静电学经典复习题型
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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.知识点一 电荷及其相互作用1.以下判断小球是否带电的说法中正确的是( )A.用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,则小球一定带电B.用一个带电体靠近它,如果能够排斥小球,则小球一定带电C.用验电器的金属球接触它后,如果验电器的金属箔能改变角度,则小球一定带电D.如果小球能吸引小纸屑,则小球一定带电2.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜,在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时a、b不带电,如图所示,现使b球带电,则( )A.a、b之间不发生相互作用B.b将吸引a,吸在一起不分开C.b立即把a排斥开D.b先吸引a,接触后又把a排斥开知识点二 起电的三种方式3.关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电4.如图所示,A、B为两个相互接触的、用绝缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法中正确的是( )A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍然张开C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍然张开D.先把A、B分开,再把C移去,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合知识点三 元电荷与电荷守恒定律5.关于元电荷,下列说法中正确的是( )A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19 CD.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的6.一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上的电荷几乎不存在了,这说明( )A.小球上原有的负电荷逐渐消失了B .在此现象中,电荷不守恒C .小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D .该现象是由于电子的转移引起,仍然遵循电荷守恒定律【方法技巧练】接触起电的电荷分配7.有A 、B 、C 三个完全相同的金属球,A 带1.2×10-4 C 的正电荷,B 、C 不带电,现用相互接触的方法使它们都带电,则A 、B 、C 所带的电荷量可能是下面哪组数据( )A .6.0×10-5 C,4.0×10-5 C,4.0×10-5 CB .6.0×10-5 C,4.0×10-5 C,2.0×10-5 CC .4.5×10-5 C,4.5×10-5 C,3.0×10-5 CD .5.0×10-5 C,5.0×10-5 C,2.0×10-5 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 ,其中k = .q 1q 2r 2知识点一 库仑定律的适用条件1.关于库仑定律,下列说法正确的是( )A .库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体B .根据F =k ,当两点电荷间的距离趋近于零时,电场力将趋向无穷大q 1q 2r 2C .若点电荷q 1的电荷量大于q 2的电荷量,则q 1对q 2的电场力大于q 2对q 1的电场力D .库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律2.两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为q 1和q 2,当两球心相距3R 时,相互作用的静电力大小为( )A .F =kB .F >k q 1q 2 3R 2q 1q 23R 2C .F <kD .无法确定q 1q 23R 2知识点二 库仑定律的基本应用3.两个半径相同的金属小球,带电荷量之比为1∶7,相距为r ,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的( )A. B. C. D.473797167知识点三 库仑力作用下的平衡4.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?5.两个点电荷分别固定于左右两侧,左侧电荷带电荷量为+Q 1,右侧电荷带电荷量为-Q 2,且Q 1=4Q 2,另取一个可自由移动的点电荷q ,放在+Q 1和-Q 2的连线上,欲使q 平衡,则q 的带电性质及所处位置可能为( )A .负电,放在Q 1的左方B .负电,放在Q 2的右方C .正电,放在Q 1的左方D .正电,放在Q 2的右方【方法技巧练】一、用对称法计算库仑力6.如图所示,半径为R 的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q 的电荷,另一电荷量为+q 的点电荷放在球心O 上,由于对称性,点电荷受力为零,现在球壳上挖去半径为r (r ≪R )的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量k )二、库仑定律与牛顿定律的结合7.如图所示,在光滑绝缘的水平面上,固定着质量相等的三个小球a 、b 、c ,三球在一条直线上,若释放a 球,a 球初始加速度为-1 m/s 2(向右为正),若释放c 球,c 球初始加速度为3 m/s 2,当释放b 球时,b 球的初始加速度应是多大?三、有关静电力的动态分析与平衡问题8.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9.