3-1期末复习--静电场专题

静电场专题复习电荷及其守恒定律1．自然界只有两种电荷，物理学中规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带 电荷．带有同种电荷的物体相互 ，带有异种电荷的物体相互 ．带有等量异种电荷的物体相互接触会发生 现象．带电体的三个共同特点是：具有吸引轻小物体的性质；能使验电器金属箔张角 ；带电体之间有相互 ．2．电荷既不会创生，也不会消灭，它只会从一个 转移到另一个 ，或者从物体的 转移到另 ．在转移过程中，电荷的 不变，这个规律叫做电荷守恒定律．3．科学实验发现的最小电荷量就是 所带的电荷量， 、 与它带等量的电荷，但符号相反，人们把这个最小的电荷量叫做 ，e ＝ C.库仑定律1．电荷之间存在着相互作用力称为 或 ，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的 的乘积成正比，与它们的 的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．库仑定律的表达式是：F ＝k q 1q 2r 2，其中k ＝ . 3．如图所示，带电荷量分别为＋q 和＋4q 的两点电荷A 、B ，相距L ，求在何处放一个什么性质的电荷，才可以使三个电荷都处于平衡状态？4．如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q 处有一固定的小球A ，在Q 的正上方P点用绝缘线悬挂一个小球B ，A 、B 两小球因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角．由于漏电，A 、B 两小球的电荷量逐渐减小，悬线与竖直方向夹角θ逐渐减少，则在漏完电之前，拉力的大小将( )A ．保持不变B ．先变小后变大C ．逐渐变小D ．逐渐变大电场强度1．放入电场中某点的点电荷所受 与它的 的比值叫做该点的电场强度，它是用来描述电场 和 的物理量，其大小与试探电荷及其受力 ，决定于电场本身，其方向与 电荷在该点所受静电力方向相同．2．真空中点电荷周围形成的电场的场强公式为：E ＝k Q r 2，其中k 是 ，Q 是 的电荷量．在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点．r 相等时，E 的大小相等，但方向 ；两点在以Q 为中心的同一半径上时，E 的方向 ，但大小 ．3．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M 运动到N ，以下说法正确的是( )A ．粒子必定带正电荷B ．由于M 点没有电场线，粒子在M 点不受电场力的作用C ．粒子在M 点的加速度小于它在N 点的加速度D ．粒子在M 点的动能小于在N 点的动能4．竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E ，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m 的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示．请问：(1)小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？电势能和电势1．静电力做功与电势能变化的关系静电力做正功，电荷的电势能一定，静电力做负功时，电荷的电势能一定，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A点移动到B点，则W AB＝ .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时，若规定电荷在B点的电势能为零，E PB＝0则E PA＝ .3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E Pq.电势的大小仅由决定，与电荷q的大小、电性．电势是标量，但有之分，电势降落最快的方向就是．4．电场中相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力，说明电场力方向与电荷移动方向，即等势面必定与电场线．(2)沿着电场线的方向，电势，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势的等势面．5．如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少6．如图所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )A．若q是正电荷，q在N点的电势能比在M点的电势能大B．若q是负电荷，q在M点的电势能比在N点的电势能大C．无论q是正电荷，还是负电荷，q在M、N两点的电势能一样大D．无论q是正电荷还是负电荷，q在M点的电势能都比在N点的电势能小7．如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( )A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势8．如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是( )A．两粒子带同种电荷B ．两粒子带异种电荷C ．到达M 、N 时两粒子速率仍相等D ．到达M 、N 时两粒子速率不相等9．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A ．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B ．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C ．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D ．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动电势差1．电场中两点间电势的差值叫 ，U AB ＝ ，U BA ＝ ，因而U AB ＝－U BA .2．电势差是标量．电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的 ，若U AB >0，则φA >φB .如U AB ＝－5 V ，说明A 点的电势比B 点的电势低5 V.3．公式W AB ＝qU AB ，适用于 电场，应用时要注意各物理量的正负，若q 为负，U AB 为负，则静电力做的功为 功；若q 为负，U AB 为正，则静电力做的功为 功．4．如图所示为一个点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)，两相邻等势线间的电势差为4 V ，有一个带电荷量为q ＝1.0×10－8 C 的负电荷从A 点沿不规则曲线移到B 点，电场力做功为________ J.5．在电场中把一个电荷量为－6×10－8 C 的点电荷从A 点移到B 点，电场力做功为－3×10－5 J ，将此电荷从B 点移到C 点，电场力做功为4.5×10－5 J ，求：A 与C 两点间的电势差．