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(共46张PPT)
高考物理一轮复习
静电场
高中物理·人教版
一、三种起电方式辨析
如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，C带正电
让C与A接触，A端_____电，B端_____电
让C与A接触，再分开A、B，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，再移开C，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，分开A、B，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，分开A、B，再移开C，A端_____电，B端_____电
正
正
正
正
正
负
不带
不带
正
负
负
正
让C靠近A，并将B端接地，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，并将A端接地，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，用手触摸A端再松开，移去C，A端_____电，B端_____电
让C靠近A，用手触摸B端再松开，移去C，A端_____电，B端_____电
负
不带
负
不带
负
负
负
负
把两个均匀带电的绝缘体球放在一起，球心间距为r，他们的静电力
由于绝缘体内部没有自由电荷，所以带电后电荷不会自由移动，可以看成均匀带电的球体，库仑定律适用。
二、绝缘体和导体(非点电荷模型)带电问题
把两个均匀带电的导体球放在一起，球心间距为r，他们的静电力
由于导体内部有自由电荷，所以带电后电荷会自由移动重新分配，从而表面带电不均匀，不能直接用库仑定律。
绝缘体和导体(非点电荷模型)带电问题
1.三个自由电荷的平衡规律
“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；
“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；
“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；
“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．
三、同一直线上三个点电荷的平衡问题
2.只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可．
例 如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一条直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的3倍，每个点电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比q1:q2:q3为（　）
A．
B．
C．
D．
B
如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。
如果场源是一个带电的面、线、体，则可根据微积分求矢量和。但在高中阶段，在不能熟练运用微积分的情况下，还有以下五种方法。
四、电场强度的叠加和计算
【例1】已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示，半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的直线上有A、B两个点，O和B、B和A间的距离均为R，现以OB为直径在球内挖
一球形空腔，若静电力常量为k，球的体积公式
为V＝4/3πr3，则A点处场强的大小为_________
方法一：填补法
将有缺口的带电圆环(或半球面、有空腔的球等)补全为圆环(或球面、球体等)分析，再减去补偿的部分产生的影响。
理想情况
等效法的实质是在效果相同的情况下，利用与问题中相似或效果相同的知识进行知识迁移的解题方法，往往是用较简单的因素代替较复杂的因素。
方法二：等效法
【例5】 一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷＋Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷＋Q与其像电荷－Q共同激发产生的。如图，已知＋Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN.则(　　)
A．a点的电场强度大小为
B．a点的电场强度大小大于b点的电场强度大小
C．b点的电场强度和c点的电场强度相同
B
看作等量异种点电荷
方法三：对称法
形状规则的带电体形成的电场具有对称性，位置对称的两点处的电场强度大小相等。如果能够求出其中一点处的电场强度，根据对称性特点，另一点处的电场强度即可求出。
【例2】如图所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向．
【例3】如图，在点电荷－q的电场中，放着一块带有一定电荷量、电荷均匀分布的绝缘矩形薄板，MN为其对称轴，O点为几何中心，点电荷－q与a、O、b之间的距离分别为d、2d、3d。已知图中a点的电场强度为零，则带电薄板在图中b点处产生的电场强度的大小和方向分别为________
水平向右
由电场的矢量叠加原理，可知矩形薄板在a点处产生的场强与点电荷－q在a点处产生的场强等大反向
方法四：微元法
将带电体分成许多电荷元，每个电荷元可看成点电荷，先根据库仑定律求出每个电荷元的场强；再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。
方法五：极限法
对于某些特殊情况下求解有关场强问题，有时无法用有关公式、规律得出结论，可考虑应用极限法。极限法是把某个物理量的变化推向极端再进行推理分析，从而做出科学的判断或导出一般结论。
