电磁学1静电场A

第一章 静电场习题答案1-1 氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。

根据经典模型，在正常状态下，电子绕核作圆周运动，轨道半径是5.29×10-11m 。

已知质子质量m p =1.67×10-27kg ，电子质量m e =9.11×10-31kg ，电荷分别为±e=±1.60×10-19C ，万有引力常量G=6.67×10-11N.m 2/kg 2。

（1）求电子所受质子的库仑力和引力；（2）库仑力是万有引力的多少倍？（3）求电子的速度。

答：（1）设电子所受的库仑力为F ，根据库仑定律，其大小()()N r q q F 8211219922101023.81029.51060.11099.841---⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅=πε设电子所受的万有引力为f ，根据万有引力定律，其大小()N r mM G f 4721127311121063.31029.51067.11011.91067.6-----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅= （2）394781027.21063.31023.8⨯=⨯⨯=--f F （3）设电子绕核做圆周运动的速度为v ，因为F f <<，所以可认为向心力就是库仑力F ，根据Rv m F 2=向得s m m RF v /1019.21011.91029.51023.8631118⨯=⨯⨯⨯⨯==---向 1-3 答：（1）它们之间的库仑力为()()N r q q F 4.14100.41060.11099.84121521992210=⨯⨯⨯⨯=⋅=--πε（2）每个质子所受的重力为：N Mg P 26271064.18.91067.1--⨯=⨯⨯==2626108.81064.14.14⨯=⨯=-P F 所以P F >> 1-5 答：设油滴的电量为q ，它受的电场力和重力分别为F 和P ，由F =P ，即mg Eq =，得()C E mg q 19563361002.81092.18.91010851.01064.114.334---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯== 考虑到电荷的正负，C q 191002.8-⨯-=1-7 根据经典理论，在正常状态下，氢原子中电子绕核做圆周运动，其轨道半径为m 111029.5-⨯，已知质子电荷为C e 191060.1-⨯=，求电子所在处原子核（即质子）的电场强度。

(每日一练)高中物理电磁学静电场知识点归纳总结(精华版)单选题1、电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两点，则（）A．A点的电场强度较大B．因为B点没有电场线，所以电荷在B点不受电场力的作用C．同一点电荷在A点的电势能比在B点的电势能大D．负点电荷放在A点由静止释放，将顺着电场线方向运动答案：A解析：A．由图可知，A点处电场线较密，电场强度较大。

故A正确；B．电场线的疏密代表电场的强弱，故在任意两条电场线之间虽没有电场线，但仍有电场，故B错误；C．沿电场线方向电势降低，所以A点的电势较高，根据电势能的公式，有E p=qφ可知，当放正点电荷时，在A点的电势能较大；当放负电荷时，在A点的电势能较小。

故C错误；D．负电荷放在A点受到的电场力沿电场线的切线方向，由静止释放后，负电荷将离开电场线，所以其运动轨迹与电场线不一致。

故D错误。

故选A。

2、空间有一均匀强电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系O−xyz，M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标(0,a,0)，N点的坐标为(a,0,0)，P点的坐标为(a,a2,a2)，已知电场方向平行于直线MN，M点电势为0，N点电势为1V，则P点的电势为（）A．√22V B．√32VC．14V D．34V答案：D解析：根据题意已知电场方向平行于直线MN，点M的电势为0，点N的电势为1V，故U NM=E⋅√2a=1V，将电场强度沿着-x方向和+y方向正交分解，设合场强为E，则-x和+y方向的分量分别为：E x=√22E，E y=√22E，设P在xOy平面上的投影为P′点，投影点的坐标为(a，a2，0)，则联立即得U NP=U NP′=E y⋅a2=√22E×a2=14V，又因N点电势为1V，则P′电势为34V，即P点电势为34V，D正确小提示：将电场强度沿坐标轴方向正交分解，求出轴向的E的分量值，再选用U=Ed，求得电势差，得电势。

3、如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个所带电荷量不变的小球A．在两次实验中，均缓慢移动另一带同号电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ．若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q1/q2为（）A．2B．3C．√36D．3√3答案：C解析：小球A受力平衡，根据解三角形可得A球所受的库仑力F=mgtanθ，当角度为300时有：k Qq1(lsin300)2=mgtan300，当角度为450时有：k Qq2(lsin450)2=mgtan450，联立解得：q1q2=√36，故C正确，ABD错误．4、如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则A．a的速度将减小，b的速度将增大B．a的加速度将减小，b的加速度将增大C．a一定带正电，b一定带负电D．两个粒子的电势能都增加答案：B解析：试题分析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电．若电场线为负点电荷的电场线，则a为负电荷，b为正电荷，C错．由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，电势能减小，AD错．但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小．b正好相反，故选B考点：考查带电粒子在电场中的偏转点评：本题难度较小，曲线弯曲的方向为电场力的方向，电场线的疏密表示场强的大小5、通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，已知试探电荷q在场源电荷Q的电场中具所有电势能表达式为Er=kqQ（式中k为静电力常量，r为试探电荷与场源电荷间的距离）。

