高二物理库仑定律与电场强度练习题
一、电荷守恒定律和库仑定律
1.电荷的多少叫做 ，单位是库仑，符号是C 。所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e 称为 。
2.点电荷是一种 模型，当带电体本身 和 对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。
3.使物体带电有方法：_____起电、_____起电、_____起电，其实质都是_______的转移。
4.电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体 到另一个物体，或从物体的 转移到 ，在转移的过程中，电荷的总量 ，这就是电荷守恒定律。
5．真空中两个 之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 1、Q 2的乘积成 ，跟它们的距离r 的 成反比，作用力的方向沿着它们的 。公式F= 其中静电力常量k ,适用范围： 。
1.一个点电荷对放在相距10cm 处的另一个点电荷的静电力为F ，如果两个点电荷之间的距离减少到5cm ，此时它们之间的静电力为（ ）
A ．2F
B ．4F
C ．F/2
D ．F/4
2．如图所示三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2与q 3距离为q 1与q 2距离
的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比为（ ）
A ．―9:4:―36
B ．9:4:36
C ．―3:2:―6
D ．3:2:6
3．取一对用绝缘支柱支持的金属导体A 和B ，使它们彼此接触，起初它们不带电，现在把带正电荷的球C 移近导体A ，如图，用手触摸一下A ，放开手，再移去C ，再把A 和B 分开，此时A 和B 上带电情况是（ ）
A ．A 和
B 都带负电 B ．A 和B 不带电
C ．A 带负电，B 不带电
D ．A 和B 都带正电 4．图中A 、B 是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C ．在下列情况中，判断A 、B 两球的带电情况：
（1）A 、B 接触后分开，再移去C ，则A________，B______；
（2）A 、B 接触，用手指瞬间接触B 后再移去C ，则A________，B_______； （3）A 、B 接触，用手指接触A ，先移去C 后再移去手指，则A_______，B_______
5.中子内有一个电荷量为e 3
2+的上夸克和两个电荷量为e 3
1-的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径
为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所
受静电作用力的是
6.两个点电荷，电量分别是q 1=4×10－9C 和q 2=－9×10－9Ｃ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上，要使一个点电荷放在某点恰好能静止不动，求这点的位置.
7.如图所示，在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？
二、电场强度 电场 电场是电荷之间发生相互作用的媒介物质， 周围存在电场，
电场强度和定义式 放入电场中某点的电荷所受的 跟该电荷所带 的比值叫做该点的电场强度 公式： ，单位： ，或V/m
物理意义 是描述电场____的性质的物理量，能够反映电场的________.
相关因素 E 的大小和 的大小无关，是由电场 决定的，只与形成电场的电荷和该点 有关，与试探电荷无关
矢标性
电场强度的方向与该点 所受电场力的方向相同，与 受电场力的方向相反，几个场强叠加时，需按矢量的运算法则，即 定则。
（1）F E q
=是电场强度的定义式，适用于 的静电场。
（2）2Q E k r
=是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于 在真空中形成的电场。
3.电场的叠加：电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算
4.电场线:在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场方向一致，这样的曲线就叫做电场线;要注意电场线不一定与电荷运动轨迹重合。 要牢记以下6种常见的电场的电场线：
注意电场线的特点：
①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。
②电场线互不相交。③起始正电荷，终止于负电荷的假想曲线。
④不是带电体的运动轨迹，带电体的运动轨迹是由受到的合外力情况和初速度共同决定。
8.关于电场强度的大小，下列说法正确的是（）
A．电场线密处电场强度一定大，电场线疏处电场强度一定小
B．电荷在电场中某处受的电场力大，该处电场强度一定大
C．两等量同种电荷的连线上，各点的电场强度一定为零
D．点电荷Q产生的电场中，电场强度大小一定与Q有关
9.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是（）
A．a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量
B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量
C．a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量
D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量
10.图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，
若用E a、E b表示a、b两点场强大小，（）
A．E a>E b B．E a=E b C．E a D．因不知a、b附近电场线的分布，不能确定E a、E b的大小关系 11.a、b为两个带等量正电荷的固定的小球，O为ab连线的中点，如图所示，c、d为中垂线上的两对称点且离O点很近，若在C点静止释放一个电子，关于电子的运动，以下叙述正确的有( ) A.在C→O的过程中，做匀加速运动 B.在C→O的过程中，做加速度减小的变加速运动 C.在O点速度最大，加速度为零 D.在cd间沿中垂线振动 12.有两个带有等量异种电荷的小球，用绝缘细线相连后悬起，并置于水平方向的匀强电场中，如图（1） 13.如图，在正六边形的a 、c 两个顶点上各放一带正电的点电荷，电量的大小都是q 1，在b 、d 两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电量的大小都是q 2， q 1＞q 2。已知六边形中心O 点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表 示，它是哪一条？ A ．E 1 B ．E 2 C ．E 3 D ． E 4 14.关于电场强度的定义式Ｅ＝Ｆ／ｑ，下列说法中正确的是 A.式中F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中的电荷的电量 B.电场强度E 与电场力F 成正比，与放入电荷的电量q 成反比 C.电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在那一点所受的电场力 D.在库仑定律的表达式221/r Q kQ F 中，22/r kQ 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1所在处的场强大小；而21/r kQ 是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2所在处的场强大小 15.正电荷Q 位于如图14—2—4所示的坐标原点，另一负电荷－２Ｑ放在何处才能使P (1，0)点的电场强度为零 A.位于x 轴上，x ＞１ B.位于x 轴上，x ＜０ C.位于x 轴上，０＜ｘ＜１ D.可以不在x 轴上 16.如图所示，绝缘细杆立于绝缘水平地面上，环上套一质量为m 、带电量为q 的小环，小环和绝缘杆之间的摩擦力f 大小不变，且f 变，细杆所在空间有一匀强电场，方向竖直向下，大小为E，求小环最后停止时，通过的总路程s最多大？ 17.长为0.10m的两根绝缘体的上端固定在O点，线的下端分别系质量为1.0× 10－2kg的小球,小球之间也用长0.10m的绝缘线互相连结,A球带5.0×10－7C，B 球带－5.0×10－7C的电荷，同时在水平方向加大小为5.0×105N/C的电场，连结 A、B之间的线被拉紧后处于静止状态，如图所示，则AB线上的张力有多大？（取 g=10m/s2） 18.在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放，已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ，求小球经过最低点时细线对小球的拉力。 19.