高考物理考点34 带电粒子在静电场中的运动.doc

PAGE PAGE 2 考点34 带点粒子在静电场中的运动 一、电场及电场强度 1．电场的概念 （1）19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为电荷间的作用不是超距的，而是通过场来传递。 （2）电场：存在于电荷周围，传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质。电荷间的作用总是通过电场进行的。虽然看不见摸不着也无法称量，但电场是客观存在的，只要电荷存在它周围就存在电场。 （3）静电场：静止的电荷周围存在的电场称为静电场（运动的电荷或变化的磁场产生的电场称为涡旋电场）。 （4）电场的基本性质：对放入其中的电荷（不管是运动的还是静止的）有力的作用。电场具有能量和动量。 （5）电场力：电场对于处于其中的电荷的作用力称为电场力。 2．电场强度、电场力的性质 （1）电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强。 （2）大小： QUOTE （定义式，适用于一切电场）。 （3）方向：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。 （4）单位：N/C或V/m。 （5）物理意义：描述该处电场的强弱和方向，是描述电场力的性质的物理量，场强是矢量。 3．三种电场的电场强度 4．电场线 （1）电场线：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强弱。 （2）电场线特点： ①电场线是人们为了研究电场而假想出来的，实际电场中并不存在。 ②静电场的电场线总是从正电荷（或无穷远）出发，到负电荷（或无穷远）终止，不是闭合曲线。（这一点要与涡旋电场的电场线以及磁感线区别）。 ③电场中的电场线永远不会相交。 ④电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹，也不能确定电荷的速度方向。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力和初速度共同决定。只有当电场线为直线，初速度为零或初速度方向与电场线平行且仅受电场力作用时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合。 ⑤电场线的切线方向表示该点场强的方向，疏密表示该点场强的大小，同一电场中电场线越密的地方场强越大，没有画出电场线的地方不一定没有电场。 ⑥电场线并不只存在于纸面上而是分布于整个立体空间。 5．几种典型电场的电场线分布 （1）孤立点电荷周围的电场：离点电荷越近，电场线越密，场强越大；在点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点；若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同。 （2）等量异种点电荷的电场（连线和中垂线上的电场特点） ①两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场方向场强先变小再变大； ②两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且与中垂面（中垂线）垂直； ③在中垂线（中垂面）上，与两点电荷连线的中点O等距离的各点场强相等； ④从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场强度一直变小。 （3）等量同种点电荷的电场（连线和中垂线上的电场特点） ①两点电荷连线中点O处场强为0，此处无场强； ②两点电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为； ③从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。 6．匀强电场 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。 7．点电荷与导体平板 （1）电场与平板表面垂直，平板表面为等势面。 （2）带电物体在平板上的运动，受电场力垂直于平板，物体动能不变。 二、电势能与电势 1．电势能的概念，零势能面 （1）由于静电场力对点电荷q所做的功与路径无关，因此，我们可以为点电荷q在电场中的不同位置引入一个确定的数值来反映其在静电场中所附加的能的属性，并称之为电势能（类比于重力势能）。 （2）电势能：由电荷和电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能，记为ε或Ep。 （3）零势能面：电势能的大小具有相对性，因此，要确定其具体数值时，需要选定一个零电势能面（类比于重力势能的零势面），通常取无穷远处或大地为电势能和零点。但需要注意的是电势能的变化是绝对的，与零电势能位置的选择无关。 ①电势能有正负，电势能为正时表示电势能比参考点的电势能大，电势能为负时表示电势能比参考点的电势能小。 ②电势能是属于电荷和电场所共有，没有电场的存在，就没有电势能，仅有电场的存在，而没有电荷时也没有电势能。 ③电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处（电势为零处）电场力所做的功。 ④电势能的变化，当运动方向与电场力方向的夹角为锐角时，电场力做正功，电势能减少，当电荷运动方向与电场力