大学物理电磁学总结电磁学部分总结静电场部分第一部分：静电场的基本性质和规律电场是物质的一种存在形态，它同实物一样也具有能量、动量、质量等属性。

静电场的物质特性的外在表现是：(1)电场对位于其中的任何带电体都有电场力的作用(2)带电体在电场中运动, 电场力要作功——电场具有能量1、描述静电场性质的基本物理量是场强和电势，掌握定义及二者间的关系。

电场强度 E =q 0∞ W a 电势 U a ==E ⋅d rq 0a2、反映静电场基本性质的两条定理是高斯定理和环路定理Φe =E ⋅d S =ε0∑qL E ⋅d r =0要掌握各个定理的内容，所揭示的静电场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各个量的因素。

重点是高斯定理的理解和应用。

3、应用(1)、电场强度的计算1q E =r 02a) 、由点电荷场强公式 4πεr 及场强叠加原理 E = ∑ E 计i 0算场强一、离散分布的点电荷系的场强1q i E =∑E i =∑r 2i 0i i 4πεr 0i二、连续分布带电体的场强 d q E =⎰d E =⎰r 204πε0r其中，重点掌握电荷呈线分布的带电体问题b) 、由静电场中的高斯定理计算场源分布具有高度对称性的带电体的场强分布一般诸如球对称分布、轴对称分布和面对称分布，步骤及例题详见课堂笔记。

还有可能结合电势的计算一起进行。

c) 、由场强和电势梯度之间的关系来计算场强（适用于电势容易计算或电势分布已知的情形），掌握作业及课堂练习的类型即可。

（2）、电通量的计算a) 、均匀电场中S 与电场强度方向垂直b) 、均匀电场，S 法线方向与电场强度方向成θ角E =-gradU =-∇U∂U ∂U ∂U =-(i +j +k )∂x ∂y ∂zc) 、由高斯定理求某些电通量（3）、电势的计算a) 、场强积分法（定义法）——计算U P =⎰E ⋅d rb) 、电势叠加法——q i ⎰电势叠加原理计算⎰∑U i =∑4πεr⎰0iU =⎰dq ⎰dU =⎰⎰⎰4πε0r ⎰第二部分：静电场中的导体和电介质一、导体的静电平衡状态和条件导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态称为静电平衡状态。

《中学物理》第3册电磁学第1章静电场知识重点在“第1章静电场”是电学的基础，也是学生学习《中学物理》的难点内容。

本章的基础知识多、而且概念抽象，如：电场强度、电势、点电荷电场、匀强电场、电荷守恒定律、库仑定律、电力线、等势面、静电感应、电容器等。

一、库仑定律库仑定律：①大小：在真空中，2点电荷之间的作用力（F），与它们所带的电量（Q1）和（Q2）乘积成正比，与它们之间的距离平方（r2）成反比。

②方向：作用力的方向，在2点电荷之间的连线上。

③性质：同种电荷相斥，异种电荷相吸。

④公式：其中：F：电场力（库仑力）。

单位：牛顿（N）。

k：静电常数。

k = 9.0×109。

单位：牛顿·米2/库仑2 （N·m2 / C2）。

静电常数：在真空中2个相距为1米（m）、电荷量都为1库仑（C）的点电荷（Q1Q2）之间的相互作用力（F）为9.0×109牛顿（N）。

Q1Q2：2点电荷分别所带的电量。

单位：库仑（C）。

r：2点电荷之间的距离。

单位：米（m）。

注意：①库仑定律公式适用的条件：一是在真空中，或空气中。

二是静止的点电荷。

是指２个距离（r）足够大的体电荷。

②不能认为当r无限小时，F就无限大。

因为当r无限小时，２电荷已经失去了作为点电荷的前提。

③不用把表示正、负电荷的“+、-”符号，代入公式中进行计算。

可以用绝对值来计算。

计算的结果：可以根据电荷的正、负，来确定作用力为“引力/斥力”？以及作用力的方向。

④库仑力遵守牛顿第三定律。

２电荷之间是：作用力和反作用力。

（不要错误地认为：电荷量大的，对电荷量小的，作用力就大。

）附录：电量的单位：库仑（C）。

库仑（C）：当流过某曲面的电流1安培时，每秒钟所通过的电量定义为1 库仑。

即：1 库仑（C）= 1 安培·秒（A·S）二、电场强度⒈电场强度①电场强度（Ｅ）为放入电场某一点的电荷，受到的电场的作用力（F），与它的电量（q）的比值。

!!!!!"氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。

根据经典模型，在正常状态下，电子绕核作圆周运动，轨道半径是""#$#%&!%%!"已知质子质量$"%%"’(#%&!#(#$，电子质量$%%$"%%#%&!)%#$，电荷分别为&’%&%"’&#%&!%$&，万有引力常量(%’"’(#%&!%%’·!#(#$#"（%）求电子所受质子的库仑力和引力；（#）库仑力是万有引力的多少倍？（)）求电子的速度。