在光滑水平面上有一质量m =1.0×10-3 kg 、电荷量q =1.0×10-10 C 的带正电小球，静止在O 点，以O 点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy ，现突然加一沿x 轴正方向、场强大小E =2.0×106 V/m 的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0 s ，所加电场突然变为沿y 轴正方向、场强大小仍为E =2.0×106 V/m 的匀强电场，再经过1.0 s ，所加电场又突然变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经1.0 s 速度变为零，求此电场的方向及速度变为零时小球的位置. 20.如图所示，一半径为R 的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的．轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强为E ．从水平轨道上的A 点由静止释放一质量为 m 的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动，求释放点A 距圆轨道最低点B 的距离s ．已 知小球受到的电场力大小等于小球重力的 4 3 倍． 1.B 2. A 3.A 4．（1）正、负（2）负、负（3）不带电、不带电5.B 6．如图2 122)20(x q kq x q kq =+ 解得x=40cm 在q1和q2连线上距q1 40cm 处 7.分析与解：①先判定第三个点电荷所在的区间：只能在B 点的右侧；再由2 r kQq F =，F 、k 、q 相同时Q r ∝∴rA ∶rB=2∶1，即C 在AB 延长线上，且AB=BC 。 ②C 处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了；只要A 、B 两个点电荷中的一个处于平衡，另一个必然也平衡。由2r kQq F = ，F 、k 、QA 相同，Q ∝r2，∴QC ∶QB=4∶1，而且必须是正电荷。所以C 点处引入的点电荷QC= +4Q. 8．AD 9．B 10．D 11．BCD 12．A 13.B 14.ACD 15.B 16. 由动能定理可得20210mv S F Eqh mgh f -=?-+ S=f mv h Eq mg 2 21 )(++ 17. 如图F1cos α=mg Eq=F2+F3+F1sin α （F1为OA 绳的拉力，F2为电荷间的库仑力，F3为AB 绳之间的张力） 2212L q kq F = )(109.12 3N F -?= 18. 由动能定理可得0)sin 1(cos =?=+-k E EqL mgL θθ小球摇到最低点时22 1 mv EqL mgL = - L mv mg F 2=- 解得mg mg F θ θsin 1cos 23+-= 19. 电场方向指向第三象限，与x 轴与225°角；小球速度变为零的位置（0.40 m ，0.20 m ） 20. 6 23R 将电场和重力场等效为一个新的重力场，小球刚好沿圆轨道做圆周运动可视为小球到达等效 重力场“最高点”时刚好由等效重力提供向心力．求出等效重力加速度g ′及其方向角，再对全过程运 用动能定理即可求解． 第一章复习 一、选择题： 1、下列做法中，能使两个点电荷间的库仑力的大小变为原来的一半的是（ ） A 、不改变电荷间的距离，使每个电荷的电量都变为原来的一半 20cm x q 2 q 1 q D 、使两个电荷的带电量和两电荷间的距离都增大到原来的两倍 2、如图所示，A 、B 是两个等量异种点电荷，C 、D 是A 、B 连线的中垂线上且与连线距离相等的两点，则（ ） A 、在A 、 B 连线的中垂线上，从 C 到 D ，各点电势都相等，场强都相同 B 、在A 、B 连线的中垂线上，从 C 到 D ，场强先增大后减小，电势先升高后降低 C 、在A 、B 连线的中垂线上，从C 到D ，场强先增大后减小，各点的电势都相等 D 、在A 、B 连线上，从A 到B ，场强先减小后增大，电势逐渐升高 3、如图所示，将带电粒子从电场中的A 点无初速地释放，不计重力作用，则下列说法中正确的是（ ） A 、带电粒子在电场中一定做加速直线运动 B 、带电粒子的电势能一定逐渐减少 C 、带电粒子一定向电势低的方向运动 D 、带电粒子的加速度一定越来越小 4、如图所示，空间有一水平方向的匀强电场，初速度为v 0的带电微粒从A 点射入电场，在竖直平面内沿直线从A 运动到B ，在此过程中微粒的（ ） A 、动能和电势能都减少，重力势能增加 B 、动能和重力势能都增加，电势能减少 C 、动能减少，重力势能和电势能都增加 D 、动能不变，重力势能增加，电势能减少 5、图中所示是一个平行板电容器，其电容为C ，带电荷量为Q ，上极板带正电，现将一个试探电荷q 由两极板间的A 点移动到B 点。A 、B 两点间的距离为s ，连线AB 与极板间的夹角为30°，则电场力对试探电荷q 所做的功等于（ ） A 、 Qd qCs B 、Cd qQs C 、Cd qQs 2 D 、Qd qCs 2 6、如图所示，A 、B 两点各放有电量为+Q 和+2Q 的点电荷，A 、B 、C 、D 四点在同一直线上，且 DB CD AC ==，将一正电荷从C 点沿直线移到D 点，则（ ） A 、电场力一直做正功 B 、电场力先做正功再做负功 C 、电场力一直做负功 D 、电场力先做负功再做正功 7、某静电场沿x 方向的电势分布如图所示，则（ ） A 、在0- x 1之间不存在沿x 方向的电场 B 、在0-x 1之间存在着沿x 方向的匀强电场 C 、在x 1-x 2之间存在着沿x 方向的匀强电场 D 、在x 1-x 2之间存在着沿x 方向的非匀强电场 8、如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上，a 与c 带正电，b 带负电，a 所带电量的大小比b 的小。C 受到a 和b 的静 电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（ ） A 、F 1 B 、F 2 C 、F 3 D 、F 4 A、当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小 B、当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大 C、小球可能做匀速圆周运动 D、小球不可能做匀速圆周运动 10、如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的两个等势面，一个电子垂直经过等势面D时，动能为20eV，飞经等势面C时，电势能为-10 eV ，飞至等势面B时速度恰好为0，已知相邻等势面间的距离为5㎝，则下列说法正确的是（） A、等势面A的电势为-10 V B、匀强电场的场强为200V/m C、电子再次飞经D等势面时，动能为10 eV D、电子的运动为匀变速直线运动 二、填空题： 11、如图所示，a、b、c、d为某电场中的四个等势面，一带正电的粒子飞入电场后，只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动，由此可知，这四个等势面的电势?a、?b、?c、?d由高到低的排列顺序是，带电粒子 经M和N点时，在点具有较大的电势能。 12、如图所示，要在x轴上坐标为1的点上固定一个电量为4Q的点电荷，坐标原点O处固定一个电量为-Q的点电荷，则在x坐标轴上，电场强度方向沿x轴负方向的所在区域应是。 13、图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为-8eV时，它的动能应为eV。 14、如图所示，在倾角为θ的很大的光滑绝缘斜面上，有一质量为m的小球，带电量为+q，初速度为v0，方向与斜面底边AB平行，欲使小球在斜面上沿初速度方向做匀速直线运动，需加一个匀强电场，场强的最小值为 E= ，方向为。 三、计算题： 15、如图所示，A、B、C三点是匀强电场中的三个点，各点电势分别是?A=-4V，?B=2V，?C=8V。试画出该匀强电场的电场线分布图。 16、如图所示，绝缘细杆立于绝缘水平地面上，环上套一质量为m、带电荷量为+q的小环，小环和绝缘杆之间的摩擦力f大小不变，且f＜mg+Eq，开始时小环在离地面高为h的A点，并以初速度v0向上运动，设小环与地面碰撞时电荷量无损失，且速度大小不变，方向改变，细杆所在空间有一匀强电场，方向竖直向下，大小为E，求小环 17、如图所示，在光滑绝缘平面上有A、B两个带同种电荷，大小可忽略的小球。开始时它们相距很远，A的质量为m，处于静止状态；B的质量为4m，以速度v正对着A运动。若开始时系统具有的电势能为零，则系统可能具有最大电势能为多大？ 18、匀强电场的场强E=2.0×103V/m方向水平向右。电场中有两个带电质点，它们的质量均为m=1.0×10-5㎏。质点A带负电，质点B带正电，电荷量皆为q=1.0×10-9C，开始时两质点位于同一等势面上，A的初速度 v A=2.0m/s，B的初速度v B=1.2m/s，均沿场强方向，在以后的运动过程中，若用?s表示任一时刻两质点间的水平距离，问当?s的数值在什么范围内，可以判断哪个质点在前面（规定图中右方为前），当?s的数值在什么范围内不可判断谁前谁后？ 