6．如图所示，在a 点由静止释放一个质量为m ，电荷量为q 的带电粒子，粒子到达b 点时速度恰好为零，设ab 所在的电场线竖直向下，a 、b 间的高度差为h ，则( )A ．带电粒子带负电B ．a 、b 两点间的电势差U ab ＝mgh qC ．b 点场强大于a 点场强D ．a 点场强大于b 点场强电势差与电场强度的关系1．匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于 的乘积，即U ＝ .公式也可写成E ＝U d. 注意：公式U ＝Ed 或E ＝U d中d 必须是 的距离，且公式只适用匀强电场，对于非匀强电场可作定性分析．2．由公式E ＝U d可以看出场强在数值上等于沿场强方向上每单位距离上的 ．用等分法确定匀强电场的电势3．图中，A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点．已知A 、B 、C 三点的电势分别为φA ＝15 V ，φB ＝3 V ，φC ＝－3 V ，求D 点的电势φD .4. 如图所示，匀强电场中有一平行四边形abcd，且平行四边形所在平面与场强方向平行．其中φa＝10 V，φb＝6 V，φd＝8 V，则c点电势为( )A．10 V B．4 V C．7 V D．8 V5. 两块大平行金属板AB间存在电场强度为E的匀强电场，场强方向由B指向A并将B板接地作为零电势点，如图所示，现将正电荷逆着电场线方向由A板移动B板．若用x表示移动过程中该正电荷到A板的距离，则其电势能E p随x变化的图线为图中的( )6. 某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则( )A．E P>E Q，φP>φQB．E P>E Q，φP<φQC．E P<E Q，φP>φQD．E P<E Q，φP<φQ7．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法中正确的是( )A．O点的电势最低B．x2点的电势最高C．x1和－x1两点的电势相等D．x1和x3两点的电势相等8. 如图所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各等势面的电势已在图中标出. 现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动．问：(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移是多少？(电场足够大)静电现象的应用1．静电平衡状态(1)概念：导体内的自由电子不发生时，导体就达到了静电平衡状态．(2)静电平衡状态导体的特征①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处．②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面 .③静电平衡状态下的导体是个 .④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体．2．尖端放电(1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越 .(2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的 很强，使周围中性空气分子电离成 ，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被 到尖端，与尖端上的电荷 ，这相当于导体从尖端 电荷，这种现象叫做尖端放电．(3)应用与防止应用举例： ；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得 ，避免放电．3. 如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q ，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q 的电场)，从左端以初速度v 0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中( )A ．小球做匀速直线运动B ．小球先做减速运动，后做加速运动C ．小球的电势能保持不变D ．静电力对小球所做的功为零4．下列实验中，验电器的金属箔会张开的图是( )5. 如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则( )A ．球壳内壁带负电B ．球壳外壁带正电C ．球壳外壁不带电D ．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电一、电荷分布情况的确定方法6. 如图所示，A 为空心金属球，B 为金属球，将另一带正电的小球C 从A 球开口处放入A 球中央，不接触A 球，然后用手摸一下A 球，再用手接触一下B 球，再移走C 球，则( )A ．A 球带负电，B 球带正电 B ．A 球带负电，B 球不带电C ．A 、B 两球都带负电D ．A 、B 两球都带正电7．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个( )电容器的电容1．任何两个彼此绝缘又相距很近的 ，都可以看成一个电容器，使电容器两个极板分别带上等量异种电荷的过程叫做 ，两极板同时失去电荷的过程叫做 ．电容器的带电荷量是指其中一个极板上带电荷量的 ．2．电容器的电容是这样定义的，电容器所带的 与电容器两极板间的 的比值．它的物理意义是表示 的物理量．在国际单位制中的单位是 ，符号用F 表示．电容的定义式是C ＝Q U，但电容的大小与定义它的 和 无关． 3．平行板电容器的电容与两平行板的正对面积成 ，与有无电介质有关，与电介质的相对介电常数成 ，与两平行板间的距离成 ．二、电容器的综合问题的分析方法4．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点，如图所示，以E 表示电容器两极板间的电场场强，U 表示电容器两极板间的电压，E P 表示正电荷在P 点的电势能．若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置．则( )A ．U 变小，E 不变B ．E 变大，E P 变大C ．U 变小，E P 不变D ．U 不变，E P 不变5．平行板电容器的两极板A 、B 接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S ，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图所示，则( )A ．保持开关S 闭合，带正电的A 极板向B 极板靠近，则θ角增大B ．保持开关S 闭合，带正电的A 极板向B 极板靠近，则θ角不变C ．开关S 断开，带正电的A 极板向B 极板靠近，则θ角增大D ．开关S 断开，带正电的A 极板向B 极板靠近，则θ角不变6．