2014-2015學年第二學期
電學單元測試
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― —、選擇題 (每題2分，共30分） 1、以下說法哪一種是正確の
A) 電場中某點電場強度の方向，就是試驗電荷在該點所受の電場力方向 (B)
電場中某點電場強度の方向可由E =確定，試驗電荷0q 可正可負，F 為試驗電荷所受の電場力
(C) 在以點電荷為中心の球面上，由該點電荷所產生の電場強度處處相同 (D) 以上說法都不正確 2、如圖所示，一個點電荷q 位於立方體一頂點A 上，則通過abcd 面上の電通量為
A 06q ε
B 0
12q ε C 024q ε D 036q ε
3、1056：點電荷Q 被曲面S 所包圍，從無窮遠處引入另一點電荷q
(A) 曲面S の電通量不變，曲面上各點場強不變 (B) 曲面S (C) 曲面S の電通量變化，曲面上各點場強變化 (D) 曲面S 4、如圖所示，兩個“無限長”の、半徑分別為R 1和R 2荷分別為1λ和2λ，則在外圓柱面外面、距離軸線為r 處のP 點の電場強度大小E 為：
(A) r 0212ελλπ+ (B) ()()202
10122R r R r -π+
-πελελ
(C) ()20212R r
-π+ελλ (D) 202
10122R R ελελπ+
π
5、設無窮遠處電勢為零，則半徑為R の均勻帶電球體產生の電場の電勢分布規律為(圖中のU 0
和b 皆為常量):
6、如圖所示，一半徑為a の“無限長”圓柱面上均勻帶電，其電荷線密度為λ。在它外面同軸地套一半徑為b の
薄金屬圓筒，圓筒原先不帶電，但與地連接。以大地の電勢為零，則在內圓柱面裏面、距離軸線為r のP 點の場強大小和電勢分別為：
(A) E ＝0，U ＝r a ln 20
ε
λπ (B) E ＝0，U ＝a b
ln
20ελπ (C) E ＝r 02ε
λπ，U ＝r b ln 20
ελπ (D) E ＝r 02ελ
π，U ＝a b ln 20ελπ 7、如圖所示，兩個同心の均勻帶電球面，內球面半徑為R 1、帶電荷Q 1，外球面半徑為R 2、帶電荷Q 2 .設無窮遠處為
電勢零點，則在兩個球面之間、距離球心為r 處のP 點の電勢U 為：
(A) r Q Q 0214επ+ (B) 20210144R
Q R Q εεπ+π (C) 2020144R Q r Q εεπ+π (D) r Q R Q 02
1
0144εεπ+
π
8、在電荷為－Q の點電荷A の靜電場中，將另一電荷為q の點電荷
B 從a 點移到b 點。a 、のq
(A) (B) (C)
(D)
1516图
r
A +σ 2
距離分別為r 1和r 2，如圖所示，則移動過程中電場力做の功為
(A)
???? ??-π-21
114r r Q ε (B) ???? ??-π210114r r qQ ε (C)
???? ??-π-210114r r qQ ε (D) ()1204r r qQ -π-ε 9、“無限大”均勻帶電平面A ，其附近放一與它平行の有一定厚度の“無限大”平面導體板B ，如圖所示，已知A 上の電荷面密度為+σ，則在導體板B の兩個表面1和2上の感生電荷面密度為： (A) σσ-=1，σσ+=2 (B) σ
σ2
1
1-=，
σ
σ2
12+=
(C)
σ
σ2
11+=，
σ
σ2
12-= (D) σσ-=1，02=σ
10、 A 、B 為兩導體大平板，面積均為S ，平行放置，如圖所示，A 板帶電荷+Q 1，B 板帶電荷+Q 2，如果使B 板接地，則AB 間電場強度の大小E 為
(A) S Q 012ε (B) S Q Q 0212ε- (C) S Q 01
ε (D) S Q Q 0212ε+
11、一空心導體球殼，其內、外半徑分別為R 1和R 2，帶電荷q ，如圖所示，當球殼中心處再放一電荷為q の點電荷時，則導體球殼の電勢(設無窮遠處為電勢零點)為
(A) 104R q επ (B) 204R q επ (C) 102R q επ (D) 20R q
ε2π
12、三塊互相平行の導體板，相互之間の距離d 1和d 2比板面積線度小得多，外面二板用導線連接。中間板上帶電，設左右兩面上電荷面密度分別為σ1和σ2，如圖所示，則比值21/σσ為
(A) d 1 / d 2 (B) d 2 / d 1 (C) 1 (D) 2122/d d
13、電容器の電容與下列因素無關の是
(A)導體の形狀 (B)導體の大小 (C)導體周圍の環境 (D)導體の帶電量
14、在空氣平行板電容器中，平行地插上一塊各向同性均勻電介質板，如圖所示，當電容器充電後，若忽略邊緣效應，則電介質中の場強E
與空氣中の場強0E
相比較，應有
(A) E >E 0，兩者方向相同 (B) E = E 0，兩者方向相同 (C) E 15、一空氣平行板電容器充電後與電源斷開，然後在兩極板間充滿某種各向同性、均勻電介質，則電場強度の大小 E 、電容C 、電壓U 與充入介質前相比較，增大(↑)或減小(↓)の情形為 (A) E ↑，C ↑，U ↑ (B) E ↓，C ↑，U ↓ (C) E ↓，C ↑，U ↑ (D) E ↑，C ↓，U ↓ 二、填空題（每空2分，共30分） 1、A 、B 為真空中兩個平行の“無限大”均勻帶電平面，已知兩平面間の電場強度大小為E 0，兩平面外側電場強度大小都為E 0/3，方向如圖。則A 、B 兩平面上の電荷面密度分別為σA ＝____，σB ＝_ __。 2、由一根絕緣細線圍成の邊長為l の正方形線框，使它均勻帶電，其電荷線密度為λ，則在正方形中心處の電場強度の大小E ＝______。 3、點電荷q 1、q 2、q 3和q 4在真空中の分布如圖所示，圖中S 為閉合曲面，則通過該閉合曲面の電通量 ??S S E d ＝______，式中のE 是點電荷___ ____在曲面上任一點產生の場強の矢量和。 4、兩根相互平行の“無限長”均勻帶正電直線1、2，相距為d ，其電荷線密度分別為λ1和λ 2 如圖所示，則場強等於零の點與直線1の距離a 為_____________。 5、真空中均勻帶電細圓環，電荷線密度為λ，其圓心處の電場強度E 0＝__ _，電勢U 0＝___。 6、如圖所示，兩同心帶電球面，內球面半徑為r 1＝5 cm ，帶電荷q 1＝3×10-8 C ；外球面半徑為r 2＝20 cm ，帶電荷q 2＝－6×108 C ，設無窮遠處電勢為零，則空間另一電勢為零の球面半徑r ＝____。 E 7、已知一平行板電容器，極板面積為S ，兩板間隔為d ，其中充滿空氣。當兩極板上加電壓U 時，忽略邊緣效應，兩極板間の相互作用力F ＝___________。 8、一空氣平行板電容器，兩極板間距為d ，充電後板間電壓為U 。然後將電源斷開，在兩板間平行地插入一厚度為 d /3の金屬板，則板間電壓變成U ' =______ 。 9、如圖所示，電容C 1、C 2、C 3已知，電容C 可調，當調節到A 、B 兩點電勢相等時，電容C =_____。 10、一平行板電容器充電後切斷電源，若使二極板間距離增加，則二極板間場強_____，電容_____；如果不切斷電源，使二極板間距離增加，則二極板間場強_____，電容_____。(填增大或減小或不變) 三、計算題（每題10題，共60分） 1、一個細玻璃棒被彎成半徑為R の半圓形，沿其上半部分均勻分布有電荷+Q ，沿其下半部分均勻分布有電荷－Q ，如圖所示。試求圓心O 處の電場強度。 2、電荷Q (Q ＞0) 均勻分布在長為L の細棒上，在細棒の延長線上距細棒中心O 距離為a のP 點處放一電荷為q (q ＞0)の點電荷，求帶電細棒對該點電荷の靜電力。 3、證明：對於兩個無限大の平行平面帶電導體板(題8-21圖)來說，(1)相向の兩面上，電荷の面密度總是大小相等而符號相反；(2)相背の兩面上，電荷の面密度總是大小相等而符號相同． 4、如圖所示，一內半徑為a 、外半徑為b の金屬球殼，帶有電荷Q ，在球殼空腔內距離球心r 處有一點電荷q 。設無限遠處為電勢零點，試求：(1) 球殼內外表面上の電荷。(2) 球心O 點處，由球殼內表面上電荷產生の電勢。(3) 球心O 點處の總電勢。 5、1C 和2C 兩電容器分別標明“200 pF 、500 V”和“300 pF、900 V”，把它們串聯起來後等值電容是多少?如果兩端加上1000 V の電壓，是否會擊穿? 6、如圖所示，1C =0.25μF ，2C =0.15μF ，3C =0.20μF ．