第一章测试 一、选择题： 1、关于电子伏（eV），下列说法中正确的是（） A、电子伏是电势的单位 B、电子伏是电场强度的单位 C、电子伏是能量的单位 D、1 eV=1.60×1019J 们间静电力的大小可能为（ ） A 、 F 95 B 、F 54 C 、F 45 D 、F 5 9 3、下列说法中正确的是（ ） A 、电场线一定是闭合的曲线 A 、 电场线是正电荷在电场中的运动轨迹 B 、 电场中某点的场强方向，就是电荷在该点所受电场力的方向 C 、 电场线的疏密表示场强的强弱 4、一负电荷仅受电场力作用，从电场中的A 点运动到B 点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A 、B 两点电场强度E A 、E B 及该电荷在A 、B 两点的电势能εA 、εB 之间的关系为（ ） A 、E A =E B B 、E A ＜E B C 、εA =εB D 、εA ＞εB 5、如图所示，A 、B 为两个等量同种点电荷，a 、O 、b 在点电荷A 、B 的连线上，c 、O 、d 在连线的中垂线上Oa=Ob=Oc=Od ，则（ ） A 、a 、b 两点的场强相同，电势也相同 B 、c 、d 两点的场强不相同，电势相同 C 、O 点是A 、B 连线上电势最低的点，也是A 、B 连线上场强最小的点 D 、O 点是中垂线cd 上电势最高的点，也中垂线上场强最大的点 6、如图所示在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M 点无初速释放一带有恒定电量的小物块,小物块在Q 的电场中运动到N 点静止,则从M 点运动到N 点的过程中（ ） A 、小物块所受电场力逐渐减小 B 、小物块具有的电势能逐渐减小 C 、M 点的电势一定高于N 点的电势 D 、小物块电势能的变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 7、如图所示，带电量相等、质量不同的带电粒子a 和b 从带电平行板M 的边缘沿平行于极板的方向进入M 、N 两极板间的匀强电场中，都恰好能从N 板的右缘飞出，不计重力作用，则（ ） A 、两粒子进入电场时的动能一定相等 B 、两粒子进入电场时的初动量的大小一定相等 C 、两粒子飞出电场时的动能一定相等 D 、两粒子飞出电场时的动量大小一定相等 8、如图所示，一个正检验电荷q 在正点电荷Q 的电场中，沿某一条电场线向右运动，已知它经过M 点的加速度是经过N 点时加速度的2倍，则（ ） A 、它经过M 点时的速度是经过N 点的2倍 B 、它经过N 点时的速度是经过M 点时的速度的2倍 C 、MQ 之间的距离是NQ 之间的距离的1/2 D 、NQ 之间的距离是MQ 之间距离的2倍 9、如图所示，两平行金属板A 、B 接于电池的两极，一摆球带正电的单摆悬挂在A 板上，闭合开关S ，让单摆做简谐振动，设周期为T ，则（ ） A 、保持S 闭合，B 板向A 板靠近，则周期小于T D 、开关S 断开，B 板向A 板靠近，则周期大于T 10、如图所示，质量为m ，带电量为-q 的小球悬于O 点，O 点处于水平放置的相距为d 、电势差为U 的两带电的平行金属板正中，给小球一个水平冲量，小球能在电场中竖直面内做匀速圆周运动，那么 ⑴小球在未受冲量前悬线张力为mg ； ⑵小球做匀速圆周运动时张力保持不变 ⑶U=mgd/q ，则正确的有（ ） A 、只有⑶ B 、只有⑵⑶ C 、只有⑴⑵ D 、⑴⑵⑶ 二、填空题： 11、某平行板电容器的带电量增加2.0×10-10C ，两极板间的电压增加1V ，已知电介质的介电常数ε=6，极板面积S=3π㎝2，则此电容器的电容C= F= pF ，两极板间距离d= m ，两极板间的场强增加 V/m 。 12、在光滑水平面上的O 点系一长为l 的绝缘细线，线的另一端系一质量为m 、带电量为q 的小球。当沿细线方向加上场强为E 的匀强电场后，小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度v 0，使小球在水平面上开始运动，若v 很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为 。 13、将电量为q 2的点电荷放在电量为q 1的点电荷的电场中的P 点，q 2所受静电力的大小为F ，则P 点的场强大小为 ；若将点电荷q 2从P 点取走，q 1的位置不变化，则q 2取走后P 点的场强大小为 ，P 点到点电荷q 1的距离为 。 14、来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1mA 的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C 。这束质子流打到靶上的质子数为 。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束与质子源相距l 和4l 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，则 2 1 n n = 。 三、计算题： 15、如图，两平行金属板A 、B 相距d=3㎝，接在电压U=12V 的电池组上，电池组的中点接地。 ⑴计算两板间场强。 ⑵在距A 板d /=1㎝处平行板面插入一块薄金属片C ，计算AC 、CB 两区域的场强及AC 、CB 间的电势差。 ⑶把C 板接地后，AC 、CB 两区域的场强有何变化？ 16、为了研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面积A=0.04m 2的金属板，间距L=0.05m ，当连接到U=2500V 的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.0×10-17C ，质量为m=2.0×10-15㎏，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略颗粒所受重力。求合上电键后： ⑶经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？ 17、如图所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强E=4.0×102V/m， 两板相距d=16㎝，板长L=30㎝。一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22 ㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带 电粒子所受重力，求： ⑴粒子带何种电荷？ ⑵要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0至少为多大？ ⑶粒子飞出电场时最大偏角为多大？ 18、有三根长度皆为l=1.00m的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=1.00×10-2㎏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，场强方向沿水平向右， 平衡时A、B球的位置如图所示。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和电势能的总和与烧 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） 19.（12分）如图24所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q为正)的小物块（可看成质点）在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB＝－ ,小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为－ q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ，若不计小物块电量对板间电场的影响和碰撞时间。则 （1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？ 20.（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？ 第一章复习 一、选择题： 1、C 2、CD 3、AB 4、C 5、C 6、B 7、AC 8、B 9、C 10、ABD 二、填空题： 11、d c b a ????>>> N 12、0＜x ＜1，x ＜-1 13、20 14、q mg θ sin 沿斜面向上 三、计算题： 15、略 16、根据动能定理 -fs+mgh+Eqh=0- 2 02 1mv s=()f mv h mg Eq 2 021++ 17、 2 5 2mv 18、?s ＜0.8m 时，无法判断 ?s ＞0.8m 时，B 一定在前 第一章测试 一、选择题： 1、C 2、BD 3、D 4、AD 5、BC 6、ABD 7、AC 8、D 9、AC 10、B 二、填空题： 11、2×10-10 200 2.5×10-4 4×103 12、Eq ml π 13、F q kq 21 14、6.25×1025 2 三、计算题： 15、⑴E=400V/m ⑵U AC =4V U CB =8V E=400V/m ⑶E /AC =600 V/m E /CB =300 V/m 16、每料烟尘都在极板作匀加速运动 L=2 1t Uq ?? 