如图所示，C 为中间插有电介质的电容器，a 和b 为其两极板，a 板接地；P 和Q 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P 板与b 板用导线相连，Q 板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b 板带电后，悬线偏转了α角度．在以下方法中，能使悬线的偏角α变大的是( )A ．缩小a 、b 间的距离B ．加大a 、b 间的距离C ．取出a 、b 两极板间的电介质D ．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质带电粒子在电场中的运动1. 如图所示，在匀强电场E 中，一带电粒子－q 的初速度v 0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q 在开始运动后，将( )A ．沿电场线方向做匀加速直线运动B ．沿电场线方向做变加速直线运动C ．沿电场线方向做匀减速直线运动D ．偏离电场线方向做曲线运动2．两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A 点，然后返回，如图2所示，OA ＝h ，此电子具有的初动能是( )A.edh U B ．edUh C.eU dh D.eUh d3．下列粒子从静止状态经过电压为U 的电场加速后速度最大的是( )A ．质子11HB ．氘核21HC ．α粒子42HeD ．钠离子Na ＋4．如图所示，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，U 、d 、L 、m 、q 、v 0已知．请完成下列填空．(1)穿越时间：________.(2)末速度：________.(3)侧向位移：________，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y 与________成正比；若以相同的动能射入，则y 与________成正比；若经相同的电压U 0加速后射入，则y ＝UL 24dU 0，与m 、q 无关，随加速电压的增大而________，随偏转电压的增大而________．(4)偏转角正切：________________(从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然过水平位移的________)．5．示波管的基本原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中被 ．电子枪的作用是：产生高速飞行的一束电子．偏转电极YY′上加的是待显示的 电压，XX′电极上接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫做 电压．知识点二 带电粒子在电场中的偏转6．如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A ．2倍B ．4倍 C.12 D.147. 如图所示，电子在电势差为U 1的电场中加速后，垂直进入电势差为U 2的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是( )A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小知识点三 示波管的原理8．如图是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O 点，在那里产生一个亮斑．下列说法正确的是( )A ．要想让亮斑沿OY 向上移动，需在偏转电极YY′上加电压，且Y′比Y 电势高B ．要想让亮斑移到荧光屏的右上方，需在偏转电极XX′、YY′上加电压，且X 比X′电势高、Y 比Y′电势高C ．要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极XX′上加特定的周期性变化的电压(扫描电压)D ．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压9. 如图所示，是一个示波器工作原理图，电子经过加速后以速度v 0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h ，两平行板间距离为d ，电势差为U ，板长为l ，每单位电压引起的偏移量(h/U)叫示波器的灵敏度．若要提高其灵敏度，可采用下列办法中的( )A ．增大两极板间的电压B ．尽可能使板长l 做得短些C ．尽可能使板间距离d 减小些D ．使电子入射速度v 0大些带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法10．在平行板电容器A 、B 两板上加上如图所示的交变电压，开始B 板的电势比A 板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)( )A ．电子一直向A 板运动B ．电子一直向B 板运动C ．电子先向A 板运动，然后向B 板运动，再返回A 板做周期性来回运动D ．电子先向B 板运动，然后向A 板运动，再返回B 板做周期性来回运动11. 如图所示，匀强电场场强方向竖直向下，在此电场中有a、b、c、d四个带电粒子(不计粒子间的相互作用)，各以水平向左、水平向右、竖直向上和竖直向下的速度做匀速直线运动，则下列说法错误的是( )A．c、d带异种电荷 B．a、b带同种电荷且电势能均不变C．d的电势能减小，重力势能也减小D．c的电势能减小，机械能增加12. 如图所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置，并以初速度为零进入电场的，可以判定( )A．油滴在电场中做抛物线运动B．油滴在电场中做匀加速直线运动C．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离D．油滴打在极板上的运动时间不仅取决于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷13．α粒子的质量是质子质量的4倍，电荷量是质子电荷量的2倍，它们从静止起，经同一电场加速，获得的动能之比Eα∶E P＝________，获得的速度之比vα∶v P＝________.14. 如图带电小颗粒质量为m，电荷量为q，以竖直向上的初速度v0自A处进入方向水平向右的匀强电场中．当小颗粒到达B处时速度变成水平向右，大小为2v0，那么，该处的场强E 为________，A、B间的电势差是________．15．两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是匀强电场．一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心．已知质子电荷量为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度E；(2)α粒子在极板间运动的加速度a；(3)α粒子的初速度v0.16. 如图所示，一质量为m、带电荷量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g.(1)判断小球带何种电荷．(2)求电场强度 E.(3)若在某时刻将细线突然剪断，求经过t时间小球的速度v.。