【例6】 如图为两个彼此平行且共轴的半径分别为R1和R2的圆环，两圆环上的电荷量均为q(q>0)，而且电荷均匀分布。两圆环的圆心O1和O2相距为2a，连线的中点为O，轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(rD
量纲＋极限
1.屏蔽外电场
外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响。
空腔导体屏蔽外电场
五、静电屏蔽的两种情况及本质
壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零
2.屏蔽腔内电场
导体壳内外表面及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响
本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零。
两种情况重点辨析！
六、典型电场的等势线
电场强度E 电势φ
定义式
物理意义 反映电场力的性质 反映电场能的性质
特点 矢量：某点电场强度的方向与该点正电荷所受静电力的方向一致 标量：无方向，但有正负
相对性：与零电势的位置选取有关
电势φ与电场强度E的比较
电场线 等势面
特点 ①电场线的切线方向表示电场强度方向，疏密表大小 ②电场线永不相交 ③顺着电场线的方向电势逐渐降低 ①同一等势面上移动电荷，静电力不做功
②等势面不相交
③等差等势面越密集，电场强度越大
联系 ①电场线与等势面垂直 ②电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 标量：无方向，但有正负
相对性：与零电势的位置选取有关
电场线和等势面
等量异号电荷形成的电场
两点电荷的连线上
电势逐渐降低
中垂线
等势线
电势为0
关于两电荷对称的两点
电势相等
关于中垂线对称的两点
电势互为相反数
等量同号电荷形成的电场
两点电荷的连线上
中点电势最低
中垂线
中点电势最高
从中点沿中垂线
向外越来越低
关于两电荷对称的两点
关于中垂线对称的两点
电势相等
电势相等
时，场强最大
结论：匀强电场中沿电场线方向电势降落最快
如图所示，在匀强电场中，虚线为等势线
UAB=UAC=UAD
七、匀强电场电势降落
U=ELcosθ, E不变，θ越小，电势降落越快，沿电场方向电势降落最快
E
D
C
B
A
如图所示，可知，UAB=UCD , UAC=UBD
匀强电场中， 平行且相等的线段端点间电势差相同
匀强电场中，任一线段中点电势等于两端点电势和的一半
E
B
A
C
如图所示，可知，UAB=UBC , 则 φA-φB=φB-φC。
八、静电场中的图象
类型1　v－t图象（只受电场力作用时）
类型2　E－x图象
类型3 φ －x图象
类型4 Ep －x图象
电场力做功的正负 电场力和速度夹角
电势能变化 电势的高低
（1）斜率的正负 加速度方向 电场力方向 电场强度方向
（2）斜率的大小 加速度大小 电场强度大小 电场线疏密
(已知电荷正负)
动能的增减
1、速度v变化
2、斜率变化
(已知电荷正负)
类型1　v－t图象（只受电场力作用时）
【例题1】(多选)光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，线上有A、B、C三点，一带电荷量为＋2×10－3 C、质量为1×10－3 kg的小物块从A点由静止释放，沿MN做直线运动，其运动的v－t图象如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大，C点处的切线平行于t ，则下列说法中正确的是( )
A.A、B两点电势差UAB＝－4 V
B.小物块从B点到C点电场力做的功W＝10－2 J
C.B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E＝1 V/m
D.由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
BC
描述电场沿x轴方向(电场线必须为直线)电场强度E随位置x变化的规律
类型2　E－x图象
电势差U:根据U=Ed=EΔx, E－x图线与x轴所围图形面积
表示电势差U，有上下正负面积之分
E
E
画电场线！
【例题2】(多选)空间内有一沿x轴分布的电场E，-x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点，图象关于坐标原点O中心对称，下列说法中正确的是( )
A.-x1处的电势比x1的电势高
B.将正电荷由-x1移到x2，电势能先增后减
C.将负电荷由-x1处静止释放，只受电场力
作用，它将在-x1和x1之间往复运动
D.负电荷在4个点中位于x2处电势能最大
BC
类型3　φ－x图象
斜率k的绝对值等于E的大小，k增大，E增大，k=0,则E=0
描述电场沿x轴方向（电场线必须为直线）的电势随位置x变化的规律
顺着电场线电势逐渐降低
E
斜率k
【例题3】(多选)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点，两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化的关系图象如图所示，其中P点电势最高，且xAPA.q1和q2都是负电荷
B.q1的电荷量大于q2的电荷量
C.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点
左侧移到右侧， 电势能先减小后增大
D.一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小
AC
类型4　Ep－x图象
描述电场中某点电荷沿x轴方向（电场线必须为直线）的电势能EP随位置x变化的规律
电势能EP大小和EP变化→φ升降
①正电荷，EP越大，电势φ越高
②负电荷，EP越大，电势φ越低
EP-x图线的斜率k=ΔEP/Δx=-W/d=-F静电力,
（1）斜率大小等于电场力F大小，当k=0时，E=0.