0.05=2151710125001t ???? -- t=0.02s W=0.04×0.05×1013q 2 U =2.5×10-4J 2/212t dm Uq L t / =0.014s 17、正电荷 1.5×104m/s arctan 15 8 18、6.8×10-2J 19、(1)AB 之间的 电场强度为 小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为 故小物块运动的加速度为 设小物块与A 板相碰时的速度为v1，解得： (2)小物块与A 板相碰后以 v1大小相等的速度反弹，因电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块做匀减速直线运动。小物块所受的合外力大小为 加速度大小为 设小物块碰后到停止的时间为t ，注意到末速度为零 解得： 则： 高二物理同步训练试题解析 一、选择题 1．关于电场线的叙述，下列说法正确的是() A．电场线是直线的地方一定是匀强电场 B．电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向 C．点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合 D．画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场 答案：C 2．一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是() 图1－3－14 解析：选D.电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误；检验电荷在该点受到的电场力F＝Eq，F正比于q，C错误，D 正确． 3． 图1－3－15 如图1－3－15所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的场强，则() A．A、B两处的场强方向相同 B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以E A＝E B C．电场线从A指向B，所以E A>E B D．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定 解析：选AD.电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确． 4.点电荷A和B，分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和Q，在A、B连线上，如图1－3－16所示，电场强度为零的地方在() 图1－3－16 A．A和B之间B．A的右侧 C．B的左侧D．A的右侧及B的左侧 解析：选C.因为A带正电，B带负电，所以只有在A右侧和B左侧两者产生的电场强度方向相反，因为Q A>Q B，所以只有B的左侧，才有可能E A与E B等大反向，因而才可能有E A §1、1 库仑定律和电场强度 1．1．1、电荷守恒定律 大量实验证明：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变。这个定律为电荷守恒定律，它是物理学的重要定律之一。 我们熟知的摩擦起电就是电荷在不同物体间的转移，静电感应现象是电荷在同一物体上、不同部位间的转移。此外，液体和气体的电离以及电中和等实验现象都遵循电荷守恒定律。 1．1．2、库仑定律 真空中，两个静止的点电荷1q 和2q 之间的相互作用力的大小和两点电荷电量的乘积成正比，和它们之间距离r 的平方成反比；作用力的方向沿它们的连线，同号相斥，异号相吸 2 21r q q k F = 式中k 是比例常数，依赖于各量所用的单位，在国际单位制（SI ）中的数值为： 2 29/109C m N k ??=（常将k 写成 41πε = k 的形式，0ε是真空介电常数， 2 2 12 0/10 85.8m N C ??=-ε） 库仑定律成立的条件，归纳起来有三条：（1）电荷是点电荷；（2）两点电荷是静止或相对静止的；（3）只适用真空。 条件（1）很容易理解，但我们可以把任何连续分布的电荷看成无限多个电荷元（可视作点电荷）的集合，再利用叠加原理，求得非点电荷情况下，库仑力的大小。由于库仑定律给出的是一种静电场分布，因此在应用库仑定律时，可以把条件（2）放宽到静止源电荷对运动电荷的作用，但不能推广到运动源电荷对静止电荷的作用，因为有推迟效应。关于条件（3），其实库仑定律不仅适用于真空，也适用于导体和介质。当空间有了导体或介质时，无非是出现一些新电荷——感应电荷和极化电荷，此时必须考虑它们对源电场的影响，但它们也遵循库仑定律。 1．1．3、电场强度 电场的客观存在可由电场对处于其中的任意电荷的作用力来体现，为了从力的角度来 高一物理库仑定律练习题 一、电荷守恒定律和库仑定律 1.电荷的多少叫做 ，单位是库仑，符号是C 。所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e 称为 。 2.点电荷是一种 模型，当带电体本身 和 对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。 3.使物体带电有方法：_____起电、_____起电、_____起电，其实质都是_______的转移。 4.电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体 到另一个物体，或从物体的 转移到 ，在转移的过程中，电荷的总量 ，这就是电荷守恒定律。 5．真空中两个 之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 1、Q 2的乘积成 ，跟它们的距离r 的 成反比，作用力的方向沿着它们的 。公式F= 其中静电力常量k ,适用范围： 。 1.一个点电荷对放在相距10cm 处的另一个点电荷的静电力为F ，如果两个点电荷之间的距离减少到5cm ，此时它们之间的静电力为（ ） A ．2F B ．4F C ．F/2 D ．F/4 2．如图所示三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2与q 3距离为q 1与q 2距离的2 倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比为（ ） A ．―9:4:―36 B ．9:4:36 C ．―3:2:―6 D ．3:2:6 3．取一对用绝缘支柱支持的金属导体A 和B ，使它们彼此接触，起初它们不带电，现 在把带正电荷的球C 移近导体A ，如图，用手触摸一下A ，放开手，再移去C ，再把A 和B 分开，此时A 和B 上带电情况是（ ） A ．A 和 B 都带负电 B ．A 和B 不带电 C ．A 带负电，B 不带电 D ．A 和B 都带正电 4．图中A 、B 是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球C ．在下列情况中，判断 A 、 B 两球的带电情况： （1）A 、B 接触后分开，再移去C ，则A________，B______； （2）A 、B 接触，用手指瞬间接触B 后再移去C ，则A________，B_______； （3）A 、B 接触，用手指接触A ，先移去C 后再移去手指，则A_______，B_______ 5.中子内有一个电荷量为e 32+的上夸克和两个电荷量为e 3 1-的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径 为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是 6.两个点电荷，电量分别是q 1=4×10－9C 和q 2=－9×10－9Ｃ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上， 要使一个点电荷放在某点恰好能静止不动，求这点的位置. 7.如图所示，在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？ 高二物理焦耳定律教案文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 焦耳定律【教学目标】 （一）知识与技能 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功 的公式，能进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步掌握能量守恒定律的普遍性。 【教学重点】 电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】 电功率和热功率的区别和联系。 【教学过程】 （一）复习 1.串并联电路的性质。 2.电流表的改装。 （二）进行新课 1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么 （2）电流的定义式是什么 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段 电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中 的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成 电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。 