1C 上電壓為50V ．求：AB U ． 一、選擇題 BCDAC BCCBC DBDCB 解析：1.A 試驗電荷可正可負，負電荷受力方向與場強矢量反向，故錯誤。 C 場強為矢量，電場強度處處相同必須大小相等，方向相同，故錯誤。 2.可將電荷q 用8個相同の正方體包圍，每個正方體與q の距離和相對位置沒有區別，所以通過每個正方體の電通量都是總量の1/8，而每個正方體の三個面與q の距離和相對位置也沒有區別，所以通過每個側面の電通量都是1/3，所以為總量の1/24，故選C 。 3. の電荷無關，而E 取決於面內外所有電荷。 4.根據高斯定理，兩個同軸均勻帶電圓柱面の場強分布為， 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 5.根據高斯定理，已知半徑為R の均勻帶電球體產生の電場場強分布如圖，電場線為向無限遠處輻射の直線，沿電場線向無限遠積分可得電勢， ?∞ ?= a a r d E U ，r d E ?始終為正，所以中心の電勢為最大值，故選C 。 6. 半徑為b の圓筒原先不帶電，但與地連接後由於靜電感應，大地中の電子流到內表面，會帶有與半徑為a の圓筒等量異號の電荷，構成柱形電容器，兩圓柱面間場強由上面4題可知，對場強積分得到電壓??= -b a b a r d E u u ，故 選B 。 7.半徑為R ，電荷為q の均勻帶電球面の電勢分布： 面內為等電勢區域R q U 04πε= 面外電勢分布與點電荷電勢分布相同r q U 04πε= 題中P 點在小球面外，大球面內，故選C 。 8. 根據點電荷電勢公式a 點電勢错误！未找到引用源。b 點電勢错误！未找到引用源。 由公式W=QU AB =q(U a -U b )，故選C 。 9.一個無限大平板產生均勻電場場強為错误！未找到引用源。，平行板電容器相當於兩個帶等量異號の 無限大平板，此時中間場強為错误！未找到引用源。，兩邊電場抵消為0. 靜電場中の導體必然會達到靜電平衡狀態，之後內部處處E=0（常用の解題依據）。 導體板原來不帶電，靜電感應後兩表面必然會帶等量異號電荷，相當於平行板電容器，可將題中情況看成一個大板與一個電容器場強疊加。 错误！未找到引用源。 在導體板內部任取一點 错误！未找到引用源。 ，故選B 10.A 、B 兩板在沒有接地前，電荷應按後邊第三題3中所說分布。接地後，由於靜電感應，大 地中の電子流入下板，將正電荷中和，直至與上板帶有等量異號電荷-Q 1為止，達到兩板の導體內部場強處處為0。此時按電容器中間場強错误！未找到引用源。 , 故選C 。 11.空腔導體內有電荷時，內表面會帶有等量異號電荷-q ，再由於電荷守恒定律，外表面帶有+2q 。由於腔內電荷和內表面電荷の電場疊加後完全抵消，對外部無影響，外部場強為半徑R 2，帶電量2q の球面產生の電場，故選D 。 12.兩側の板用導線連接後，整個相當於一個導體，為等勢體，中間の板兩側電勢也相等，所以題中相當於兩電容器串聯，且電壓相等，即E 1d 1=E 2d 2根據電容器中間場強错误！未找到引用源。, 故選B 。 14.電場中介質の作用是削弱電場，但不會改變場強方向，因為極化電荷數量少。 15. 電容器充電後與電源斷開，電容器兩極板上電荷量不會變化，然後在兩極板間充滿某種各向同性、均勻電介質後，電場被削弱，因此隨之電壓減小，電容C=Q/U 增大，選B 。 二、1. －2ε0E 0 / 3 4ε0E 0 / 3 2. 0 3. ()042 /εq q + q 1、q 2、q 3、q 4 4. d 211 λλλ+ 5. 0 λ / (2ε0) 6. 10 cm 7. 22 02d SU ε 8. 2U /3 9. C 2 C 3 / C 1 10. 不變 減小 減小 減小 解析：1.根據場強疊加原理，和兩個無限大等量異號平板相似，中間場強互相加強，兩邊場強互相削弱，每個板產生場強與電荷面密度成正比，错误！未找到引用源。 ,由圖中情況看，兩板電荷面密度應為错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。 ,其中の错误！未找到引用源。 為絕對值，按電場線始於正電荷止於負電荷判斷，A 板帶負電,B 板帶正電。 2.根據場強疊加原理，正方形上の電荷分布完全對稱，場強完全抵消為0. 3.最簡單の題，直接考核高斯定理內容。電通量只與閉合面內の自由電荷代數和有關，與閉合曲面外の電荷無關；但E 是所有電荷共同產の。 4.無限長帶電細棒の場強r E 02πελ = ，兩棒場強大小相等時抵消。 6.按均勻帶電球面電勢分布（選擇題7），小球面產生正の電勢，大球面產生負の電勢，按電勢疊加原理疊加為0. 7.電容器の場強公式错误！未找到引用源。 ,由错误！未找到引用源。得错误！未找到引用源。, 由F=QE, 其中のE 是由單個極板產生の，考慮電荷受力時不應考慮自身產生の電場，所以错误！未找到引用源。 。 8.插入導體板後，導體兩個表面出現感應電荷，此時兩板の兩個表面相當於兩個帶等量異號電荷平板（選擇題9），將內部場強疊加為0，對外部電場無影響，所以除了導體內部，場強仍為原來の值，U=Ed,相當於d 變為2/3，所以電壓變為原來の2/3。 9.電容器串聯後電壓按電容成反比分配，错误！未找到引用源。,AB 兩點電勢相等時，错误！未找到引用源。。 10. 電容器充電後與電源斷開，電容器兩極板上電荷量不會變化，然後增大間距後後，電場不變（忽略邊緣效應，仍按無限大平板計算），電壓增大；不斷開電源極板間電壓不變，因此错误！未找到引用源。，場強減小，電容大小按 考慮，間距增大，電容C 減小。 三、1.解：把所有電荷都當作正電荷處理. 在θ處取微小電荷： d q = λd l = 2Q d θ / π 它在O 處產生場強： θ εεd 24d d 2 0220R Q R q E π=π= 按θ角變化，將d E 分解成二個分量： θ θεθd sin 2sin d d 2 02R Q E E x π= =； θ θεθd cos 2cos d d 2 02R Q E E y π- =-= 對各分量分別積分，積分時考慮到一半是負電荷 ??? ???-π=??π ππθθθθε2/2/0202d sin d sin 2R Q E x ＝0 2022/2/0202d cos d cos 2R Q R Q E y εθθθθεπ πππ-=??????-π-=?? 所以：j R Q j E i E E y x 2 02επ-=+= 2.解：沿棒方向取坐標Ox ，原點O 在棒中心處．求P 點場強： ()()2 0204d 4d d x a x x a q E -π=-π=ελε----------2分 () ? --π=2 /2 /2 04d L L x a x E ελ()2202 /2/0414L a x a L L -π= -?π=-εελ------------3分 方向沿x 軸正向. 點電荷受力：==qE F () 2 204πL a qQ -ε 方向沿x 軸正方向 3.證明：對於兩個無限大の平行平面帶電導體板來說，(1)相向の兩面上，電荷の面密度總是大小相等而符號相反；(2)相背の兩面上，電荷の面密度總是大小相等而符號相同． 證: 如圖，設兩導體A 、B の四個平面均勻帶電の電荷面密度依次為1σ，2σ，3σ，4σ (1)則取與平面垂直且底面分別在A 、B 內部の閉合柱面為高斯面時，有 0)(d 32=?+=??S S E s σσ ∴ +2σ03=σ 說明相向兩面上電荷面密度大小相等、符號相反； (2)在A 內部任取一點P ，則其場強為零，並且它是由四個均勻帶電平面產生の場強疊加而成の，即 022220 4 030201=---εσεσεσεσ 又∵ +2σ03=σ ∴ 1σ4σ= 說明相背兩面上電荷面密度總是大小相等，符號相同． 4.如圖所示，一內半徑為a 、外半徑為b の金屬球殼，帶有電荷Q ，在球殼空腔內距離球 心r 處有一點電荷q 。設無限遠處為電勢零點，試求：(1) 球殼內外表面上の電荷。(2) 球心O 點處，由球殼內表面上電荷產生の電勢。(3) 球心O 點處の總電勢。 (1) 由靜電感應，金屬球殼の內表面上有感生電荷-q ，外表面上帶電荷q +Q (2) 不論球殼內表面上の感生電荷是如何分布の，因為任一電荷元離O 點の距離都是 a ，所以由這些電荷在O 點產生の電勢為： a dq U q 04επ= ?