解：（%）!)&%%*!!&*%*#+#%%*#)"%*#+"+"#%&!%#（%"’&#%&!%$）#（""#$#%&!%%）#’%+"#)#%&!+’，!))%($%$#+#%’"’(#%&!%%#$"%%#%&!)%#%"’(#%&!#(（""#$#%&!%%）#’%)"’)#%&!*(’"!（#）)&))%+"#)#%&!+)"’)#%&!*(%#"#(#%&)$"!（)）$%,#+%)&，,,%) & + $!%%+"#)#%&!+#""#$#%&!%%$"%%#%&!!)%!(*%#"%$#%&’!(*"!!!!""卢瑟福实验证明：当两个原子核之间的距离小到"#!"$!时，它们之间的排斥力仍遵守库仑定律。

大学物理笔记(6)电磁学(一)静电场contents •静电场基本概念与性质•库仑定律及其应用•电场线与等势面描绘方法•静电场中导体性质研究•静电场中绝缘体性质研究•静电场能量与能量守恒定律目录静电场基本概念与性质电荷电场电场线030201电荷与电场电场强度描述电场强弱的物理量，用E表示，单位是牛/库仑（N/C）。

电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力方向相同。

电势描述电场中某点电势高低的物理量，用φ表示，单位是伏特（V）。

电势是标量，只有大小，没有方向。

电势差电场中两点间电势的差值，用U表示，单位是伏特（V）。

电势差是标量，有正负之分。

电场强度与电势静电场中的导体和绝缘体导体内部存在大量自由电子的金属物体。

在静电场中，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体表面。

绝缘体内部几乎没有自由电子的物体。

在静电场中，绝缘体内部和表面都可以存在电荷。

静电平衡导体在静电场中达到稳定状态的过程。

在静电平衡时，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体表面，且表面电荷分布与导体形状有关。

静电感应与电荷守恒静电感应当一个带电体靠近一个导体时，由于电荷间的相互作用力，导体会发生电荷重新分布的现象。

电荷守恒定律在一个孤立系统中，无论发生何种变化或相互作用，其总电荷量始终保持不变。

即电荷既不能被创造也不能被消灭，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。

库仑定律及其应用库仑定律表述库仑定律是描述真空中两个静止点电荷之间相互作用力的定律。

库仑定律的表述为：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，与它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。

点电荷间相互作用力计算连续分布电荷间相互作用力计算库仑定律在实际问题中应用库仑定律在电磁学、原子物理等领域有着广泛的应用。

例如，在电场强度的计算中，可以利用库仑定律计算点电荷在空间中产生的电场强度分布；在电势差的计算中，可以利用库仑定律计算两个点电荷之间的电势差；在电容器、电阻器等电器件的设计和制造中，也需要利用库仑定律进行相关的计算和分析。

【备考2022 高考物理一轮电磁学专题复习】 选择题专练1 静电场（含解析） 1.“牟缀芥”是东汉王充在《论衡⋅乱龙篇》中记载的摩擦起电现象，意指摩擦后的带电琥珀能吸引轻小物体。

现做如下简化：在某处固定一个电荷量为Q 的带正电的点电荷，在其正下方h 处有一个原子。

在点电荷的电场的作用下原子的负电荷中心与正电荷中心会分开很小的距离l 。

点电荷与原子之间产生作用力F 。

你可能不会求解F ，但是你可以通过物理分析进行判断，关于F 的表达式，可能正确的是（式中k 为静电力常量）（ ）A ．0F =B ．F=2kQq lC ．22kQq F h =D ．F=32kQql h 2．口罩是人们抗击新冠病毒人侵的一种常见防护物品。

口罩对病毒起阻隔作用的是一层熔喷无纺布层，布层纤维里加有一种驻极体材料，驻极体材料分子中的正、负电荷原本不重合且杂乱分布（图甲所示），经过静电处理后变得较为规则的分布（图乙所示），从而具有静电吸附作用。