如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B ,静止在图示位置,若固定的带正电的小球A 的电荷量为Q ,B 球的质量为m ,带电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求A 、B 两球间的距离.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 ,其中k 是 ,Q 是 Q r2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 .知识点一 电场、电场强度1.电场中有一点P ,下列说法中正确的是( )A .若放在P 点的试探电荷的电荷量减半,则P 点的场强减半B .若P 点无试探电荷,则P 点的场强为零C .P 点的场强越大,则同一电荷在P 点所受到的电场力越大D .P 点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向2.关于电场线的特征,下列说法中正确的是( )A .如果某空间中的电场线是曲线,那么在同一条电场线上各处的场强不相同B .如果某空间中的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的电场强度相同C .如果空间中只存在一个孤立的点电荷,那么这个空间中的任意两条电场线都不相交;如果空间中存在两个以上的点电荷,那么这个空间中有许多电场线相交D .电场中任意两条电场线都不相交3.由电场强度的定义式E =可知,在电场中的同一点( )F q A .电场强度E 跟F 成正比,跟q 成反比B .无论检验电荷所带的电荷量如何变化,始终不变F q C .电荷在电场中某点所受的电场力大,则该点的电场强度强D .一个不带电的小球在P 点受到的电场力为零,则P 点的场强一定为零4.对于由点电荷Q 产生的电场,下列说法中正确的是( )A .电场强度的定义式仍成立,即E =F/Q ,式中的Q 就是产生电场的点电荷B .在真空中电场强度的表达式为E =,式中的Q 就是产生电场的点电荷kQ r2C .在真空中E =kq/r 2,式中的q 是试探电荷 D .以上说法都不对知识点二 电场的叠加5.如图所示,A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点,∠B=30°,现在A 、B 两点放置两点电荷q A 、q B ,测得C 点电场强度的方向与AB 平行,则q A 带________电,q A ∶q B =________.知识点三 电场线及其特点6.如图所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中正确的是( )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【方法技巧练】一、由电场线和运动轨迹判断运动情况的方法6.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 点的动能二、电场内力学问题的分析方法7.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=.电势的大小仅由 EP q 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.知识点一 电场力做功的特点1.如图所示,在电场强度为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点,连线AB 与电场线的夹角为θ,将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B点.若沿直线AB 移动该电荷,电场力做的功W 1=________;若沿路径ACB移动该电荷,电场力做的功W 2=________;若沿曲线ADB 移动该电荷,电场力做的功W 3=________.由此可知,电荷在电场中移动时,电场力做功的特点是____________________.知识点二 电场力做功与电势能变化的关系2.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3.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 点的电势能小知识点三 电势4.关于电势,下列说法正确的是( )A.电场中某点的电势,其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时,电场力所做的功B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由于电势是相对的,所以无法比较电场中两点的电势高低D.电势是描述电场能的性质的物理量5.如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远移到电场中的A点,需要克服静电力做功W=1.2×10-4J,那么,(1)q在A点的电势能和A点的电势各是什么?(2)q未移入电场前A 点的电势是多少?知识点四 等势面6.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7.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【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8.在静电场中,把一个电荷量q=2.0×10-5C的负电荷由M点移到N点,静电力做功6.0×10-4J,由N点移到P点,静电力做负功1.0×10-3J,则M、N、P三点电势高低关系是怎样的?巩固练习1.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5.