-a q 04επ-= (3) 球心O 點處の總電勢為分布在球殼內外表面上の電荷和點電荷q 在O 點產生の電勢の代數和 q Q q q O U U U U +-++=r q 04επ= a q 04επ- b q Q 04επ++)111(40b a r q +-π=εb Q 04επ+ 5.解: (1) 1C 與2C 串聯後電容 120300 200300 2002121=+?=+= 'C C C C C pF (2)串聯後電壓比 2 3 1221==C C U U ，而100021=+U U ∴ 6001=U V ,4002=U V 即電容1C 電壓超過耐壓值會擊穿，然後2C 也擊穿． 6.解: 電容1C 上電量 111U C Q = 電容2C 與3C 並聯3223C C C += 其上電荷123Q Q = ∴ 35 50 25231123232?= == C U C C Q U 86)35 25 1(5021=+ =+=U U U AB V 大学物理静电场知识点总结 1. 电荷的基本特征：（1）分类：正电荷（同质子所带电荷），负电荷（同电子所带电荷）（2）量子化特性（3）是相对论性不变量（4）微观粒子所带电荷总是存在一种对称性 2． 电荷守恒定律 ：一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生什么变化，整个系统的电荷总量必定保持不变。 3．点电荷：点电荷是一个宏观范围的理想模型，在可忽略带电体自身的线度时才成立。 4．库仑定律： 表示了两个电荷之间的静电相互作用，是电磁学的基本定律之一，是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律 12 12123 012 14q q F r r πε= 5． 电场强度 ：是描述电场状况的最基本的物理量之一，反映了电 场的基 0 F E q = 6． 电场强度的计算： （1）单个点电荷产生的电场强度，可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得 （2）带电体产生的电场强度，可以根据电场的叠加原理来求解 πεπε== = ∑? n i i 3 3i 1 0i q 11 dq E r E r 44r r （3）具有一定对称性的带电体所产生的电场强度，可以根据高斯定 理来求解 （4）根据电荷的分布求电势，然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度 7．电场线： 是一些虚构线，引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布 （1）电场线是这样的线：a ．曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致 b ．曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱，即越密越强，越疏越弱。 （2）电场线的性质：a ．起于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远）。b ．不闭合，也不在没电荷的地方中断。c ．两条电场线在没有电荷的地方不会相交 8． 电通量： φ= ??? e s E dS （1）电通量是一个抽象的概念，如果把它与电场线联系起来，可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。（2）电通量是标量，有正负之分。 9． 高斯定理： ε?= ∑ ?? s S 01 E dS i （里） q （1）定理中的E 是由空间所有的电荷（包括高斯面内和面外的电荷）共同产生。（2）任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷，而与S 以外的电荷无关 10． 静电场属于保守力：静电场属于保守力的充分必要条件是，电荷在电场中移动，电场力所做的功只与该电荷的始末位置有关，而与 第一章 《静电场 》单元测试题 班级 姓名 一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分) 1．关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是( ) A ．电场强度大的地方，电势一定高 B ．电场强度不变，电势也不变 C ．电场强度为零时，电势一定为零 D ．电场强度的方向是电势降低最快的方向 2．如图1所示，空间有一电场，电场中有两个点a 和b .下列表述正确的是 A ．该电场是匀强电场 B ．a 点的电场强度比b 点的大 C ．a 点的电势比b 点的高 D ．正电荷在a 、b 两点受力方向相同 3．如图2空中有两个等量的正电荷q 1和q 2，分别固定于A 、B 两点，DC 为AB 连线的中垂线，C 为A 、B 两点连线的中点，将一正电荷q 3由C 点沿着中垂线移至无穷远处的过程中，下列结论 正确的有( ) A ．电势能逐渐减小 B ．电势能逐渐增大 C ．q 3受到的电场力逐渐减小 D ．q 3受到的电场力逐渐增大 图2 4．如图3所示，a 、b 、c 为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c 为ab 的中点，a 、b 电势分别为φa ＝5 V 、φb ＝3 V ．下列叙述正确的是( ) A ．该电场在c 点处的电势一定为4 V B ．a 点处的场强E a 一定大于b 点处的场强E b C ．一正电荷从c 点运动到b 点电势能一定减少 D ．一正电荷运动到c 点时受到的静电力由c 指向a 图3 5．空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电，由于静 电感应，两球在空间形成了如图4所示稳定的静电场．实线为其电场线， 虚线为其等势线，A 、B 两点与两球球心连线位于同一直线上，C 、D 两 点关于直线AB 对称，则( ) A ．A 点和 B 点的电势相同 B ． C 点和 D 点的电场强度相同 C ．正电荷从A 点移至B 点，静电力做正功 D ．负电荷从C 点沿直线CD 移至D 点，电势能先增大后减小 图4 6．如图5所示，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷， 在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、 b 、d 三个点，a 和b 、b 和 c 、 c 和 d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q (q >0)的固定点 电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力 常量)( )． 图5 A ．k 3q R 2 B ．k 10q 9R 2 C ．k Q ＋q R 2 D ．k 9Q ＋q 9R 2 二、多项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分) 7．下列各量中，与检验电荷无关的物理量是( ) A ．电场力F B ．电场强度E C ．电势差U D ．电场力做的功W 图1 真空中的静电场 一、选择题 1．如图4—2所示，半径为 的半球面置于电场强度为 的 均匀电场中，选半球面的外法线为面法线正方向，则通过该半球面 的电场强度通量ΦE 为： A ． B ．0 C ． D ． E ． （） 2．如图所示，闭合面S 内有一点电荷Q ，P 为S 面上一点，在 S 面外A 点有一点电荷'Q ，若将电荷'Q 移至B 点，则； ()A S 面的总通量改变，P 点场强不变； ()B S 面的总通量不变，P 点场强改变； ()C S 面的总通量和P 点场强都不变； ()D S 面的总通量和P 点场强都改变。 3．两块平行平板，相距d ，板面积均为S ，分别均匀带电＋q 和―q ，若两板的线度远大于d ，则它们的相互作用力的大小为： A ． B ． C ． D ． 4．真空中两块互相平行的无限大均匀带电平面。其电荷密度分别为σ+和2σ+，两板之间的距离为d ，两板间的电场强度大小为 A .0 B. 023εσ C.0 εσ D. 02εσ 5．