以下说法中正确的是（ ）A ．静电处理前，驻极体材料带有静电B ．静电处理过程，电场力对驻极体材料中的正、负电荷做正功C ．静电处理过程，驻极体材料分子中的电荷电势能增加D ．口罩熔喷布不能阻挡不带电的中性微小颗粒物3．在物理学的发展过程中，科学家们总结出了许多物理学研究方法，以下关于物理学研究方法的叙述正确的是（）A．在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫微元法B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时采用了假设法C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法D．伽利略认为自由落体运动是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法4．如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，则下列关于a、b的电性及初始位置，符合要求的是（）A．B．C．D．5．富兰克林为研究雷电现象，设计了如图所示的装置，避雷针线路与接地线分开，并在分开处装上帽形的金属钟A与B，两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C，A钟下方用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D，避雷针上空附近的云不带电时，三个金属小球均静止下垂。

大物电磁学知识点总结一、静电场电荷：自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。

它们分别由丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带。

电荷的多少称为电量，其单位是库仑（C）。

库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

同号电荷相斥，异号电荷相吸。

电场强度：描述电场中某点电场强弱的物理量，其方向为正电荷在该点所受电场力的方向。

二、稳恒电流电流：电荷的定向移动形成电流。

电流的定义、单位、电流密度矢量以及电流场是理解电流的基础。

欧姆定律：描述电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。

其有两种表述方式，即积分型和微分型。

电阻：阻碍电流流动的物理量。

电阻的计算、电阻定律、电阻率以及电阻温度系数等是电阻相关的重要知识点。

三、磁场磁感应强度：描述磁场中某点磁场强弱的物理量，其方向为该点小磁针静止时N极所指的方向。

磁场对运动电荷的作用：包括洛伦兹力和霍尔效应等。

四、电磁感应法拉第电磁感应定律：描述磁通量变化时产生感应电动势的定律。

楞次定律：描述感应电流的方向的定律，其阻碍的表现包括产生一个反变化的磁场、导致物体运动或导致围成闭合电路的边框发生形变。

五、交流电与电磁波交流电：随时间周期性变化的电流或电压。

其幅值、频率和相位是描述交流电的重要参数。

电磁波：由电场和磁场相互激发产生的波动现象。

电磁波的传播、发射和接收是电磁学的重要应用。

这些只是电磁学的一部分知识点，实际上电磁学的内容非常丰富和深入。

在学习电磁学时，需要注重理解和应用这些知识点，并结合实验和实际问题进行学习和思考。

高中物理静电场静电场是高中物理课程中重要的内容之一，它描述了电荷之间的相互作用以及在空间中的分布情况。

静电场的概念最早由法国物理学家库仑提出，并在后来的实验和理论研究中得到了进一步的发展。

下面将从静电场的基本概念、性质和应用几个方面进行介绍。

静电场的基本概念静电场是由带有电荷的物体在周围空间中产生的一种场。

当物体带有正电荷时，它周围就形成了一个向外的静电场；而带有负电荷的物体则形成一个向内的静电场。

这种电场可以通过电场线来描述，电场线的方向与电场的方向一致，密度表示电场强度的大小。

在电场中，物体上的电荷会受到电场力的作用，产生电场势能和电势差，从而引发电荷之间的相互作用。

静电场的性质静电场具有以下几个重要的性质：1. 电荷守恒：静电场中电荷的总量是守恒的，电荷可以通过导体的导电作用移动，但不能被创造或消灭。

2. 趋肤性：静电场内部的电荷会聚集在导体表面，使得电场在导体内部为零，这一性质称为趋肤性。

3. 趋中性性质：当两个物体带有不同电荷时，它们之间会发生静电力的作用，趋向中性状态，减小电荷之间的差异。

4. 电场强度：电场的强度取决于电荷量和距离的关系，可以通过高斯定律或库伦定律进行计算。

静电场的应用静电场在现代科技和生活中有着广泛的应用，其中一些典型的案例包括：1. 静电吸附：利用静电场可以实现对微小颗粒和粉尘的吸附和分离，例如在空气净化装置中的应用。

2. 静电除尘：通过静电场可以去除工业生产中产生的灰尘和污染物，保持环境清洁。

3. 静电喷涂：在涂装行业中，静电场可用于改善喷涂效果，提高涂层的附着力和均匀性。

4. 静电除湿：静电场还可以被用来除去潮湿空气中的水汽，减少空气湿度，保护电子设备和文物。

总结静电场是电磁学中的基础概念之一，它描述了电荷分布在空间中形成的场。

通过学习静电场的基本概念、性质和应用，我们可以更好地理解电荷之间的相互作用和电场的形成规律，进一步应用在工程技术和生活实践中。

静电场的研究不仅拓展了我们对自然界的认识，也为人类社会的可持续发展提供了许多有益的技术手段和解决方案。