如图所示,虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面,设两相邻等势面的间距相等,一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示,其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点.由此可以判定( ) A.电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B.O处的点电荷一定带正电C.a、b、c三个等势面的电势关系是φa>φb>φcD.电子运动时的电势能先增大后减小6.下列个图中,a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )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.7.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=1.0×10-8C的负电荷从A点沿不规则曲线移到B点,电场力做功为________ J.8.在电场中把一个电荷量为-6×10-8C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.知识点一 电势差1.下列说法正确的是( )A.电势差与电势一样,是相对量,与零点的选取有关B.电势差是一个标量,但是有正值和负值之分C.由于电场力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关D.A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势点的不同而改变,所以U AB=U BA2.某电场中,点电荷从a点移到b点,电场力做功为零,则( )A.a、b两点的场强一定相等B.a、b两点间的电势差一定为零C.a、b两点的电势一定相等D.电荷所受到的电场力总是垂直于其移动方向3.对于电场中A、B两点,下列说法正确的是( )A.电势差的定义式U AB=W AB/q,说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比B.A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功C.将1 C电荷从A点移到B点,电场力做1 J的功,这两点间的电势差为1 VD.电荷由A点移到B点的过程中,除受电场力外,还受其他力的作用,电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功知识点二 电势差与电场力做功的关系4.关于电势差与电场力做功的说法中,正确的是( )A.电势差的大小由在两点间移动电荷时电场力做的功和电荷的电荷量决定B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C .电势差是矢量,电场力做的功是标量D .电场中两点间的电势差等于电场力做的功,电荷的电势能减小5.关于电势差和电场力做功的说法中,正确的是( )A .电势差是矢量,电场力做的功是标量B .在两点间移动电荷,电场力不做功,则两点间的电势差为零C .在两点间被移动的电荷的电荷量越少,则两点间的电势差越大D .在两点间移动电荷时,电场力做正功,则两点间的电势差大于零6.如图所示,把电荷量为-5×10-9 C 的电荷,从电场中的A 点移到B 点,其电势能________(选填“增大”、“减小”或“不变”);若A 点的电势U A =15 V ,B 点的电势U B =10 V ,则此过程中电场力做的功为________ J.7.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7.如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以点电荷+Q 为圆心的某一个圆周交于B 、C 两点,质量为m ,带电荷量为-q 的小环从A 点由静止下滑,已知q ≪Q ,AB =h ,小环到达B 点时,速度为,求:3gh (1)小环由A 到B 过程中,电场力对小环做的功;(2)A 、C 两点间的电势差U AC 等于多少?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 =中d 必须是 的距离,且公式只适用匀强电场,对Ud 于非匀强电场可作定性分析.2.由公式E =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 .Ud 3.对公式E =的理解,下列说法正确的是( )Uabd A .此公式适用于计算任何电场中a 、b 两点间的电势差B .a 点和b 点间距离越大,则这两点的电势差越大C .公式中的d 是指a 点和b 点之间的距离D .公式中的d 是a 、b 两个等势面间的垂直距离4. 如图所示,沿x 轴正向的匀强电场E 中,有一动点A 以O 为圆心,r =OA 为半径做逆时针转动一周,O 与圆周上的A 点的连线OA 与x 轴正向(E 方向)成θ角,则此圆周上各点与A 点间最大的电势差为( )A .U =ErB .U =Er(sin θ+1)C .U =Er(cos θ+1)D .U =2Er5. 如图所示,在匀强电场中取一点O ,过O 点作射线OA =OB =OC =OD =10 cm ,已知O 、A 、B 、C 和D 各点电势分别为0、7V 、8 V 、7 V 、5 V ,则匀强电场场强的大小和方向最接近于( )A .70 V/m ,沿AO 方向B .70 V/m ,沿CO 方向C .80 V/m ,沿BO 方向D .80 V/m ,沿CO 方向6.下列静电学公式中,F 、q 、E 、U 、r 和d 分别表示电场力、电荷量、场强、电势差及距离,①F=k ,②E=k ,③E=,④U=Ed ,有关四个公式的说法中正确的是( )q1q2r2Q r2F q A .它们都只对点电荷或点电荷的电场成立B .①②③只对点电荷或点电荷电场成立,④对任何电场都成立C .①②只对点电荷成立,③对任何电场成立,④只对匀强电场成立D .①②只对点电荷成立,③④对任何电场成立知识点一 对公式U =Ed 的理解1.