两无限长的均匀带电直线相互平行，相距2a ，线电荷密度分别为λ+ 和λ- ，则每单位 长度的带电直线受的作用力的大小为 A.2202a λπε B.2204a λπε C.220a λπε D.2 2 08a λπε 6．某区域静电场的电场线分布情况如图4—5所示，一负电荷从M 点移到N 点，有人根据此图做出下列几点结论，其中哪点是正确的? A ．电场强度E M ＞E N ，电场力做正功； B ．电势U M ＜U N ，电场力做负功； C ．电势能W M ＜W N ，电场力做负功； D ．负电荷电势能增加，电场力做正功。 Q ’ A P S Q B 静电场单元测试 一、选择题 1．如图所示，a 、b 、c 为电场中同一条电场线上的三点，c 为ab 的中点，a 、b 点的电势分别为φa ＝5 V ，φb ＝3 V ，下列叙述正确的是( ) A ．该电场在c 点处的电势一定为4 V B ．a 点处的场强一定大于b 处的场强 C ．一正电荷从c 点运动到b 点电势能一定减少 D ．一正电荷运动到c 点时受到的静电力由c 指向a 2．如图所示，一个电子以100 eV 的初动能从A 点垂直电场线方向飞入匀强电场，在B 点离开电场时，其速度方向与电场线成150°角，则A 与B 两点间的电势差为( ) A ．300 V B ．－300 V C ．－100 V D ．－100 3 V 3．如图所示，在电场中，将一个负电荷从C 点分别沿直线移到A 点和B 点，克服静电力做功相同．该电场可能是( ) A ．沿y 轴正向的匀强电场 B ．沿x 轴正向的匀强电场 C ．第Ⅰ象限内的正点电荷产生的电场 D ．第Ⅳ象限内的正点电荷产生的电场 4．如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，在竖直平面内做圆周运动， 匀强电场方向竖直向下，则( ) 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 ．当小球运动到最高点a 时，小球的电势能最小 D ．小球在运动过程中机械能不守恒 5．在静电场中a 、b 、c 、d 四点分别放一检验电荷，其电量可变，但很小，结果测出检验电荷所受电场力与电荷电量的关系如图所示，由图线可知 ( ) A ．a 、b 、c 、d 四点不可能在同一电场线上 B ．四点场强关系是E c ＝E a >E b >E d C ．四点场强方向可能不相同 D ．以上答案都不对 6．如图所示，在水平放置的光滑接地金属板中点的正上方，有带正电的点电荷Q ， 一表面绝缘带正电的金属球(可视为质点，且不影响原电场)自左以速度v 0开始在 金属板上向右运动，在运动过程中 ( ) A ．小球做先减速后加速运动 B ．小球做匀速直线运动 C ．小球受的电场力不做功 D ．电场力对小球先做正功后做负功 7．如图所示，一个带正电的粒子以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场．若不计重 第七章、静 电 场 一、两个基本物理量（场强和电势） 1、电场强度 ⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所 受电场力的方向相反。我们就用 q F 来表示电场中某点的电场强度，用 E 表示，即q F E = 对电场强度的理解： ①反映电场本身性质，与所放电荷无关。 ②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力 的方向。 ③单位为N/C 或V/m ④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度 以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试 验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为： r Q q F E 2 041επ== ⑶常见电场公式 无限大均匀带电板附近电场： εσ 02= E 2、电势 ⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷 有关，而比值 q E pa 0 则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场中某给 定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q E p V 0 = ⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V ②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞ ?==p p dr E V q E 0 即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r q V επ04= 半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04= ()R r ≤≤0 r q V επ04= ()R r ≥ 二、四定理 1、场强叠加定理 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即 第一章静电场单元测试卷 一、选择题（1-8题单选，每题3分，9-13题多选，每题4分） 1．下列选项中的各 1/4圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各 1/4 圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是 （ ） 2．将一电荷量为 +Q 的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a 、b 为电场中的两点，则 如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP = 60°．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场强大小变为E 2，E 1与E 2之比为（ ） A ．1∶2 B ．2∶1 C ．2∶ 3 D ．4∶ 3 3.点电荷A 和B ，分别带正电和负电，电量分别为4Q 和Q ，在AB 连线上，如图1-69所示，电场强度为零的地方在 ( ) A ．A 和 B 之间 B ．A 右侧 C ．B 左侧 D ．A 的右侧及B 的左侧 4．如图1-70所示，平行板电容器的两极板A 、B 接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S ，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ） A ．保持S 闭合，将A 板向B 板靠近，则θ增大 B ．保持S 闭合，将A 板向B 板靠近，则θ不变 C ．断开S ，将A 板向B 板靠近，则θ增大 D ．断开S ，将A 板向B 板靠近，则θ不变 图1-69 B A Q 4Q 图1-70 图1-71 A B C D 5．如图1-71所示，一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中，当小球静止后把悬线烧断，则小球在电场中将作（ ） A ．自由落体运动 B ．曲线运动 C ．沿着悬线的延长线作匀加速运动 D ．变加速直线运动 6.如图是表示在一个电场中的a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电量跟它所受电场力的函数关系图象，那么下列叙述正确的是（ ） A ．这个电场是匀强电场 B ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E d >E a >E b >E c C ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E a >E b >E c >E d D ．无法确定这四个点的场强大小关系 7．以下说法正确的是（ ） A ．由q F E = 可知此场中某点的电场强度E 与F 成正比 B ．由公式q E P = φ可知电场中某点的电势φ与q 成反比 C ．由U ab =Ed 可知，匀强电场中的任意两点a 、b 间的距离越大，则两点间的电势差也一定越大 D ．