高考专题：电场.doc

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1、高考专题：电场【考纲要求】1.掌握库仑定律、电荷守恒定律，并能利用两个定律计算和解释现象。2.透彻理解电场、电场强度、电势能、电势、电势差、电场线、等势面等概念，并能应用这些概念和相应公式进行有关计算。3.掌握匀强电场中场强和电势差的关系，并能对此进行熟练的运算。4.理解静电感应、静电平衡的知识和静电场中导体的特点，并能用此规律解释有关现象。5.理解电场力做功和电势能变化及带电粒子动能变化的关系，并能熟练应用带电粒子在匀强电场中加速和偏转的规律解决有关实际问题。6.理解电容器的概念和基本规律，了

2、解静电防止和应用的原理和实际例子。【知识结构】热点导析1.本章总体上以库仑定律为理论基础，以描述电场性质的各物理量为核心，重点理解各基本概念的物理意义，注意力学和电场知识的灵活结合。2.场强和电势是从不同角度（力和能）描述电场性质的物理量。认为场强和电势数值上有必然联系是错误的，场强的大小是客观存在的，电势的零点是人为选择的；场强为零时，电势不一定为零，反之亦然；场强相等的各点，电势不一定相等，反之亦然。在匀强电场中电势降落最陡的方向才是电场方向。3.电场线和等势面均是人为引进的为反映场强和电势

3、在电场空间分布规律的假想线。将带电粒子电场中的运动轨迹和电场线混为一体是错误的。只有在直线状电场线区域，带电粒子只受电场力作用以与电场线共线的初速度运动，轨迹和电场线才有机会重合。4.电场中导体达到静电平衡后，内部总电场处处为零，要区分源电荷电场、感应电荷电场和总电场三种电场，总电场等于零意味着源电场和感应电荷电场等值反向。5.电容器的电容是用比例来定义的又一物理量，C的大小由Q、U定义而不由Q、U决定，C由电容器本身的结构来决定。电容器与电源始终相接则电压不变，电容器与电源接后断开，则电量不变

4、。6.带电粒子在电场和重力场的复合场中偏转，可先将同为保守力的匀强电场力和重力进行合成，再讨论粒子在合场中运动规律。带电粒子在该复合场中运动机械能和动量往往不守恒，动能定理和动力学解法较为常用。【典型例析】例1有三根长度皆为l=1.00m不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2kg的带电小球A和B，它们的电量分别为-q和+q,q=1.00×10-7C。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场，场

5、强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图5-9-1所示。现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。（不计两带电小球间相互作用的静电力）解析由5-9-2甲中虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中α、β分别表示细线OA、AB与竖直方向的夹角。A球受力如图5-9-2乙所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向左；细线OA对A的拉力T1，方向如图；细线AB对A的拉力T2，方向如图。由

6、平衡条件T1sinα+T2sinβ=qE①T1cosα=mg+T2cosβ②B球受力如图5-9-2丙所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向右；细线AB对B的拉力T2，方向如图。由平衡条件T2sinβ=qE③T2cosβ=mg④联立以上各式并代入数据，得α=0⑤β=45°⑥由此可知，A、B球重新达到平衡的位置如图5-9-2丁所示。与原来位置相比，A球的重力势能减少了EA=mg(1-sin60°)⑦B球的重力势能减少了EB=mgl(1-sin60°+cos45°)⑧A球的电势能增加了WA=qE

7、lcos60°⑨B球的电势能减少了WB=qEl(sin45°-sin30°)⑩两种势能总和减少了W=WB-WA+EA+EB代入数据解得W=6.8×10-2J说明本题将静力学的平衡问题和电场、重力场的势能及其变化结合起来，具有一定的综合性。本题是2002年高考原题。例2宇宙飞船利用离子喷气发动机获得动力，设发动机的加速电压U=50KV，喷出两价氧离子，离子束形成的电流I=2×103A，求飞船获得的加速度。已知基本电荷e=1.60×10-19C，原子质量单位1u=1.7×10-27kg。飞船质量M=

8、200kg。设宇宙飞船在茫茫太空所受其他天体的作用可忽略不计。解析由氧离子束形成的电流I，可求出每秒喷出的氧离子数N=，每个氧离子加速获得的动能为mv2=qU=2eU，得v=。获得的动量mv=16u×=8,发动机对氧离子束的作用力F=Nmv=×8=。即飞船获得的反冲力的大小。由牛顿运动定律可得，a=m/s2≈3m/s2。此题也可以换一种思路求解。喷气发动机的功率就是氧离子束形成的电流的电功率：P=IU。应等于每秒钟喷出的氧离子束具有的动能。即IU=M′v2，M′为每秒喷出的氧离子总质量，这些氧离