下列关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的说法是( )A .任意两点之间的电势差,等于场强和这两点间距离的乘积B .在任何方向上,若两点间距离相等,则它们之间电势差就相等C .沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等D .电势降落的方向必定是电场强度的方向2. 如图实线为某电场的电场线,虚线为等势线,已知c 为线段ab 的中点,过a 、b 的等势线的电势分别为30 V 和10 V .则c 点的电势( )A .φc =20 VB .φc >20 VC .φc <20 VD .φc 的范围无法确定知识点二 利用U =Ed 计算电势差3. 如图所示,A 、B 两点相距10 cm ,E =100 V/m ,AB 与电场线方向的夹角θ=120°,求A 、B 两点间的电势差.4. 如图所示为一个匀强电场的三个等势面A 、B 、C ,相邻两等势面之间距离为10 cm ,此电场的场强为3×103 V/m ,若B 为零电势,求A 、C 的电势.知识点三 利用E =计算场强U d 6.平行的带电金属板A 、B 间是匀强电场,如图所示,两板间距离是5 cm ,两板间的电压是60 V.(1)两板间的场强是多大?(2)电场中有P1和P2两点,P1点离A板0.5 cm,P2点离B板也是0.5 cm,P1和P2两点间的电势差多大?(3)若B板接地,P1和P2两点的电势各是多少伏?【方法技巧练】一、用作图法确定电场方向7.下列图中,a、b、c是匀强电场中的三个点,各点电势φa=10 V,φb=2 V,φc=6 V,a、b、c三点在同一平面上,图中电场强度的方向表示正确的是( )8. 如图所示,A、B、C为匀强电场中的三个点,已知φA=12V,φB=6 V,φC=-6 V.试画出该电场的电场线,并保留作图时所用的辅助线(用虚线表示).二、用等分法确定匀强电场的电势9.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.10. 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 V巩固练习:1. 如图所示,A、B、C三点都在匀强电场中,已知CAC⊥BC,∠ABC=60°,B=20 cm,把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为-1.73×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向是( )A.865 V/m,垂直AC向左B.865 V/m,垂直AC向右C.1 000 V/m,垂直AB斜向上D.1 000 V/m,垂直AB斜向下2. A、B、C为匀强电场中的三点,如图,φA=6 V,φB=2V,φC=2 V,试画出匀强电场过A点的一条电场线.(作图过程要体现依据痕迹)3. 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( )4. 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<φQ5. 某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是( )A.c点场强大于b点场强B.a点电势高于b点电势C.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小6.位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则( )A.a点和b点的电场强度相同B.正电荷从c点移到d点,电场力做正功C.负电荷从a点移到c点,电场力做正功D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大7.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 .。
高中物理静电场经典习题30道--带答案1.如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c 分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a、b带正电,电荷量均为q,c带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为()A.$\frac{kq}{l^2}$。
B.$\frac{\sqrt{3}kq}{l^2}$。
C.$\frac{2kq}{l^2}$。
D.$\frac{3kq}{l^2}$2.如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>)的固定点电荷.已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)A.$\frac{kQ}{4R^2}$。
B.$\frac{\sqrt{2}kQ}{4R^2}$。
C.$\frac{kQ}{2R^2}$。
D.$\frac{\sqrt{2}kQ}{R^2}$3.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q (q>)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k的轻质弹簧绝缘连接.当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为A.$l+\frac{2q^2}{kl}$。
B.$l-\frac{2q^2}{kl}$。
C.$l-\frac{q^2}{kl}$。
D.$l+\frac{q^2}{kl}$4.如图所示,在光滑的绝缘水平面上,由两个质量均为m 带电量分别为+q和﹣q的甲、乙两个小球,在力F的作用下匀加速直线运动,则甲、乙两球之间的距离r为A.$\frac{F}{2kq^2}$。
B.$\frac{F}{kq^2}$。