（2）斜率的正负表示电场力F的方向的负正，不是电场强度方向
①k>0表示电场力为x轴反方向 ② k<0表示电场力为沿x轴正方向
【例题4】一带负电的微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图7所示，其中0～x1段是曲线，x1～x2段是平行于x轴的直线，x2～x3段是倾斜直线，则下列说法正确的是( )
A.0～x1段电势逐渐升高
B.0～x1段微粒的加速度逐渐减小
C. x2～x3段电场强度减小
D. x2处的电势比x3处的电势高
B
θ 角大，电势差大
—— 静电计
九、平行板电容器的动态分析
小小小电容
（1）电容器始终与电源连接，U保持不变
d增加
C减小
Q=CU
Q减小
E=U/d
E减小
S减小
C减小
Q=CU
Q减小
E不变
C减小
E不变
E=U/d
（2）电容器充电后与电源断开，Q保持不变
C减小
U=Q/C
U增加
E不变
C减小
U=Q/C
U增加
E增加
d增加
S减小
【例】(多选)如图，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，不能从b流向a.平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态．以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列正确的是(　 ) 　)
A．E变小 B．U变大
C．Ep不变 D．电荷仍保持静止
（3）粒子运动及电势能变化判断
BCD
单向导电
极板A上移
d增加，C减小
U不变，d增加，E减小
找不动的板
前提：该板电势不变
d1
d2
d
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
+Q
-Q
-Q
+Q
C1
C2
可见：插入金属板的作用，相当于减小了板间距离.
（4）拓展补充
A
B
U1
E
+
F
- - - - - - - -
+ + + + + + + + +
U2
+
vy
θ
y
v
v0
结论：不同带电粒子由静止经同一电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的侧移量y和偏转角θ都是相同的，也就是说运动轨迹是完全重合的，与m、q无关，但与电性有关。
十、带电粒子的加速和偏转
加速电压
电子枪
偏转电极
亮斑
亮斑
荧光屏
电子枪
产生高速飞行的电子束
加速电压
两端加待显示的信号电压，
使电子沿方向偏移。
锯齿形扫描电压，
使电子沿方向偏移。
十一、示波管
A
B
C
D
F
Xˊ
t
O
UY
UX
O
t
A
B
C
D
E
E
F
T
T
Xˊ
X
Y
Yˊ
如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。
十二、粒子在交变电场中运动
常见的产生交变电场的电压波形有 方波、锯齿波、正弦波
两个理解角度：
（1）从空间看是匀强电场，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度
的大小、方向都相同；
（2）从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间变化。
对称方波电压形成的电场一个周期内位移特点
(1)当t=T/2, 带电粒子作单向直线运动。一定能到达对方极板
(2)当t=T/4， X正=X反 带电粒子作等幅往返运动一周内X总=0
(3)当t(4)当t>T/4时， X正0，
v
t
1
2
3
5
6
7
8
4
带电粒子在交变电场中的偏转
U ~
U ~
U ~
U ~
n个周期内沿电场力方向的位移：
⑴0时刻进入， 单向直线运动， 一定能够到达极板
⑵T/4时刻进入，等幅往返，X正=X反，X总=0，可能达到极板
⑶T/4前进入， 非等幅往返，X正>X反，一定能够到达极板
⑷ T/4后进入， 非等幅往返，X正

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