公式C=Q/U ，电容器的电容大小C 与电容器两极板间电势差U 无关 8.如图1-75所示，质量为m ，带电量为q 的粒子，以初速度v 0，从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B 点时，速率v B =2v 0，方向与电场的方向一致，则A ，B 两点的电势差为：( ) 9.两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球,其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍,它们间的库仑力大小是F ,现将两球接触后再放回原处,它们间库仑力的大小可能是（ ） A.5 F /9 B.4F /5 C.5F /4 D.9F /5 10. A 、B 在两个等量异种点电荷连线的中垂线上,且到连线的距离相等,如 图1-75 A B 静电场单元测试题 一、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，每小题3分。共36分。） 1．在点电荷 Q 形成的电场中有一点A ，当一个－q 的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为（ ） A 、q W U W A A =-=,ε B 、q W U W A A -==,ε C 、q W U W A A ==,ε D 、q W U W A A -=-=,ε 2．如图所示，点电荷Q 固定，虚线是带电量为q 的微粒的运动轨迹，微粒的重力不计，a 、b 是轨迹上的两个点，b 离Q 较近，下列判断不正确的是（ ） A ．Q 与q 的带电一定是一正一负 B ．不管Q 带什么性质的电荷，a 点的场强一定比b 点的小 C ．微粒通过a 、b 两点时，加速度方向都是指向Q D ．微粒通过a 时的速率比通过b 时的速率大 3．在两个等量同种点电荷的连线上，有与连线中点O 等距的两点a 、b ，如图所示，则下列判断不正确的是（ ） A ．a 、b 两点的场强矢量相同 B ．a 、b 两点的电势相同 C ．a 、O 两点间与b 、O 两点间的电势差相同 D ．同一电荷放在a 、b 两点的电势能相同 4．一个点电荷从电场中的a 点移到b 点，其电势能变化为零，则（ ） A ．a 、b 两点的场强一定相等 B ．a 、b 两点的电势一定相等 C ．该点电荷一定沿等势面移动 D ．作用于该点电荷的电场力与移动方向总是保持垂直 5、如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为+Q ．图中的虚线表示该点电荷形 成的电场中的四个等势面．有两个一价离子M 、N （不计重力，也不计它们之间的电场 力）先后从a 点以相同的速率v 0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb 和aqc ，其中p 、 q 分别是它们离固定点电荷最近的位置．①M 一定是正离子，N 一定是负离子．②M 在p 点的速率一定大于N 在q 点的速率．③M 在b 点的速率一定大于N 在c 点的速率．④M 从p →b 过程电势能的增量一定小于N 从a →q 电势能的增量．以上说法中正确的是（ ） A.只有①③ B.只有②④ C.只有①④ D.只有②③ 6．如图3所示,在处于O 点的点电荷+Q 形成的电场中,试探电荷q 由A 点移到B 点,电场力做功为W 1;以OA 为半径画弧交于OB 于C ，q 由A 点 移到C 点电场力做功为 W 2; q 由C 点移到B 点电场力做功为 W 3. 则三者的做功关系以及q 由A 点移到C 点电场力做功为 W 2的大小：( ) A. W 1 =W 2= W 3, W 2=0 B. W 1 >W 2= W 3, W 2>0 C. W 1 =W 3>W 2, W 2=0 D. W 1 =W 2< W 3, W 2=0 7．如图，APB 曲线是电场中的一条电场线，ab 与曲线相切于P ，cd 与ab 正交于P ，一个电子通过P 点时其速度与Pc 同向，则其加速度 ( ) A O C q +Q 图3 2/εδE o x 02/εδE o x 2/εδ0 2/εδ-E o x 0 2/εδ0 2/εδ-o E x 第六章 电荷的电现象和磁现象 序号 学号 专业、班级 一 选择题 [ C ]1 .一带电体可作为点电荷处理的条件是 (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。 [ D ]2．真空中一“无限大”均匀带负电荷的平面如图所示，其电场的场强分布图线应是（设场强方向向右为正、向左为负） （A ） （B ） （C ） （D ） 二 填空题 1． 在点电荷系的电场中，任一点的电场强度等于 ________________________________略________________________________________________, 这称为场强叠加原理。 2．静电场中某点的电场强度，其数值和方向等于_________略____________________________ ___________________________________________________________________________。 3．两块“无限大”的带电平行电板，其电荷面密度分别为δ（δ> 0）及-2δ，如图所示， 试写出各区域的电场强度E 。 Ⅰ区E 的大小 0 2εσ ， 方向 向右 。 Ⅱ区E 的大小 23εσ ， 方向 向右 。 δ -x o I II III σ 2-σ 02/εσ0/εσ0 2/2ε0 22εσ Ⅲ区E 的大小 0 2εσ， 方向 向左 。 4．A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，已知两平面间的电场强度大小都为E 0 , 两平面外侧电场强度大小都为 E 0 / 3 ，方向如图。则A 、B 两平面上的电荷面密度分别为 A δ= 3/E 200ε－ ， B δ = 3/E 400ε 。 三 计算题 1．一段半径为a 的细圆弧，对圆心的角为θ0，其上均匀分布有正电荷 q ，如图所示，试以 a , q , θ0表示出圆心O 处的电场强度。 解：建立如图坐标系，在细圆弧上取电荷元l a q q d d 0 ?=θ， 电荷元视为点电荷，它在圆心处产生的场强大小为： θθπεθπεπεd 4d 44d d 0 2003020a q l a q a q E === 方向如图所示。将E d 分解， θθcos d d ,sin d d E E E E y x -=-= 由对称性分析可知，? ==0d x x E E 2 sin 2d cos 4d 0 202 2 02 000 θθπεθ θθπεθθ a q a q E E y y - =-==??- 圆心O 处的电场强度j a q j E E y 2 sin 200 20θθπε- == 第五章静电场 习题5-9 若电荷均匀地分布在长为L的细棒上，求证：（1）在棒的延长线，且离棒中心为r处的电场强度为 （2）在棒的垂直平分线上，离棒为r处的电场强度为 若棒为无限长（即L→），试将结果与无限长均匀带电直线的电场强度相比较。 证明：（1） 延长线上一点P的电场强度，故由几何关系可得 电场强度方向：沿x轴。 （2） 若点P在棒的垂直平分线上，如图所示，则电场强度E沿x轴方向的分量因对称性叠加为零，因此点P的电场强度E方向沿y轴，大小为利用几何关系，，则 当L→时，若棒单位长度所带电荷为常量，则P点电场强度 其结果与无限长带电直线周围的电场强度分布相同。 习题5-10 一半径为R的半球壳，均匀地带有电荷，电荷面密度为，求球心处电场强度的大小。 解：将半球壳分割为一组平行细圆环，任一个圆环所带电荷元，在点O 激发的电场强度为 （圆环电场强度） 由于平行细圆环在点O激发的电场强度方向相同，利用几何关系，，，统一积分变量，电场强度大小为 积分得 习题5-12 两条无限长平行直导线相距为r0，均匀带有等量异号电荷，电荷线密度为。（1）求两导线构成的平面上任一点的电场强度（设该点到其中一线的垂直距离为x）；（2）求每一根导线上单位长度导线受到另一根导线上电荷作用的电场力。 