C.$\frac{F}{4kq^2}$。
D.$\frac{2F}{kq^2}$5.一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)A.。
静电考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 静电现象产生的原因是什么?A. 物质的摩擦B. 物质的接触C. 物质的分离D. 物质的摩擦和接触答案:D2. 静电场中电场强度的方向是如何确定的?A. 从正电荷指向负电荷B. 从负电荷指向正电荷C. 任意方向D. 从高电势指向低电势答案:A3. 静电感应现象中,导体两端的电荷分布是怎样的?A. 两端电荷相等B. 两端电荷相反C. 两端电荷相同D. 两端电荷为零答案:B4. 静电屏蔽的原理是什么?A. 导体内部电场为零B. 导体外部电场不变C. 导体内部电势为零D. 导体外部电势不变答案:A5. 静电场中的电势差与电场强度的关系是什么?A. 电势差与电场强度成正比B. 电势差与电场强度成反比C. 电势差与电场强度无关D. 电势差与电场强度的乘积为常数答案:D6. 静电平衡状态下,导体内部的电场强度是多少?A. 非常大B. 非常小C. 为零D. 无法确定答案:C7. 静电场中的电荷分布与电场强度之间的关系是什么?A. 电荷分布越均匀,电场强度越小B. 电荷分布越集中,电场强度越大C. 电荷分布与电场强度无关D. 电荷分布越均匀,电场强度越大答案:B8. 静电场中,电场线的方向与电场强度的方向是怎样的?A. 相同B. 相反C. 垂直D. 无固定关系答案:A9. 静电场中,电场线的密度与电场强度的关系是什么?A. 密度越大,电场强度越小B. 密度越大,电场强度越大C. 密度与电场强度无关D. 密度越小,电场强度越大答案:B10. 静电场中的电荷移动方向与电场力的方向是怎样的?A. 相同B. 相反C. 垂直D. 无固定关系答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 静电场中,电场强度的单位是________。
答案:牛顿每库仑2. 静电场中,电势的单位是________。
答案:伏特3. 静电场中,电场力的计算公式为________。
答案:F = qE4. 静电场中,电势差的计算公式为________。
一、选择题:(每题3分) 1、 在坐标原点放一正电荷Q,它在P 点(x =+1,y=0)产生的电场强度为.目前,另外有一个负电荷-2Q ,试问E应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零? (A) x 轴上x >1. (B) x 轴上0<x <1. (C) x 轴上x <0. (D) y 轴上y >0. (E) y 轴上y <0. [ ]2、一均匀带电球面,电荷面密度为σ,球面内电场强度到处为零,球面上面元d S 带有σ d S 的电荷,该电荷在球面内各点产生的电场强度(A) 到处为零. (B ) 不一定都为零. (C) 到处不为零. (D ) 无法判定 . [ ]3、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: (A) . (B) .2012a Q επ206a Qεπ (C). (D ). 203a Q επ20a Qεπ[ ]4、电荷面密度分别为+σ和-σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板,如图放置,则其周围空间各点电场强度 随位置坐标x变化的关系曲线为:(设场强方向向右为正、向左为负) [ A ]σ(D)5、设有一“无限大”均匀带正电荷的平面.取x 轴垂直带电平面,坐标原点在带电平面上,则其周围空间各点的电场强度随距离平面的位置E坐标x 变化的关系曲线为(要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负): [ C] 6、设有一“无限大”均匀带负电荷的平面.取x轴垂直带电平面,坐标原点位于带电平面上,则其周围空间各点的电场强度E 随距离平面的位置坐标x变化的关系曲线为(要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负): [ B ](B)x7、有关电场强度定义式,下列说法中哪个是正确的? 0/q F E= (A) 场强的大小与试探电荷q0的大小成反比. E(B) 对场中某点,试探电荷受力与q0的比值不因q0而变.F (C ) 试探电荷受力的方向就是场强的方向.F E(D) 若场中某点不放试探电荷q 0,则=0,从而=0. [ B ]F E 8、将一个试验电荷q 0 (正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P点处(如图),测得它所受的力为F .若考虑到电荷q 0不是足够小,则 (A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大. (B) F / q 0比P 点处原先的场强数值小. (C) F / q0等于P点处原先场强的数值. (D ) F / q 0与P点处原先场强的数值哪个大无法确定. [ A ]9、下面列出的真空中静电场的场强公式,其中哪个是正确的? (A) 点电荷q的电场:.(r 为点电荷到场点的距离) 204rq E επ=(B) “无限长”均匀带电直线(电荷线密度λ)的电场:r rE302ελπ=(为带电直线到场点的垂直于直线的矢量) r(C) “无限大”均匀带电平面(电荷面密度σ)的电场:02εσ=E P 0(D) 半径为R 的均匀带电球面(电荷面密度σ)外的电场:r rR E302εσ= (为球心到场点的矢量) r10、下列几个说法中哪一个是正确的?(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到处相同.D IRECTION (C ) 场强可由定出,其中q 为试验电荷,q可正、可负,为q F E / =F试验电荷所受的电场力. (D) 以上说法都不正确. [ ] 11、一电场强度为的均匀电场,的方向与沿x轴正向,E E如图所示.