（課標(biāo)版）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)回扣6 六、電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)

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1、 六、電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì) 知識(shí)點(diǎn)1　庫侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線 基礎(chǔ)回扣 1.點(diǎn)電荷、元電荷 (1)元電荷:e=1.6×10-19C,所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。 (2)點(diǎn)電荷:①本身的線度比相互之間的距離小得多的帶電體;②點(diǎn)電荷是理想化模型。 2.庫侖定律 (1)表達(dá)式:F=kq1q2r2,式中k=9.0×109 N·m2/C2,叫靜電力常量。適用條件為真空中的點(diǎn)電荷。 (2)“三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡”的模型:由三個(gè)自由點(diǎn)電荷組成的系統(tǒng)且它們僅在系統(tǒng)內(nèi)靜電力作用下而處于平衡狀態(tài),如圖所示。 規(guī)律:“三點(diǎn)共線”——三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上; “兩同夾異”——

2、正負(fù)電荷相互間隔; “兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小; “近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。 3.電場(chǎng)強(qiáng)度 公式 適用范圍 場(chǎng)源 規(guī)定 含義 E=Fq 任何電場(chǎng) 電荷 或變 化的 磁場(chǎng) 正電荷 的受力方 向?yàn)殡妶?chǎng) 方向 比值定義,與q及F無關(guān) E=kQr2 真空中, 點(diǎn)電荷 由場(chǎng)源電荷Q及距離r決定 E=UABd 勻強(qiáng)電場(chǎng) 與兩點(diǎn)間電勢(shì)差U及間距d無關(guān),d為沿電場(chǎng)線方向A、B兩點(diǎn)間的距離 說明:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。 (2)U=Ed只適于勻強(qiáng)電場(chǎng)的定量計(jì)算。在

3、非勻強(qiáng)電場(chǎng)中也可用U=Ed定性判斷電勢(shì)差的大小。 4.幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線(如圖所示) 說明:(1)孤立點(diǎn)電荷的電場(chǎng):正(負(fù))點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線呈空間球?qū)ΨQ分布指向外(內(nèi))。離點(diǎn)電荷越近,電場(chǎng)線越密(電場(chǎng)強(qiáng)度越大)。 (2)等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng):兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂線到無限遠(yuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小;兩點(diǎn)電荷連線中垂線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向和中垂線平行,關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O對(duì)稱的兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等大、反向。 (3)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng):兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向從正電荷指向負(fù)電荷,沿兩點(diǎn)電荷連線方向電場(chǎng)強(qiáng)度先變小再變大;兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上

4、,電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,且與中垂線垂直,關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O對(duì)稱的兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等大、同向。 5.應(yīng)用電場(chǎng)線進(jìn)行以下判斷: (1)電場(chǎng)力的方向——正電荷的受力方向和電場(chǎng)線方向相同,負(fù)電荷的受力方向和電場(chǎng)線方向相反; (2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小(定性)——電場(chǎng)線的疏密可定性反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小; (3)電勢(shì)的高低與電勢(shì)降低的快慢——沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐步降低,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向; (4)等勢(shì)面的疏密——電場(chǎng)越強(qiáng)的地方,等差等勢(shì)面越密集;電場(chǎng)越弱的地方,等差等勢(shì)面越稀疏。 易錯(cuò)辨析 1.電場(chǎng)線實(shí)際并不存在,是假想的曲線,但帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡都是存在的。 2.根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)定

5、義式E=Fq,錯(cuò)誤地認(rèn)為E與F成正比、與q成反比。 3.在研究帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),誤認(rèn)為運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線一定重合。 知識(shí)點(diǎn)2　電勢(shì)、電勢(shì)能、電勢(shì)差、等勢(shì)面 基礎(chǔ)回扣 1.電勢(shì)能 (1)電場(chǎng)力做功 ①特點(diǎn):電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),只與初、末位置有關(guān)。 ②計(jì)算方法 A.由公式W=Fl cos θ計(jì)算,此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),可變形為W=qEl cos θ。 B.由W=qU來計(jì)算,此公式適用于任何形式的靜電場(chǎng)。 C.由動(dòng)能定理來計(jì)算:W電場(chǎng)力+W其他力=ΔEk。 D.由電勢(shì)能的變化計(jì)算:W=Ep1-Ep2。 (2)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量,