教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功 学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。 电功： （1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）定义式：W=UIT 教师：电功的定义式用语言如何表述 第三节电场强度 过程与方法： 通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q 反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 情感态度与价值观： 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 能力目标： 1、能运用已学过的知识来帮助理解，理解电荷作用靠电场传递。 2、通过实验及对实验结果的观察、分析，得出对有关现象的本质认识 教学方法： 1、复习导入新课，提出新课题； 2、设问激疑，通过引导，充分调动学生积极思考，体现学生主体地位； 3、类比释疑，由已知的相类似知识，通过类比、分析，使得抽象概念能够较顺利地建立； 4、实验分析，定性与定量相互结合，使具体现象直观表达抽象概念，并充分运用多媒体辅助，动画模拟扩大实验成效。 教具： 幻灯片，计算机，铜丝，塑料笔。 【教学过程】 一、复习提问： 师：上一节，我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？ 电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。 二、新课学习： 踢足球时，脚要直接接触球（看图片）， 实验演示：两个带电小球靠近，生答：带电小球受到原电荷的作用力。 电荷间的作用没有“接触”，难道电荷作用是“超距作用”？ 生答：不接触 类比重力的产生，可总结出是场的作用，叫做电场。 1、电场：. (1)任何带电体周围产生的一种特殊物质。电场看不见，又摸不着，怎样去认识它、研究它？ 动手实验：利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。 现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到60度。 （2）基本性质：电场能对处在其中的电荷有力的作用， 提示学生：电场分布强弱不同。进一步研究电场分布。 引入形成电场的场源电荷Q ，又引入一个试探电荷q ，q 必须很小，可看成点电荷。而且q 电量也少，不影响源电荷Q 的电场。 大家观看演示，同一电荷q 在源电荷Q 附近，不同位置处，静止时受力有何特点？受力大小不等，那说明了什么？ 电场不同位置，会有强弱不同。这使我们想到，如何表示一个电场不同位置的强弱呢？用什么表达更确切？刚才，试探电荷q 在不同位置受力不同，那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢？为什么不能用电场力表示电场强弱？演示电场中同一点，放不同的试探电荷， 结果：同一位置不同电荷受力却不等。显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场。是什么使其受力不等呢？显然，不是电场本身变化了，而是不影响电场的试探电荷。比值q F 在电场中同一点是不变的。比值 q F 反映了什么呢？是电场的强弱分布。 2．电场强度： （1）试探电荷： （2）定义：物理学中把放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力与它的电量的比值叫做这一点的电场强度。简称场强。 ①定义式：q F E （适用于任何电场） ②比值定义法：ρ=m/v v =s/t 第七讲 库仑定律与电场强度 一.电荷、电荷守恒定律 元电荷：电荷量的电荷，叫元电荷。任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。 电荷守恒定律： 二．库仑定律 1.内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。 2.公式： 3.适用条件：①真空中<空气中也近似成立），②点电荷。 4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。三．库仑定律的应用 1.库仑电荷分配法：两个完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和在平均分配。 2.自由点电荷共线平衡问题 即共线平衡的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。 3.三自由点电荷共线不平衡<具有共同的加速度）问题 练习 1.关于点电荷，下列说法中正确的是(> A .只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B .体积较大的带电体一定不能看成是点电荷 C .当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷 D .当带电体带电量很少时，可看成点电荷 2．两个分别带有电荷量Q -和+3Q 的相同金属小球<均可视为点电荷），固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F 。两小球相互接触后将其固定距离变为2r ，则两球间库仑力的大小为<）A ．112F B ．34F C ．43F D ．12F 3.有两个点电荷所带电量的绝对值均为Q ，从其中一个电荷上取下△Q 的电量，并加在另一个电荷上，那么它们之间的相互作用力与原来相比(>A .一定变大B .一定变小 C .保持小变 D .因为两电荷电性不确定，无法判断 4.<2018普陀一模）如图，在水平面上A 、B 、C 三点固定着三个电荷量 C 1060.119-?=e 叫静电力常量）式中,/100.9(229221C m N k r Q Q k F ??= = 《焦耳定律》 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。 3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （二）过程与方法 通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。（三）情感态度与价值观 通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律 1．电功和电功率 （1）．电功 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。 一、选择题 1.下面关于电场的叙述正确的是[ ] A.两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的 B.只有电荷发生相互作用时才产生电场 C.只要有电荷存在，其周围就存在电场 D.A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用 2.下列关于电场强度的叙述正确的是[ ] A.电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力 B.电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比 C.电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向 D.电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关 3.电场强度的定义式为E=F/q [ ] A.该定义式只适用于点电荷产生的电场 B.F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量 C.场强的方向与F的方向相同 D.由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比 4.A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A 点的场强为E，则[ ] A.若在A点换上-q，A点场强方向发生变化 B.若在A点换上电量为2q的电荷，A点的场强将变为2E C.若在A点移去电荷q，A点的场强变为零 D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关 A.当r→0时，E→∞ B.发r→∞时，E→0 C.某点的场强与点电荷Q的大小无关 D.在以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的电场强度都相同 6.关于电场线的说法，正确的是[ ] A.电场线的方向，就是电荷受力的方向 B.正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动 C.电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大 D.