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2019高考物理知识点:电场和带电粒子在电场中运动
1.请回答库仑定律的内容、公式和适用条件分别是什么?
答案 (1)内容:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
(2)公式:F=kq1q2/r2,式中的k=9.0×109 N·m2/C2,叫静电力常量.
(3)适用条件:①点电荷;②真空中.
2.电场强度是描述电场力的性质的物理量,它有三个表达式:E=F/q,E=kQ/r2和E=U/d,这三个公式有何区别?如果空间某点存在多个电场,如何求该点的场强?电场的方向如何确定?
答案 (1)区别
①电场强度的定义式E=F/q,适用于任何电场,E由场源电荷和点的位置决定,与F、q无关.
②真空中点电荷所形成的电场E=kQ/r2,其中Q为场源电荷,r为某点到场源电荷的距离.
③匀强电场中场强和电势差的关系式E=U/d,其中d为两点沿电场方向的距离.
(2)用叠加原理求该点的场强
若空间的电场是由几个“场源”共同激发的,则空间中某点的电场强度等于每个“场源”单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和——叠加原理.
(3)电场方向是正电荷的受力方向、负电荷受力的反方向、电场线的切线方向、电势降低最快的方向.
3.电场线与等势面间的关系是怎样的?
答案 (1)电场线上某点切线的方向为该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小.
(2)电场线互不相交,等势面也互不相交.
(3)电场线和等势面在相交处互相垂直.
(4)电场线的方向是电势降低的方向,而场强方向是电势降低最快的方向;
(5)等差等势面密的地方电场线密,电场线密的地方等差等势面也密.
4.比较电势高低的方法有哪些?
答案 (1)顺着电场线方向,电势逐渐降低.
(2)越靠近正场源电荷处电势越高;越靠近负场源电荷处电势越低.
(3)根据电场力做功与电势能的变化比较
①移动正电荷,电场力做正功,电势能减少,电势降低;电场力做负功,电势能增加,电势升高.
②移动负电荷,电场力做正功,电势能减少,电势升高;电场力做负功,电势能增加,电势降低.
5.比较电势能大小最常用的方法是什么?
答案 不管是正电荷还是负电荷,只要电场力对电荷做正功,该电荷的电势能就减少;只要电场力对电荷做负功,该电荷的电势能就增加.
6.电场力做功有什么特点?如何求解电场力的功?
答案 (1)电场力做功的特点
电荷在电场中任意两点间移动时,它的电势能的变化量是确定的,因而移动电荷做功的值也是确定的,所以,电场力移动电荷所做的功,与电荷移动的路径无关,仅与初、末位置的电势差有关,这与重力做功十分相似.
(2)电场力做功的计算及应用
①W=Flcos α,常用于匀强电场,即F=qE恒定.
②WAB=qUAB,适用于任何电场,q、UAB可带正负号运算,结果的正负可反映功的正负,也可带数值运算,但功的正负需结合移动电荷的正负以及A、B两点电势的高低另行判断.
③功能关系:电场力做功的过程就是电势能和其他形式的能相互转化的过程,如图,且W=-ΔE其他.
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