解：（1）设点P在导线构成的平面上，E+E-分别表示正负电导线在P点的 电场强度，则有 （2）设F+，F-分别表示正负带电导线单位长度所受的电场力，则有 显然有，相互作用力大小相等，方向相反，两导线相互吸引。 习题5-15 边长为a的立方体如图所示，其表面分别平行于Oxy、Oyz和Ozx 平面，立方体的一个顶点为坐标原点。现将立方体置于电场强度E= (E1+kx)i+E2j (k，E1，E2为常数)的非均匀电场中，求电场对立方体各表面及整个立方体表面的电场强度通量。 解：如图所示，由题意E与Oxy面平行，所以任何相对Oxy面平行的立方体表面，电场强度的通量为零，即。而 考虑到面CDEO与面ABGF的外法线方向相反，且该两面的电场分布相同，故有 同理 因此，整个立方体表面的电场强度通量 习题5-18 一无限大均匀带电薄平板，电荷面密度为，在平板中部有一半径为r的小圆孔。求圆孔中心轴线上与平板相距为x的一点P的电场强度。 分析：本题的电场强度分布虽然不具备对称性，但可以利用具有对称性的无限大带电平面和带圆盘的电场叠加，求出电场的分布，要回灵活应用。 若把小圆孔看做由等量的正、负电荷重叠而成，挖去圆孔的带电平板等效于一个完整的带电平板和一个带相反电荷（电荷面密度）的小圆盘。这样中心轴线上的电场强度等效于平板和小圆盘各自独立在该处激发电场的矢量和。 解：（由5-4例4可知，）在无限大带点平面附近 为沿平面外法线的单位矢量；圆盘激发的电场 它们的合电场强度为 习题5-20 一个内外半径分别为R1和R2的均匀带电球壳，总电荷为Q1，球壳外同心罩一个半径为R3的均匀带电球面，球面带电荷为Q2。球电场分 第一章 《静电场 》单元测试题 班级 一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分) 1．关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是( ) A ．电场强度大的地方，电势一定高 B ．电场强度不变，电势也不变 C ．电场强度为零时，电势一定为零 D ．电场强度的方向是电势降低最快的方向 2．如图1所示，空间有一电场，电场中有两个点a 和b .下列表述正确的是 A ．该电场是匀强电场 B ．a 点的电场强度比b 点的大 C ．a 点的电势比b 点的高 D ．正电荷在a 、b 两点受力方向相同 3．如图2空中有两个等量的正电荷q 1和q 2，分别固定于A 、B 两点，DC 为AB 连线的中垂线，C 为A 、B 两点连线的中点，将一正电荷q 3由C 点沿着中垂线移至无穷远处的过程中，下列结论正确的有( ) A ．电势能逐渐减小 B ．电势能逐渐增大 C ．q 3受到的电场力逐渐减小 D ．q 3受到的电场力逐渐增大 图2 4．如图3所示，a 、b 、c 为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c 为ab 的中点，a 、b 电势分别为φa ＝5 V 、φb ＝3 V ．下列叙述正确的是( ) A ．该电场在c 点处的电势一定为4 V B ．a 点处的场强E a 一定大于b 点处的场强E b C ．一正电荷从c 点运动到b 点电势能一定减少 D ．一正电荷运动到c 点时受到的静电力由c 指向a 图3 5．空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电，由于静 电感应，两球在空间形成了如图4所示稳定的静电场．实线为其电场线， 虚线为其等势线，A 、B 两点与两球球心连线位于同一直线上，C 、D 两点 关于直线AB 对称，则( ) A ．A 点和 B 点的电势相同 B ． C 点和 D 点的电场强度相同 C ．正电荷从A 点移至B 点，静电力做正功 D ．负电荷从C 点沿直线CD 移至D 点，电势能先增大后减小 图4 6．如图5所示，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷， 在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、 b 、d 三个点，a 和b 、b 和 c 、 c 和 d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q (q >0)的固定 点 电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力 常量)( )． 图5 A ．k 3q R 2 B ．k 10q 9R 2 C ．k Q ＋q R 2 D ．k 9Q ＋q 9R 2 二、多项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分) 7．下列各量中，与检验电荷无关的物理量是( ) A ．电场力F B ．电场强度E C ．电势差U D ．电场力做的功W 图1 第七章、静 电 场 一、两个基本物理量（场强和电势） 1、电场强度 ⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所 受电场力的方向相反。我们就用 q F 来表示电场中某点的电场强度，用 E 表示，即q F E = 对电场强度的理解： ①反映电场本身性质，与所放电荷无关。 ②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力 的方向。 ③单位为N/C 或V/m ④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度 以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试 验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为： r Q q F E 2 041επ== ⑶常见电场公式 无限大均匀带电板附近电场： εσ 02= E 2、电势 ⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷 有关，而比值 q E pa 0 则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场中某给 定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q E p V 0 = ⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V ②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞ ?==p p dr E V q E 0 即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r q V επ04= 半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04= ()R r ≤≤0 r q V επ04= ()R r ≥ 二、四定理 1、场强叠加定理 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即 E E E n E +++= (21) 2、电势叠加定理 V 1 、V 2 ...V n 分别为各点电荷单独存在时在P 点的电势点电荷系 的电场中，某点的电势等于各点电荷单独 存在时在该点电势的代数和。 3、高斯定理 在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该闭合曲面包围的所 有电荷的代数和除以 ε 说明： ①高斯定理是反映静电场性质的一条基本定理。 ②通过任意闭合曲面的电通量只取决于它所包围的电荷的代数和。 ③高斯定理中所说的闭合曲面，通常称为高斯面。 三、静电平衡 1、静电平衡 当一带电体系中的电荷静止不动，从而电场分布不随时间变化时，带电 体系即达到了静电平衡。 说明： ①导体的特点是体内存在自由电荷。在电场作用下，自由电荷可以移动， 从而改变电荷分布；而电荷分布的改变又影响到电场分布。 ②均匀导体的静电平衡条件：体内场强处处为零。 ③导体是个等势体，导体表面是个等势面。 ④导体外靠近其表面的地方场强处处与表面垂直。 高二物理《静电场》单元测试题A卷 1．下列物理量中哪些与检验电荷无关（） A．电场强度E B．电势U C．