静电场的电场线不可能是闭合的 7.如图1所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则[ ] A.A、B两处的场强方向相同 B.因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以EA=EB C.电场线从A指向B，所以EA>EB D.不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定 8.真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为[ ] A.0 B.2kq/r2 C.4kq/r2 D.8kq/r2 9.四种电场的电场线如图2所示.一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大.则该电荷所在的电场是图中的[ ] 10.图3表示一个电场中 a、b、c、d四点分别引入检 验电荷时，测得检验电荷所 库仑定律 电场力的性质 一、库仑定律 电荷守恒定律 1．点电荷 有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型． 2．电荷守恒定律 (1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． (2)带电实质：物体带电的实质是得失电子． (3)内容：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，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变． 3．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． (2)表达式：F ＝k q 1q 2 r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量． (3)适用条件：①真空中；②静止；③点电荷． [深度思考] 计算两个带电小球之间的库仑力时，公式中的r 一定是指两个球心之间的距离吗？为什么？ 答案 不一定．当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时，两球不能看做点电荷，这时公式中的r 大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离． 二、电场、电场强度 1．电场 (1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质． (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值． (2)定义式：E ＝F q ，q 为试探电荷． (3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．场强公式的比较 4．电场的叠加 (1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和． (2)运算法则：平行四边形定则． 5．等量同种和异种点电荷的电场强度的比较 连线上O点场强最小，指 1．定义 为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱． 2．电场线的三个特点 (1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处； (2)电场线在电场中不相交； (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 1.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A 新修订高中阶段原创精品配套教材 2.5 焦耳定律 教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改 2.5 Joule's law 教师：风老师 风顺第二中学 编订：FoonShion教育 2.5 焦耳定律 高中物理课堂教学教案 2.5焦耳定律 年月日 课题 §2.5焦耳定律课型新授课 教学目标（一）知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。（二）过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。（三）情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。教学重点、难点重点电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。难点电功率和热功率的区别和联系。教学方法等效法、类比法、比较法、实验法教学手段灯泡（36 v，18 w）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影 片、玩具小电机教学活动（一）引入新课教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；（2）电炉把电能转化成内能；（3）电动机把电能转化成机械能；（4）电解槽把电能转化成化学能。教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。（二）进行新课1、电功和电功率教师：请同学们思考下列问题（1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式w=qu （2）电流的定义式i= 教师：投影教材图2.5-1（如图所示）如图所示，一段电路两端的电压为u，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流i，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少? 学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=it。教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？学生：在这一过程中，电场力做的功w=qu=iut 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。电功：（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2） 库仑定律、电场强度 － 选择题 如图，真空中，点电荷q 在场点P 处的电场强度可表示为2 014r q E e r πε= ， 其中r 是q 与P 之间的距离，r e 是单位矢量。r e 的方向是 ()A 总是由P 指向q ； ()B 总是由q 指向P ； ()C q 是正电荷时，由q 指向P ； ()D q 是负电荷时，由q 指向 P 。 〔 〕 答案：()B 根据场强定义式0 q F E =，下列说法中正确的是： ()A 电场中某点处的电场强度就是该处单位正电荷所受的力； ()B 从定义式中明显看出，场强反比于单位正电荷； ()C 做定义式时0q 必须是正电荷； ()D E 的方向可能与F 的方向相反。 〔 〕 答案：()A 一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元d S 的一个带电量为σd S 的电荷元，在球面内各点产生的电场强度 ()A 处处为零 ()B 不一定都为零 ()C 处处不为零 ()D 无法判定 〔 〕 答案：()C 空间某处附近的正电荷越多，那么有： ()A 位于该处的点电荷所受的力越大；()B 该处的电场强度越大； ()C 该处的电场强度不可能为零； ()D 以上说法都不正确； 〔 〕 答案：()D 库仑定律的适用范围是 ()A 真空中两个带电球体间的相互作用； ()B 真空中任意带电体间的相互作用； ()C 真空中两个正点电荷间的相互作用； ()D 真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离。 〔 〕 答案：()D 在等量同种点电荷连线的中垂线上有A 、B 两点,如图所示，下列结论正确的是 ()A A B E E <，方向相同； ()B A E 不可能等于B E ,但方向相同； ()C A E 和B E 大小可能相等，方向相同； ()D A E 和B E 大小可能相等，方向不相同。 〔 〕 答案：()C 电荷之比为1:3:5的三个带同号电荷的小球A 、B 、C ，保持在一条直线上，相互间距离比小球直径 q P 2019高二物理电场强度检测题 1.电场中有一点P，下列哪种说法是正确的() A.若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有试探电荷，则P点场强为零 C.P点场强越大，则同一电荷在P点所受静电力越大 D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 解析：选C.电场中某点的电场强度与试探电荷无关，故A、B错；由于F=qE知，C对；场强方向与正试探电荷受力方向相同，故D错. 高二物理电场强度检测题2.