试题-全国-2008_高三物理 静电场.rar

高三物理静电场知识要点：一、库仑定律：库仑定律是静电学的理论基础，推而广之是整个电学的理论基础，所以从理论体系的角度来讲，库仑定律具有非常重要的基础地位。但是由于库仑定律在公式形式上与万有引力定律十分相似，所以库仑定律的学习和应用却不困难。我们在应用时只要注意它的适用条件即可，库仑定律的适用条件是：必须在真空中，点电荷之间才能应用库仑定律，如果不是点电荷，它们之间的作用力的计算较为复杂，绝对不能简单地应用库仑定律进行计算，例如平行板电容器带电后，两极板间有静电引力的作用，而这个静电引力就不能简单地应用库仑定律进行计算。二、静电感应和静电平衡导体在电场中要发生静电感应现象，静电感应的最后结局是静电平衡，当导体在电场中达到静电平衡后，具有四个特点：（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强必定处处为零。（如果导体内部有空腔，而空腔内又没有引入其它电荷，则导体内部的空腔内的场强也处处为零）（2）处于静电平衡状态的导体如果带有电荷，净电荷分布于导体的外表面，导体内部没有净电荷。（如果导体内部有空腔，而空腔内又没有引入其它电荷，则导体的内表面，没有净电荷分布）所谓“净电荷”并不是指“静电荷”。我们知道金属导体中有大量的自由电子，它们带有负电荷，还有很多失去外层电子的正离子，它们带有正电荷。这些都可以叫“静电荷”但是当导体不带电时，导体的正负电荷数是相等的。我们说导体不带有“净电荷”，当我们用某种方式使导体的自由电子数减少，这时导体就具有了多余的正电荷，我们就说导体带有正的“净电荷”。反之就说导体带有负的“净电荷”。可见所谓“净电荷”是指导体的正负电荷之差。（3）处于静电平衡状态的导体是个等势体，导体表面是个等势面。（如果导体内部有空腔，而空腔内没有引入其它电荷，则导体内部的空腔内也是一个等势体，并且空腔内电势与导体内电势相同）。（4）处于平衡状态的导体，表面的电力线垂直于导体表面。上述关于导体处于静电平衡状态时的四条特点是我们解关于电场中的导体问题的根据。三、静电场和静电场中电荷的有关物理量，及这些物理量之间的关系。这部分内容是电场一章的最重要内容，关于这部分内容我们绘制了一个图。在此图中有六个物理量，分别画在六个方框内，这六个物理量之间的关系分别写在各方框之间的连线上。这个表格，可以左右分割成两部分，左半部分都是描述电场的物理量，它们与放入电场中的电荷无关，而右半部分的三个物理量都是由电场和电场中的电荷共同决定的。此表还可以上下分割成两部分，上面两个方框描述了电场的力的特性，而下面四个方框描述了电场的能的特性。在这个表格中最不好理解的物理量是电势和电势差U。我们可以类比重力场来讨论这两个物理量。电场跟重力场因为都有势能，因此它们十分相似，电场中所有物理量，都可以在重力场中找到它们的影子。从原理上讲，电场中的电势，对应重力场中的，电场中的电势差U对应重力场中的，在电场中电势差U是极易测量的量，它对我们讨论电场带来很多方便，因此我们引入了物理量电势差U，而在重力场中，对重力的讨论意义不大，因此我们就没有引入这个与电势差相对应的物理量，尽管在重力场中9并没有引入物理量，但是由于我们对重力场讨论得比较深刻，因此与电势差U相比较，我们更容易理解，因此用这种类比方法进行讨论会帮助我们理解电势和电势差U这两个物理量。以上说的是从原理上讲电场和重力场中这两对物理量的对应关系。但是为了方便，我们可以把电场中的电势和电势差U对应重力场中的高度和高度差由这个对应关系可以盾出，电势差U写作似乎更合理些。事实确实如此，电势差写作，更有助于人们（初学者）对电势差的理解，但是由于电势差这个物理量在电场的讨论中，应用极为频繁，为了简单（因为符号“”表示一个物理量两个数值之差而很多人对此并不理解）人们就把电势差写作，或者更简单直接写作U。在重力场中如果确定了某一点的高度为零，就可以确定重力场中任一点A的高度。类比到电场中，如果确定了电场中某一点的电势为零，就可以确定电场中任意一点的电势。在重力场中我们可以根据任意两点的高度确定它们的高度差，而这个高度差却与零高度点的位置地关。例如我们在三楼有一个讲台桌高90厘米，这个90厘米实际是一个高度差，是桌面高度和桌脚高度的高度差。我们如果假定三楼地面的高度为零，则桌脚的高度为零，而桌面的高度为90厘米。所以这两点的高度差。如果我们假定一楼地面高度为零。则桌脚的高度就变为6米，而桌面的高度就变成3.9米，但这两点的高度差不变仍等于90厘米。类比到电场中，我们也可以根据任意两点的电势确定它们的电势差U，而这个电势差U与零电势点的位置无关。例如我们把一个平行板电容器接在一节干电池的两端，如果假定电池负极的电势为零，则平行板电容器接在电池负极的极板B电势为零，接在电池正极的极板A的电势为1.5V，而在两板间的P点电势为1V，（如图1所示