电势能ε D．电场力F 2．如图所示，在直线MN上有一个点电荷，A、B是直线MN上的两点，两点的间距为L， 场强大小分别为E和2E.则（） A．该点电荷一定在A点的右侧 B．该点电荷一定在A点的左侧 C．A点场强方向一定沿直线向左 D．A点的电势一定低于B点的电势 3．平行金属板水平放置，板间距为0.6cm，两板接上6×103V电压，板间有一个带电液滴质量为×10-10 g，处于静止状态，则油滴上有元电荷数目是（g取10m/s2）（） A．3×106 B．30 C．10 D．3×104 4.如图所示，在沿x轴正方向的匀强电场E中，有一动点A以O为圆心、以r为半径逆时针转动，θ为OA与x轴正方向间的夹角，则O、A 两点问电势差为( ). (A)U OA =Er (B)U OA =Ersinθ (C)U OA =Ercosθ(D) θ rcos E U OA = 5．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为10－6 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减 少了10－5 J，已知A点的电势为－10 V，则以下判断正确 的是（） A．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示； B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示； C．B点电势为零； D．B点电势为－20 V 6．如图所示，在某一真空空间，有一水平放置的理想平行板电容器充电后与电源断开，若正极板A以固定直线00/为中心沿竖直方向作微小振 幅的缓慢振动时，恰有一质量为m带负电荷的粒子 (不计重力)以速度v沿垂直于电场方向射入平行板 之间，则带电粒子在电场区域内运动的轨迹是(设负 极板B固定不动，带电粒子始终不与极板相碰) （） A．直线 B．正弦曲线 C．抛物线 D．向着电场力方向偏转且加速度作周期性变化的曲线 7.如图所示，一长为L的绝缘杆两端分别带有等量异种电荷，电量的绝对值为Q，处在场强为E的匀强电场中，杆与电场线夹角α=60°，若使杆沿顺时针方向转过60°(以杆上某一点为圆心转动)，则下列叙述中正确的是( ). (A)电场力不做功，两电荷电势能不变 (B)电场力做的总功为QEL/2，两电荷的电势能减少 (C)电场力做的总功为-QEL/2，两电荷的电势能增加 (D)电场力做总功的大小跟转轴位置有关 8.如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为－Q和 ＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半 第5章 静电场 一、选择题 1. 关于电场线, 以下说法中正确的是 [ ] (A) 电场线一定是电荷在电场力作用下运动的轨迹 (B) 电场线上各点的电势相等 (C) 电场线上各点的电场强度相等 (D) 电场线上各点的切线方向一定是处于各点的点电荷在电场力作用下运动的加速度方向 2. 高斯定理(in ) 01d i s S E S q ε?=?∑??r r ò, 说明静电场的性质是 [ ] (A) 电场线是闭合曲线 (B) 库仑力是保守力 (C) 静电场是有源场 (D) 静电场是保守场 3. 根据高斯定理(in ) 01d i s S E S q ε?=?∑??r r ò，下列说法中正确的是 [ ] (A) 通过闭合曲面的电通量仅由面内电荷的代数和决定 (B) 通过闭合曲面的电通量为正时面内必无负电荷 (C) 闭合曲面上各点的场强仅由面内的电荷决定 (D) 闭合曲面上各点的场强为零时, 面内一定没有电荷 4. 高斯定理成立的条件是 [ ] (A) 均匀带电球面或均匀带电球体所产生的电场 (B) 无限大均匀带电平面产生的电场 (C) 高斯面的选取必须具有某些简单的对称性 (D) 任何静电场 5. 将点电荷Q 从无限远处移到相距为2l 的点电荷＋和－q 的中点处, 则电势能的增加量为 [ ] (A) 0 (B) l q 0π4ε (C) l Qq 0π4ε (D) l Qq 0π2ε 6. 下面关于某点电势正负的陈述中, 正确的是 [ ] (A) 电势的正负决定于试探电荷的正负 (B) 电势的正负决定于移动试探电荷时外力对试探电荷做功的正负 (C) 空间某点电势的正负是不确定的, 可正可负, 决定于电势零点的选取 (D) 电势的正负决定于带电体的正负 7. 由定义式?∞ ?=R R l E U ρρd 可知 8. 静电场中某点电势的数值等于 [ ] (A) 试验电荷q 0置于该点时具有的电势能 (B) 单位试验电荷置于该点时具有的电势能 (C) 单位正电荷置于该点时具有的电势能 (D) 把单位正电荷从该点移到电势零点外力所做的功 第五章真空中的静电场 第一节电荷、库仑定律 一、 电荷 电子具有电荷191.6021910e C -=-?(库仑)，质子具有电荷 191.6021910p C e -=?，中子不带电。物理学对电荷的认识可概括为： (1)电荷和质量一样，是基本粒子的固有属性； (2)电荷有两种：正电荷和负电荷，一切基本粒子只可能具有电子或质子所具有电荷的整数倍； (3)电荷具有守恒性； (4)电荷之间的相互作用，是通过电场作媒质传递的。 不同质料物体相摩擦后，每个物体有若干电子脱离原子束缚，进入到对方物体中去，双方失去电子数目不一样，一个净获得电子，一个净失去电子，这就是摩擦起电。核反应中，电荷也是守恒的，例如 用α粒子42He 去轰击氮核147 N ，结果生成178O 和质子11H 反应前后，电荷总数皆为9e 。 根据(2)，电荷€电场€电荷，质量€引力场€质量。 在电解液中，自由电荷是酸碱盐溶质分子离解成的正、负离子；在电离的气体中，自由电荷也是正、负离子，不过负离子往往就是电子；在超导中，传导电流的粒子是电子对(库珀对)，还可能是极化子、双极化子、孤子等。 从微观上去看，电荷是分立的，宏观上来看，其最小变化量与宏观粒子系统的总电荷量比较完全可被当作无穷小处理。所以宏观小微观大的带电体，电荷的连续性与分立性得到了统一。 二、 库仑定律 12301 4q q F r r πε=r r 或122014r q q F e r πε=r r 0ε为真空电容率(vacuumpermittivity)， 其数值为()()1222122208.85418781810/8.8510/C N m C N m ε--=??≈?? 介质中的库仑力 0r εεε=是电介质的介电常数，r ε是相对介电常数。 电介质中作用力比真空中小，是因为介质极化后，在点电荷周围出现了束缚电荷。它削弱了原点电荷之间的作用。 三、 叠加原理 实验表明，如果同时存在多个点电荷相互作用，则任意两个点电荷之间的相互作用，并 高中物理学习材料 静电场知识测试题 时间 90分钟 满分 100分 一、选择题：（在每小题给出的四个选项中，其中第9、10、11、12为多选题，其他为单项选择题，共42分。请将正确答案填在答题卡中。） 1．有三个相同的金属小球A 、B 、C ，其中A 、B 两球带电情况相同，C 球不带电．将A 、B 两球相隔一定距离固定起来，两球间的库仑力是F ，若使C 球 先和A 接触，再与B 接触，移去C ，则A 、B 间的库仑力变为（ ） A ．2/F B ．4/F C ．8/3F D ．10/F 2．在点电荷 Q 形成的电场中有一点A ，当一个－q 的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为（ ） A 、q W U W A A = -=,ε B 、q W U W A A - ==,ε C 、q W U W A A ==,ε D 、q W U W A A - =-=,ε 3．如图所示，点电荷Q 固定，虚线是带电量为q 的微粒的运动轨迹，微粒的重力不计，a 、b 是轨迹上的两个点，b 离Q 较近，下列判断不正确的是（ ） A ．Q 与q 的带电一定是一正一负 B ．不管Q 带什么性质的电荷，a 点的场强一定比b 点的小 C ．微粒通过a 、b 两点时，加速度方向都是指向Q D ．微粒通过a 时的速率比通过b 时的速率大 4．在两个等量同种点电荷的连线上，有与连线中点O 等距的两点a 、b ，如图所示，则下列判断不正确的是（ ） A ．a 、b 两点的场强矢量相同 B ．a 、b 两点的电势相同 C ．