向.
2.縱向拓展
②勻強電場中若兩線段AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如圖乙所示.
3.橫向拓展
四、電場線、等勢線(面)及帶電粒子的運動軌跡問題
1.等勢線總是和電場線垂直,已知電場線可以畫出等勢線,已知等勢線也可以畫出電場線.
2.幾種典型電場的等勢線(面)
3.帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法
(1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負.
(2)結合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負,從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等.
(3)根據動能定理或能量守恆定律判斷動能的變化情況.
五、電場中的功能關係
板塊3:帶點粒子在電場中得運動
一、帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動
1.做直線運動的條件
(1)粒子所受合外力F合=0,粒子靜止或做勻速直線運動.
(2)粒子所受合外力F合≠0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動.
3.用功能觀點分析
非勻強電場中:W=qU=Ek2-Ek1.
二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉
1.偏轉問題
(1)條件分析:帶電粒子垂直於電場線方向進入勻強電場.
(2)運動形式:類平拋運動.
(3)處理方法:應用運動的合成與分解.
(4)運動規律:
2.兩個結論
(1)不同的帶電粒子從靜止開始經過同一電場加速後再從同一偏轉電場射出時的偏轉角度總是相同的.
3.帶電粒子在勻強電場中偏轉的功能關係
三、帶電粒子在交變電場中的運動
1.常見的交變電場
常見的產生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等.
2.常見的試題類型
此類題型一般有三種情況:
(1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解).
(2)粒子做往返運動(一般分段研究).
(3)粒子做偏轉運動(一般根據交變電場特點分段研究).
3.解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法
(1)注重全面分析(分析受力特點和運動規律),抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特徵,求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關的邊界條件.
(2)分析時從兩條思路出發:一是力和運動的關係,根據牛頓第二定律及運動學規律分析;二是功能關係.
(3)注意對稱性和周期性變化關係的應用.
四、應用動力學知識和功能關係解決力、電綜合問題
1.方法技巧
功能關係在電學中應用的題目,一般過程複雜且涉及多種性質不同的力.因此,通過審題,抓住受力分析和運動過程分析是關鍵,然後根據不同的運動過程中各力做功的特點來選擇相應規律求解.動能定理和能量守恆定律在處理電場中能量問題時仍是首選.
2.解題流程