(2019年杭州高二检测)真空中距点电荷(电量为Q)为r的A点处，放一个带电量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为() A.F/Q B.F/q C.kqr2 D. kQr2 答案：BD 3.下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是() 图1-3-12 解析：选C.A图中，A、B两点场强大小相等，方向不同，B 图中A、B两点场强的方向相同，但大小不等，C图中是匀强电场，则A、B两点场强大小、方向相同；D图中A、B 两点场强大小、方向均不相同. 4.(2019年黄冈中学高二检测)如图1-3-13所示是静电场的一 部分电场线分布，下列说法中正确的是() 图1-3-13 A.这个电场可能是负点电荷的电场 B.点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大 C.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力) D.负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向 解析：选B.因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A 错误. 因电场线越密处场强越大，故由图知场强EAEB.又因点电荷q在电场中所受静电力F=qEE，故静电力FAFB，选项B正确. 由牛顿第二定律知，加速度a=F/mF，而FAFB，故aAaB.选项C错误. 因B点切线方向即B点场强方向，而负电荷所受静电力的方向与场强方向相反，故选项D错误. 5.一粒子质量为m，带电荷量为+q，以初速度v与水平方向成45射向空间一匀强电场区域，恰做直线运动.求这个匀强电场的最小场强的大小并说明方向. 2、5焦耳定律 【教学目标】 (一)知识与技能 1、理解电功得概念,知道电功就是指电场力对自由电荷所做得功,理解电功得公式,能进 行有关得计算。 2、理解电功率得概念与公式,能进行有关得计算。 3、知道电功率与热功率得区别与联系。 (二)过程与方法 通过推导电功得计算公式与焦耳定律,培养学生得分析、推理能力。 (三)情感、态度与价值观 通过电能与其她形式能量得转化与守恒,进一步掌握能量守恒定律得普遍性。 【教学重点】 电功、电功率得概念、公式;焦耳定律、电热功率得概念、公式。 【教学难点】 电功率与热功率得区别与联系。 【教学过程】 （一）复习 1.串并联电路得性质。 2.电流表得改装。 (二)进行新课 1、电功与电功率 教师:请同学们思考下列问题 (1)电场力得功得定义式就是什么? (2)电流得定义式就是什么? 学生:(1)电场力得功得定义式W=qU q (2)电流得定义式I= t 教师:投影教材图2、5-1(如图所示) 如图所示,一段电路两端得电压为U,由于这段电路两端有电 势差,电路中就有电场存在,电路中得自由电荷在电场力得作用 下发生定向移动,形成电流I,在时间t内通过这段电路上任一横 截面得电荷量q就是多少? 学生:在时间t内,通过这段电路上任一横截面得电荷量q=It。 教师:这相当于在时间t 内将这些电荷q 由这段电路得一端移到另一端。在这个过程中,电场力做了多少功？ 学生:在这一过程中,电场力做得功W =qU =IUt 教师:在这段电路中电场力所做得功,也就就是通常所说得电流所做得功,简称电功。 电功: (1)定义:在一段电路中电场力所做得功,就就是电流所做得功,简称电功、 (2)定义式:W =UIT 教师:电功得定义式用语言如何表述？ 学生:电流在一段电路上所做得功等于这段电路两端得电压U ,电路中得电流I 与通电时间t 三者得乘积。 教师:请同学们说出电功得单位有哪些？ 学生:(1)在国际单位制中,电功得单位就是焦耳,简称焦,符号就是J 、 (2)电功得常用单位有:千瓦时,俗称“度”,符号就是kW ·h 、 说明:使用电功得定义式计算时,要注意电压U 得单位用V,电流I 得单位用A,通电时间t 得单位用s,求出得电功W 得单位就就是J 。 教师:在相同得时间里,电流通过不同用电器所做得功一般不同。例如,在相同时间里,电流通过电力机车得电动机所做得功要显著大于通过电风扇得电动机所做得功。电流做功不仅有多少,而且还有快慢,为了描述电流做功得快慢,引入电功率得概念。 (1)定义:单位时间内电流所做得功叫做电功率。用P 表示电功率。 (2)定义式:P =t W =IU (3)单位:瓦(W)、千瓦(kW) ［说明］电流做功得“快慢”与电流做功得“多少”不同。电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少。 2、焦耳定律 教师:电流做功,消耗得就是电能。电能转化为什么形式得能与电路中得电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能．．．．．．． ,于就是导体发热。 设在一段电路中只有纯电阻元件,其电阻为R ,通过得电流为I ,试计算在时间t 内电流通过此电阻产生得热量Q 。 学生:求解产生得热量Q 。 解:据欧姆定律加在电阻元件两端得电压U =IR 在时间t 内电场力对电阻元件所做得功为W =IUt =I 2 Rt 由于电路中只有纯电阻元件,故电流所做得功W 等于电热Q 。 产生得热量为 库仑定律 电场强度 1．共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零． 2．在某力作用下几个物体运动的加速度相同时，常用整体法求加速度，隔离法求相互作用力． 3．库仑定律 (1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． (2)公式：F ＝kq 1q 2 r 2 ，适用条件：①真空中；②点电荷． 4．电场强度 (1)定义式：E ＝F q ，适用于任何电场，是矢量，单位：N/C 或V/m. (2)点电荷的场强：E ＝kQ r 2，适用于计算真空中的点电荷产生的电场． (3)规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．电场中某一点的电场强度E 与试探电荷q 无关，由场源电荷(原电场)和该点在电场中的位置决定． 5．场强叠加原理和应用 (1)当空间有几个点电荷同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强就是各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和． (2)场强是矢量，遵守矢量合成的平行四边形定则． 一、场强公式E ＝F q 与E ＝k Q r 2的比较 电场强度是由电场本身决定的，E ＝F q 是利用比值定义的电场强度的定义式，q 是试探电荷，E 的大小与q 无关．E ＝k Q r 2是点电荷电场强度的决定式，Q 为场源电荷的电荷量，E 的大小与Q 有关． 例1 关于电场强度E ，下列说法正确的是( ) A ．由E ＝F q 知，若q 减半，则该处电场强度为原来的2倍 B ．由E ＝k Q r 2知，E 与Q 成正比，而与r 2成反比 C ．由E ＝k Q r 2知，在以Q 为球心，以r 为半径的球面上，各处场强均相同 D ．电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向 解析 E ＝F q 为场强定义式，电场中某点的场强E 只由电场本身决定，与试探电荷无关，A 错误；E ＝k Q r 2是点电荷Q 产生的电场的场强决定式，故可见E 与Q 成正比，与r 2 成反比，B 正 确；因场强为矢量，E 相同，意味着大小、方向都相同，而在以场源点电荷为球心的球面上各处E 的方向不同，故C 错误；电场中某点的场强方向与正电荷在该点所受静电力的方向相 同，故D 正确． 答案 BD 二、两个等量点电荷周围的电场 解决这类题目的关键是熟记等量异种点电荷、等量同种点电荷周围电场线的分布情况，依据电场线的分布分析电场强度的变化，再结合牛顿第二定律和运动学公式分析加速度和速度的变化． 例2 两个带等量正电荷的点电荷，O 点为两电荷连线的中点，a 点在连线的中垂线上，若在a 点由静止释放一个电子，如图1所示，关于电子的运动，下列说法正确的是( ) 第五节、焦耳定律（1课时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。 3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （二）过程与方法 通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过 程。 （三）情感态度与价值观 通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律 1．电功和电功率 （1）．电功 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。 对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s （2）电功率 电场强度练习题 一、选择题 1. 以下关于电场线的叙述，正确的是（） A．电场线是电荷移动的轨迹 B．电场线是仅受电场力作用且从静止开始运动的电荷的运动轨迹 C．仅受电场力作用时，电荷不可能沿电场线运动 D．电荷的运动轨迹有可能与电场线重合 2．某电场的电场线分布如图所示，则某电荷在a点和b点所受电场力的大小关系是（） A．． B．． C．． D．