6、即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。 (3)電勢(shì):公式為φ=Epq(與試探電荷無關(guān));單位:伏特(V);電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低最快的方向。 2.等勢(shì)面的認(rèn)識(shí) (1)等勢(shì)面一定和電場(chǎng)線垂直。 (2)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。 (3)電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。 (4)電場(chǎng)線越密的地方,等差等勢(shì)面越密。 3.電勢(shì)差 (1)定義式:UAB=WABq。 (2)電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系:UAB=φA-φB,UAB=-UBA。 (3)影響因素:電勢(shì)差UAB由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與移動(dòng)的電荷q及電場(chǎng)力做的功WAB無關(guān),與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。 易錯(cuò)辨

7、析 1.在電場(chǎng)中誤認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)大的地方電勢(shì)高。 2.電勢(shì)差是由電場(chǎng)決定的,與零勢(shì)面的選取無關(guān)。 知識(shí)點(diǎn)3　電容器 基礎(chǔ)回扣 (1)定義式:C=QU。單位:法拉(F),1 F=106 μF=1012 pF。 (2)平行板電容器電容的決定式:C=εrS4πkd,k為靜電力常量。 (3)平行板電容器的兩種情況 兩種情況 電路結(jié)構(gòu) 常用公式 特點(diǎn) 電容器 始終與 電源相連 定義式 C=QU 決定式 C=εrS4πkd 勻強(qiáng)電場(chǎng) E=Ud 電壓 U不變 d↑→E↓、 C↓→Q↓ S↑→E不變、 C↑→Q↑ 電容器充 電后斷電 電荷量 Q不變

8、 d↑→C↓→ U↑→E不變 S↑→C↑→ U↓→E↓ 易錯(cuò)辨析 根據(jù)電容的公式C=QU,錯(cuò)誤地認(rèn)為C與Q成正比、與U成反比。 知識(shí)點(diǎn)4　磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 基礎(chǔ)回扣 1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量 (1)基本特性:磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁場(chǎng)力的作用。 (2)方向:小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向。 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度:B=FIL(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))。 3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)特點(diǎn):勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線疏密程度相同、方向相同。 4.磁通量:Φ=BS。單位為Wb,1 Wb=1 T·m2。適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),線圈平面與磁感線垂直,與線圈匝數(shù)無關(guān)。? 5.安培力、安培力的方

9、向 (1)安培力的方向用左手定則判定。 (2)安培力的方向特點(diǎn):F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I決定的平面。 (3)安培力的大小:磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線垂直時(shí):F=BIL;磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線平行時(shí):F=0。 安培力公式寫為F=ILB,適用條件為磁場(chǎng)與電流方向垂直。式中L是有效長(zhǎng)度。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連線段的長(zhǎng)度(如圖所示),相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端,因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈其有效長(zhǎng)度L=0,所以通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,受到的安培力的矢量和一定為零。 易錯(cuò)辨析 1.根據(jù)公式B=FIL,錯(cuò)誤地認(rèn)為B與F成正比、與IL成反比。 2.在判斷安培力方向時(shí),將左手定則和右手定則混淆。 知識(shí)點(diǎn)5　磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 基礎(chǔ)回扣 1.洛倫茲力 (1)判定方法:左手定則。方向特點(diǎn):F⊥B,F⊥v,即F垂直于B和v決定的平面(注意:洛倫茲力不做功)。 (2)洛倫茲力的大小:F=qvB sin θ。v∥B時(shí),洛倫茲力F=0(θ=0°或180°);v⊥B時(shí),洛倫茲力F=qvB(θ=90°);v=0時(shí),洛倫茲力F=0。 2.洛倫茲力不做功。 易錯(cuò)辨析 在判斷負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受力時(shí),將“四指”指向用錯(cuò)。 - 5 -