高三物理电场知识点包括以下几个方面:
1. 电场的基本性质:电场对放入其中的电荷有力的作用。
2. 电场强度:描述电场强弱的物理量,其定义是放入电场中的电荷所受的电场力与它的电荷量的比值。方向与正的试探电荷受到的电场力方向相同,与负的试探电荷受到的电场力方向相反。
3. 电势差:电场中两点的电势之差。在等势体中,任意两点间的电势差数值上等于电场力将单位电荷从该两点间移动到同一点时所做的功。
4. 电容器和电容:电容器是一种储存电荷和电能并具备两个电极的容器。一个平行板电容器,其电容C由构造和所充电荷量有关。
5. 电场中的导体:当导体放入电场中后,其中的自由电子受到电场力而定向移动,形成电流。当导体和电源断开时,电流消失,但导体内部的自由电子依然在振动,这表明自由电子在做无规则的热运动,但其中一部分电子受到电场力的作用而定向移动,形成宏观电流。
6. 电场线:用来描述电场中各点电场方向的假想线。电场线从正电荷出发终止于负电荷,与电荷受力方向相同,在处理问题时,可根据电场线的方向分析各点的电势高低。
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题目:一个带电粒子在电场中运动,电场强度E随位移x变化的关系式为E = 2x,粒子的初速度为v0,方向与电场线垂直,求粒子在电场中的运动轨迹。
知识点:电场力做功与动能变化的关系、粒子在电场中的运动轨迹。
解答:
1. 电场力做功与动能变化的关系:
电场力做正功,动能增加;电场力做负功(或不做功),动能不变;电场力做功的计算公式为:W = qE·dx,其中q为粒子带电量,E为电场强度,dx为在场中运动的位移。
2. 粒子在电场中的运动轨迹:
粒子在电场中受到电场力作用,其运动轨迹为曲线运动。根据题目中的电场强度E随位移x变化的关系式,可以画出电场中某一点的电场线分布图。根据粒子初速度方向与电场线垂直的条件,可以确定粒子的运动轨迹与电场线垂直。
根据以上知识点,我们可以得到粒子的运动轨迹方程:
x = x0 + v0t + 1/2at²
EqE·dx = 0
EqE = 2x
v0方向与电场线垂直
解得:a = 2v0/x0,t = (x - x0)/v0。代入运动轨迹方程可得:
x = x0 + v0(x - x0) + 1/2(2v0)²/x0²
化简得:x = (3/2)x0 - (v0²/2x0)·x + v0·(x - x0)²/v0²
由于粒子在电场中受到电场力作用,其运动轨迹为曲线运动。因此,粒子的运动轨迹与电场线垂直。根据题目中的电场强度E随位移x变化的关系式和粒子的初速度方向与电场线垂直的条件,可以画出粒子的运动轨迹图。根据轨迹图可以发现,粒子的运动轨迹是一条抛物线。
综上所述,该带电粒子在电场中的运动轨迹是一条抛物线,其方程为:x = (3/2)x0 - (v0²/2x0)·x + v0·(x - x0)²/v0²。