由于未说明电荷的正负，因而无法比较其大小． 3．下列关于电场线的说法中正确的是（） A．在静电场中释放点电荷，在电场力作用下该点电荷一定沿电场线运动B．电场线上某点的切线方向与在该处正电荷的运动方向相同 C．电场线上某点的切线方向与在该处的电荷所受的电场力方向相同 D．在静电场中，电场线从正电荷出发到负电荷终止 4．如图所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a、b两点，用E a、E b 分别表示两处场强的大小，则（） A．a、b两点的场强方向相同 B．因为电场线由a指向b，所以E a>E b C．因为电场线是直线，所以E a=E b D．因为不知道a、b附近的电场线分布情况，所以不能确定E a、E b的大小关系 5．在静电场中，有关电场线的下列说法中，正确的是（）A．初速度为零的点电荷，在电场中只受电场力作用，则它的运动轨迹可能与电场线重合 B．电场线通过的地方有电场，电场线不通过的地方没有电场 C．点电荷在电场中所受的电场力方向可能与电场线垂直 D．电场线的分布可以用实验来模拟，表明在电场中确实存在电场线 6．下列关于电场强度的叙述正确的是 [ ] A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力 B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比 C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向 D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关 7、电场强度的定义式为E=F/q，下列说法正确的是（） A．该定义式只适用于点电荷产生的电场 B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量 C．场强的方向与F的方向相同 2.5焦耳定律 【教学目标】 （一）知识与技能 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能 进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步掌握能量守恒定律的普遍性。 【教学重点】 电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】 电功率和热功率的区别和联系。 【教学过程】 （一）复习 1.串并联电路的性质。 2.电流表的改装。 （二）进行新课 1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图2.5-1（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有 电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作 用下发生定向移动，形成电流I ，在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量q 是多少? 学生：在时间t 内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q =It 。 教师：这相当于在时间t 内将这些电荷q 由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？ 学生：在这一过程中，电场力做的功W =qU =IUt 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。 电功： （1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）定义式：W =UIT 教师：电功的定义式用语言如何表述？ 学生：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U ，电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积。 教师：请同学们说出电功的单位有哪些？ 学生：（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J. （2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW ·h. 说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U 的单位用V ，电流I 的单位用A ，通电时间t 的单位用s ，求出的电功W 的单位就是J 。 教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。 （1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P 表示电功率。 （2）定义式：P =t W =IU （3）单位：瓦（W ）、千瓦（kW ） ［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。 2、焦耳定律 教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能．．．．．．． ，于是导体发热。 设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R ，通过的电流为I ，试计算在时间t 内电 单元八 库仑定律 电场 电场强度 1 一 选择题 01. 下列几种说法中哪一个是正确的? 【 C 】 (A) 电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向； (B) 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同； (C) 场强方向可由F E q = 定义给出，其中q 为试验电荷的电量，q 可正、可负，F 为试验电荷 所受的电场力； (D) 以上说法都不正确。 02. 一带电体可作为点电荷处理的条件是 【 C 】 (A) 电荷必须呈球形分布； (B) 带电体的线度很小； (C) 带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计； (D) 电量很小。 03. 如图所示, 在坐标原点放一正电荷Q ，它在P 点 (1,0x y =+=) 产生的电场强度为E ，现在，另外有一个负电荷2Q -，试问应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零? 【 C 】 (A) x 轴上1x >； (B) x 轴上01x <<； (C) x 轴上0x <； (D) y 轴上0y >； (E) y 轴上0y <。 04. 在一个带有正电荷的均匀带电球面外，放置一个电偶极子，其电矩p 的方向如图所示。当释放 后，该电偶极子的运动主要是： 【 D 】 (A) 沿逆时针方向旋转，直至电矩p 沿径向指向球面而停止； (B) 沿顺时针方向旋转，直至电矩p 沿径向朝外而停止； (C) 沿顺时针方向旋转至电矩p 沿径向朝外，同时沿电力线方向远离球面移动； 选择题_03图示 选择题_04图示 选择题_05图示 (D) 沿顺时针方向旋转至电矩p 沿径向朝外，同时逆电力线方向向着球面移动。 05. 如图所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为(0)x λ+<和 (0)x λ->则Oxy 坐标平面上点(0,)a 处的场强E 为 【 B 】 (A) 0； (B) 02i a λπε ； (C) 04i a λπε ； (D) 0()4i j a λπε+ 。 二 填空题 06. 带有N 个电子的一个油滴，其质量为m ，电子的电量的大小为e ，在重力场中由静止开始下落(重力加速度为g )，下落中穿越一均匀电场区域，欲使油滴在该区域中匀速下落，则电场的方向为向下，大小为 mg Ne 。 07. 如图所示的曲线表示一种球对称性电场的场强大小E 的分布，r 表示离对称中心的距离。这是由半径为R 均匀带电为q +的球体产生的电场。 08. 一半径为R 的带有一缺口的细圆环，缺口长度为d ()d R <<环上均匀带有正电，电荷为q ，如图所示。则圆心O 处的场强大小2 3 08qd E R πε= 。 09. 某区域的电场线如图所示，把一个带负电的点电荷q 放在点A 或B 时，在A 点受的电场力大 10. 电偶极子的电偶极矩是一个矢量，它的大小是ql (其中l 是正负电荷之间的距离)，它的方向是由 负电荷指向正电荷 。 三 判断题 11. 若将放在电场中某点的试探电荷q 改为q -，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反 。 【 错 】 12. 静电场中的电场线不会相交，不会形成闭合线。 【 对 】 四 计算题 13. 两个电量分别为71210q C -=+?和72210q C -=-?的点电荷，相距0.3m ，求距1q 为0.4m 、距2q 为0.5m 处P 点电场强度。 填空题_07图示 填空题_08图示 填空题_09图示高中物理选修3-1电场强度练习题测试题复习题
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