a 、O 两点间与b 、O 两点间的电势差相同 D ．同一电荷放在a 、b 两点的电势能相同 5．一个点电荷从电场中的a 点移到b 点，其电势能变化为零，则 （ ） A ．a 、b 两点的场强一定相等 B ．a 、b 两点的电势一定相等 C ．该点电荷一定沿等势面移动 D ．作用于该点电荷的电场力与移动方向总是保持垂直 6．宇航员在探测某星球时发现:①该星球带负电，而且带电均匀；②该星球表面没有大气；③在一次实验中，宇航员将一个 带电小球（其带电量远远小于星球电量）置于离星球表面某一高度处无初速释放，恰好处于悬浮状态.如果选距星球表面无穷远处的电势为零，则根据以上信息可以推断：（ ） A ．小球一定带正电 B ．小球的电势能一定小于零 大学物理静电场知识点 总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 大学物理静电场知识点总结 1. 电荷的基本特征：（1）分类：正电荷（同质子所带电荷），负电荷（同电子所带电荷）（2）量子化特性（3）是相对论性不变量（4）微观粒子所带电荷总是存在一种对称性 2． 电荷守恒定律 ：一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生什么变化，整个系统的电荷总量必定保持不变。 3．点电荷：点电荷是一个宏观范围的理想模型，在可忽略带电体自身的线度时才成立。 4．库仑定律： 表示了两个电荷之间的静电相互作用，是电磁学的基本定律之一，是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律 12 12123 0121 4q q F r r πε= 5． 电场强度 ：是描述电场状况的最基本的物理量之一，反映了电 场的基 0 F E q = 6． 电场强度的计算： （1）单个点电荷产生的电场强度，可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得 （2）带电体产生的电场强度，可以根据电场的叠加原理来求解 πεπε== = ∑ ? n i i 33i 1 i q 11dq E r E r 44r r （3）具有一定对称性的带电体所产生的电场强度，可以根据高斯定理来求解 （4）根据电荷的分布求电势，然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度 7．电场线： 是一些虚构线，引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布 （1）电场线是这样的线：a ．曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致 b ．曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱，即越密越强，越疏越弱。 （2）电场线的性质：a ．起于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远）。b ．不闭合，也不在没电荷的地方中断。c ．两条电场线在没有电荷的地方不会相交 8． 电通量： φ= ??? e s E dS （1）电通量是一个抽象的概念，如果把它与电场线联系起来，可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。（2）电通量是标量，有正负之分。 9． 高斯定理： ε?= ∑?? s S 01 E dS i （里） q （1）定理中的E 是由空间所有的电荷（包括高斯面内和面外的电荷）共同产生。（2）任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷，而与S 以外的电荷无关 高中物理---《静电场》单元测试题 一、选择题（本题共10小题，每小题4分。在每个小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分） 1. 下列物理量中哪些与检验电荷无关？ （ ） A.电场强度E B.电势U C.电势能ε D.电场力F 2.真空中两个同性的点电荷q 1、q 2 ,它们相距较近，保持静止。今释放q 2 且q 2只在q 1的库 仑力作用下运动，则q 2在运动过程中受到的库仑力（ ） A.不断减小 B.不断增加 C.始终保持不变 D.先增大后减小 3.如图所示，在直线MN 上有一个点电荷，A 、B 是直线MN 上的两点，两点的间距为L ， 场强大小分别为E 和2E.则（ ） A ．该点电荷一定在A 点的右侧 B ．该点电荷一定在A 点的左侧 C ．A 点场强方向一定沿直线向左 D ．A 点的电势一定低于B 点的电势 4.在点电荷 Q 形成的电场中有一点A ，当一个－q 的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为（ ） A.,A A W W U q ε=-= B.,A A W W U q ε==- C.,A A W W U q ε== D.,A A W U W q ε=-=- 5.平行金属板水平放置，板间距为0.6cm ，两板接上6×103V 电压，板间有一个带电液滴质量为4.8×10 -10 g ，处于静止状态，则油滴上有元电荷数目是（g 取10m/s 2 ）（ ） A.3×106 B.30 C.10 D.3×104 6.两个等量异种电荷的连线的垂直平分线上有A 、B 、C 三点，如图所 示，下列说法正确的是（ ） A ．a 点电势比b 点高 B ．a 、b 两点的场强方向相同，b 点场强比a 点大 练 习 六 静电场 一、填空题 1.点电荷q 1、q 2、q 3 和q 4 在真空中的分布如图所示．图中 为闭合曲面，则通过该闭合曲面的电场强度通量 s E dS ? =____120()q q ε+________， 式中的E 是点电荷___q 1、q 2q 3、q 4____在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和． 2.在边长为a 的正方体中心处放置一电荷为Q 的点电荷，则正方体顶角处的电场强度的大小为_______ 2 03Q a πε______ 3.一半径为R 的均匀带电圆环，电荷线密度为λ． 设无穷远处为电势零点，则圆环中心O 点的电势U ＝_______ 2λ ε________． 4.一半径为R 的均匀带电导体球壳，带电荷为Q ．球壳内、外均为真空．设无限远处为电势零点，则壳内各点电势U =_______ 04Q R πε_______． 5.在点电荷q 的电场中，把一个－1.0×10-9 C 的电荷，从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离 0.1 m 处，克服电场力作功1.8×10-5 J ，则该点电荷q ＝_____ -2×10-7 C ___________．(真空介电常量0＝8.85×10-12 C2·N -1·m -2 ) 6.一电荷为Q 的点电荷固定在空间某点上，将另一电荷为q 的点电荷放在与Q 相距r 处．若设两点电荷相距无限远时电势能为零，则此时的电势能We ＝_____ 04Qq r πε____________． 7. 图示BCD 是以O 点为圆心，以R 为半径的半圆弧，在A 点有一电荷为+q 的点电荷，O 点有一电荷为－q 的点电荷．线段BA = R ．现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点，则电场力所作的_______ 06q R πε______________。 二、选择题 1. 如图所示，任一闭合曲面S 内有一点电荷q ，O 为S 面上任一点，若将q 由 闭合曲面内的P 点移到T 点，且（ D ） (A) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小不变； (B) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小改变； (C) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小改变；大学物理静电场知识点总结
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