重难点09 静电场-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（上海专用）

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【思维导图】
【高分技巧】
一、静电现象
1． 元电荷：最小的电荷量（电量单位），用e表示，e＝1.60×10－19 C。
2． 电荷守恒定律：
电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，电荷的总量保持不变。
3．感应起电和接地：
二、库仑定律
1． 内容：F＝keq \f(q1q2,r2)，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2
2． 等效法计算非点电荷库仑力。
3． 光滑平面带电小球静电平衡（两大夹小，两同夹异，远大近小）。
三、电场强度
1． 定义式：E＝eq \f(F,q)，比值定义法。
2． 点电荷的电场强度：E＝eq \f(F,q)＝keq \f(Q,r2)
3． 两个等量点电荷的电场特征
四、电势和电势能
1． 静电力做功： W＝qElcs θ。其中θ为静电力与位移方向之间的夹角。
静电力做功的特点：只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
3． 电势能：电荷在某点的电势能的大小等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功EpA＝WA0。
零电势能参考点的选择原则上是任意的，但一般取无穷远处为0。
电势能有正负，正负表示大小。
4． 电势：φ＝eq \f(Ep,q)， 比值定义法。
电势是电场中某点的性质，因此与电荷无关，而电势能的大小和正负与电荷有关。
5． 电势高低的判断方法
(1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。（超重要！）
(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。
6． 解题方法总结
7． 图像问题
(1)电势-位移图像（）：斜率大小表示电场力大小，正负表示电场力方向。
(2)电场强度-位移图像（）：所围面积表示电势差。
(3)电势能-位移图像（EP-x图像）：斜率表示电场力，方向由电荷和斜率正负判断。
五、带电粒子在电场中的运动
1． 加速电场：动能定理
qU＝eq \f(1,2)mv2，则v＝eq \r(\f(2qU,m))。
2．偏转电场
带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。
(1)受力特点：忽略重力，粒子只受电场力，初速度v0与电场力F垂直，属于类平抛。
①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝eq \f(l,v0)
②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝eq \f(qU,md)
(2)运动规律： x方向和y方向的关联是t；电学和力学关联是a
①初速度方向eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(速度：vx＝v0,位移：x＝v0t))
②电场线方向eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(速度：vy＝at＝\f(qU,md)·\f(l,v0),位移：y＝\f(1,2)at2＝\f(1,2)·\f(qU,md)·\f(l2,veq \\al(2,0))))
③离开电场时速度的偏转角：tan α＝eq \f(vy,v0)＝eq \f(qUl,mdveq \\al(2,0))。
④离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan β＝eq \f(y,l)＝eq \f(qUl,2mveq \\al(2,0)d)。
六、电容器
1．电容器的充、放电电路
(1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，
电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。
(2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反），
电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。
2． 电容定义式：C＝eq \f(Q,U)。
3． 平行板电容器
(1) 表达式：C＝eq \f(εrS,4πkd)。式中k为静电力常量，εr为介质的介电常数。
(2) 平行板电容器的两类典型问题
①平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变。
②平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q保持不变。
(3) 平行板电容器动态分析的步骤和方法
三个公式：C＝eq \f(Q,U)、E＝eq \f(U,d) 和C＝eq \f(εrS,4πkd)
①明确电容器与电源连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。
②由C＝eq \f(εrS,4πkd)，根据εr、S、d的变化确定C的变化。
③由C＝eq \f(Q,U)确定Q或U的变化。
④根据E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4πkQ,εrS)判断E的变化。
七、导体的静电平衡状态
1． 静电平衡状态下导体的特点：
(1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0，通常据此间接计算感应场强）；
(2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直；
(3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。
也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。
2． 导体上电荷的分布
(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
3． 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法
(1)先求出外电场场强E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。
（建议练习时间：60分钟）
一、单选题
1．如图所示，两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，悬挂在O点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为α、β，且α