（課標版）2020屆高考物理二輪復習 基礎回扣6 六、電場和磁場的基本性質(zhì)

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1、 六、電場和磁場的基本性質(zhì) 知識點1　庫侖定律、電場強度、電場線 基礎回扣 1.點電荷、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點電荷是理想化模型。 2.庫侖定律 (1)表達式: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電荷。 (2)“三個自由點電荷平衡”的模型:由三個自由點電荷組成的系統(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:“三點共線”——三個點電荷分布在同一直線上; “兩同夾異”——

2、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。 3.電場強度 公式 適用范圍 場源 規(guī)定 含義 E=Fq 任何電場 電荷 或變 化的 磁場 正電荷 的受力方 向為電場 方向 比值定義,與q及F無關 E=kQr2 真空中, 點電荷 由場源電荷Q及距離r決定 E=UABd 勻強電場 與兩點間電勢差U及間距d無關,d為沿電場線方向A、B兩點間的距離 說明:(1)電場強度的疊加:電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。 (2)U=Ed只適于勻強電場的定量計算。在

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

4、,電場強度方向相同,且與中垂線垂直,關于兩點電荷連線中點O對稱的兩點的電場強度等大、同向。 5.應用電場線進行以下判斷: (1)電場力的方向——正電荷的受力方向和電場線方向相同,負電荷的受力方向和電場線方向相反; (2)電場強度的大小(定性)——電場線的疏密可定性反映電場強度的大小; (3)電勢的高低與電勢降低的快慢——沿電場線的方向電勢逐步降低,電場強度的方向是電勢降低最快的方向; (4)等勢面的疏密——電場越強的地方,等差等勢面越密集;電場越弱的地方,等差等勢面越稀疏。 易錯辨析 1.電場線實際并不存在,是假想的曲線,但帶電粒子在電場中的運動軌跡都是存在的。 2.根據(jù)場強定

5、義式E=Fq,錯誤地認為E與F成正比、與q成反比。 3.在研究帶電粒子的運動軌跡時,誤認為運動軌跡與電場線一定重合。 知識點2　電勢、電勢能、電勢差、等勢面 基礎回扣 1.電勢能 (1)電場力做功 ①特點:電場力做功與路徑無關,只與初、末位置有關。 ②計算方法 A.由公式W=Fl cos θ計算,此公式只適用于勻強電場,可變形為W=qEl cos θ。 B.由W=qU來計算,此公式適用于任何形式的靜電場。 C.由動能定理來計算:W電場力+W其他力=ΔEk。 D.由電勢能的變化計算:W=Ep1-Ep2。 (2)電場力做功與電勢能變化的關系:電場力做的功等于電勢能的減少量,

6、即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。 (3)電勢:公式為φ=Epq(與試探電荷無關);單位:伏特(V);電場線指向電勢降低最快的方向。 2.等勢面的認識 (1)等勢面一定和電場線垂直。 (2)等勢面上各點電勢相等,在等勢面上移動電荷時電場力不做功。 (3)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。 (4)電場線越密的地方,等差等勢面越密。 3.電勢差 (1)定義式:UAB=WABq。 (2)電勢差與電勢的關系:UAB=φA-φB,UAB=-UBA。 (3)影響因素:電勢差UAB由電場本身的性質(zhì)決定,與移動的電荷q及電場力做的功WAB無關,與零電勢點的選取無關。 易錯辨

7、析 1.在電場中誤認為場強大的地方電勢高。 2.電勢差是由電場決定的,與零勢面的選取無關。 知識點3　電容器 基礎回扣 (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 常用公式 特點 電容器 始終與 電源相連 定義式 C=QU 決定式 C=εrS4πkd 勻強電場 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↓ 易錯辨析 根據(jù)電容的公式C=QU,錯誤地認為C與Q成正比、與U成反比。 知識點4　磁場及其對電流的作用 基礎回扣 1.磁場、磁感應強度、磁通量 (1)基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和運動電荷有磁場力的作用。 (2)方向:小磁針的N極所受磁場力的方向。 2.磁感應強度:B=FIL(通電導線垂直于磁場)。 3.勻強磁場特點:勻強磁場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。適用于勻強磁場,線圈平面與磁感線垂直,與線圈匝數(shù)無關。? 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:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I決定的平面。 (3)安培力的大小:磁場和通電導線垂直時:F=BIL;磁場和通電導線平行時:F=0。 安培力公式寫為F=ILB,適用條件為磁場與電流方向垂直。式中L是有效長度。彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連線段的長度(如圖所示),相應的電流方向沿L由始端流向末端,因為任意形狀的閉合線圈其有效長度L=0,所以通電后在勻強磁場中,受到的安培力的矢量和一定為零。 易錯辨析 1.根據(jù)公式B=FIL,錯誤地認為B與F成正比、與IL成反比。 2.在判斷安培力方向時,將左手定則和右手定則混淆。 知識點5　磁場對運動電荷的作用 基礎回扣 1.洛倫茲力 (1)判定方法:左手定則。方向特點: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,洛倫茲力F=0(θ=0°或180°);v⊥B時,洛倫茲力F=qvB(θ=90°);v=0時,洛倫茲力F=0。 2.洛倫茲力不做功。 易錯辨析 在判斷負電荷在磁場中運動受力時,將“四指”指向用錯。 - 5 -