则通过图中二分之一径为R的半球面的电场强度通量为 (A) πR 2E . (B) πR 2E / 2.(C) 2πR 2E . (D) 0. 高斯面内无电荷 [ ]12、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和∑q =0,则可肯定: (A) 高斯面上各点场强均为零. (B ) 穿过高斯面上每一面元的电场强度通量均为零. (C) 穿过整个高斯面的电场强度通量为零. (D) 以上说法都不对. [ ]13、一点电荷,放在球形高斯面的中心处.下列哪一个情况,通过高斯面的电场强度通量发生变化: (A) 将另一点电荷放在高斯面外. (B ) 将另一点电荷放进高斯面内. (C) 将球心处的点电荷移开,但仍在高斯面内. (D) 将高斯面半径缩小. [] 14、点电荷Q被曲面S所包围 , 从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面外一点,如图所示,则引入前后: (A) 曲面S的电场强度通量不变,曲面上各点场强不变. (B) 曲面S 的电场强度通量变化,曲面上各点场强不变. (C) 曲面S的电场强度通量变化,曲面上各点场强变化. (D ) 曲面S的电场强度通量不变,曲面上各点场强变化. [ ]15、半径为R 的均匀带电球面的静电场中各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 之间的关系曲线为:[ B ]E Or(D)E ∝1/r 216、半径为R 的均匀带电球体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 的关系曲线为:[ B ]17、半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为: [ B ]18、半径为R 的均匀带电球面,若其电荷面密度为σ,则在距离球面R处的电场强度大小为: (A) . (B). εσ2εσ (C) . ﻩ (D). [04εσ8εσC ](C)(B)(C)(B)19、高斯定理 ⎰⎰⋅=VSV S E 0/d d ερ (A) 适合用于任何静电场. (B) 只适合用于真空中的静电场. (C ) 只适合用于具备球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场. (D) 只适合用于虽然不具备(C)中所述的对称性、但能够找到适宜的高斯面的静电场. [ A]20、依照高斯定理的数学体现式可知下述各种说法中,正确的是: ⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε (A) 闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强一定为零. (B ) 闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定到处不为零. (C) 闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强不一定到处为零. (D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定到处无电荷. [ ]21、有关高斯定理的了解有下面几个说法,其中正确的是: (A ) 假如高斯面上到处为零,则该面内必无电荷.E (B) 假如高斯面内无电荷,则高斯面上到处为零. E (C ) 假如高斯面上到处不为零,则高斯面内必有电荷. E (D) 假如高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电场强度通量必不为零. [ ] 22、如图所示,两个同心均匀带电球面,内球面半径为R 1、带有电荷Q 1,外球面半径为R 2、带有电荷Q 2,则在外球面外面、距离球心为r处的P 点的场强大小E为:(A ). 20214rQ Q επ+(B). ()()2202210144R r Q R r Q -π+-πεε(C) .()2120214R R Q Q -π+ε(D). [ ]2024r Q επ 23、 如图所示,两个“无限长”的、半径分别为R 1和R 2的共轴圆柱面,均匀带电,沿轴线方向单位长度上的所带电荷分别为λ1和λ2,则在外圆柱面外面、距离轴线为r处的P 点的电场强度大小E 为: (A) .r0212ελλπ+(B). ()()20210122R r R r -π+-πελελ (C) . ()20212R r -π+ελλ (D). [ ]20210122R R ελελπ+π 24、A 和B为两个均匀带电球体,A 带电荷+q ,B 带电荷-q,作一与A同心的球面S为高斯面,如图所示.则 (A) 通过S 面的电场强度通量为零,S 面上各点的场强为零.(B ) 通过S面的电场强度通量为q / ε0,S 面上场强的大小为. 20π4rq E ε=(C) 通过S 面的电场强度通量为(- q) / ε0,S 面上场强的大小为.20π4rq E ε= (D ) 通过S面的电场强度通量为q / ε0,但S面上各点的场强不能直接由高斯定理求出. [ D ]25、在空间有一非均匀电场,其电场线分布如图所示.在电场中作二分之一径为R 的闭合球面S,已知通过球面上某一面元∆S 的电场强度通量为∆Φe,则通过该球面其他部分的电场强度通量为(A ) - ∆Φe . (B). e SR Φ∆∆π24(C) . (D) 0.[ A ]e SSR Φ∆∆∆-π2426、半径为R的“无限长”均匀带电圆柱面的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为: [ B ](B)(C)E O r(A)E ∝1/r27、静电场中某点电势的数值等于 (A)试验电荷q0置于该点时具备的电势能. (B)单位试验电荷置于该点时具备的电势能. (C)单位正电荷置于该点时具备的电势能. (D )把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功. [ ] 28、如图所示,边长为l的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷.若正方形中心O处的场强值和电势值都等于零,则:(A) 顶点a 、b 、c 、d 处都是正电荷.(B) 顶点a、b 处是正电荷,c 、d 处是负电荷. (C) 顶点a 、c 处是正电荷,b 、d 处是负电荷. (D) 顶点a 、b 、c 、d处都是负电荷.[ ]29、如图所示,边长为 0.3 m 的正三角形a bc,在顶点a处有一电荷为10-8 C 的正点电荷,顶点b 处有一电荷为-10-8 C 的负点电荷,则顶点c处的电场强度的大小E 和电势U 为: (=9×10-9 041επN m /C2)(A) E =0,U =0. (B) E =1000 V/m,U =0. (C) E=1000 V/m,U =600 V. (D ) E= V/m ,U =600 V. [ ]ba 30、如图所示,半径为R 的均匀带电球面,总电荷为Q,设无穷远处的电势为零,则球内距离球心为r的P 点处的电场强度的大小和电势为: (A) E =0,. rQU 04επ= (B) E =0,. RQU 04επ=(C) , .204r QE επ=rQ U 04επ=(D) ,. [ ]204r Q E επ=RQU 04επ=31、有关静电场中某点电势值的正负,下列说法中正确的是: (A ) 电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负. (B) 电势值的正负取决于电场力对试验电荷作功的正负. (C) 电势值的正负取决于电势零点的选用. (D) 电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负. [ C ] 32、在边长为a 的正方体中心处放置一点电荷Q ,设无穷远处为电势零点,则在正方体顶角处的电势为: (A) . (B) . aQ 034επa Q032επ (C) . (D). [ ]aQ06επaQ012επ 33、 图中所示为一球对称性静电场的电势分布曲线,r 表示离对称中心的距离.请指出该电场是由下列哪一个带电体产生的. (A) 半径为R的均匀带正电球面. (B) 半径为R 的均匀带正电球体. (C) 正点电荷. (D) 负点电荷. [ ] 34、 图中所示为一球对称性静电场的电势分布曲线,r 表示离对称中心的距离.请指出该电场是由下列哪一个带电体产生的. (A) 半径为R 的均匀带负电球面. (B) 半径为R 的均匀带负电球体. (C) 正点电荷. (D ) 负点电荷. [ ]35、二分之一径为R 的均匀带电球面,带有电荷Q .若要求该球面上的电势值为零,则无限远处的电势将等于(A) . (B) 0. RQ 0π4ε (C) . (D ) ∞. RQ0π4ε-[ ]36、 真空中有一点电荷Q ,在与它相距为r的a点处有一试验电荷q .现使试验电荷q 从a 点沿半圆弧轨道运动到b 点,如图所示.则电场力对q 作功为 (A). (B) . 24220r r Qq π⋅πεr r Qq 2420επ (C) . (D) 0. r r Qqππ204ε[ ]37、点电荷-q 位于圆心O 处,A、B 、C、D 为同一圆周上的四点,如图所示.现将一试验电荷从A 点分别移动到B、C 、D 各点,则 (A) 从A 到B,电场力作功最大.(B) 从A到C ,电场力作功最大. (C) 从A 到D,电场力作功最大. (D ) 从A到各点,电场力作功相等. [ ]38、如图所示,边长为a 的等边三角形的三个顶点上,分别放置着三个正的点电荷q 、2q 、3q .若将另一正点电荷Q 从无穷远处移到三角形的中心O 处,外力所作的功为: (A) . (B). aqQ023επaqQ03επ (C) . (D) . [ ]aqQ0233επaqQ032επ39、在已知静电场分布的条件下,任意两点P 1和P 2之间的电势差决定于 (A) P 1和P 2两点的位置.A3q2 (B) P 1和P 2两点处的电场强度的大小和方向. (C) 试验电荷所带电荷的正负. (D) 试验电荷的电荷大小. [ ] 40、如图所示,直线MN 长为2l ,弧OCD 是以N点为中心,l 为半径的半圆弧,N 点有正电荷+q ,M 点有负电荷-q .今将一试验电荷+q 0从O 点出发沿途径OCDP 移到无穷远处,设无穷远处电势为零,则电场力作功 (A) A <0 , 且为有限常量. (B ) A >0 ,且为有限常量. (C) A =∞. (D) A =0. [ ] 41、已知某电场的电场线分布情况如图所示.现观测到一负电荷从M 点移到N点.有人依照这个图作出下列几点结论,其中哪点是正确的? (A) 电场强度EM <EN . (B ) 电势U M <U N. (C) 电势能WM <W N. (D) 电场力的功A >0.[ ] 42、已知某电场的电场线分布情况如图所示.现观测到一负电荷从M 点移到N 点.有人依照这个图作出下列几点结论,其中哪点是正确的? (A) 电场强度E M >E N . (B) 电势UM >U N . (C) 电势能W M <W N . (D ) 电场力的功A >0.- [ ] 43、在电荷为-Q的点电荷A 的静电场中,将另一电荷为q 的点电荷B 从a 点移到b 点.a、b 两点距离点电荷A 的距离分别为r 1和r 2,如图所示.则移动过程中电场力做的功为 (A). (B ) . ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-21114r r Q ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π210114r r qQ ε (C). (D) [ ]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-210114r r qQ ε()1204r r qQ -π-ε 44、带有电荷-q的一个质点垂直射入开有小孔的两带电平行板之间,如图所示.两平行板之间的电势差为U ,距离为d ,则此带电质点通过电场后它的动能增量等于 (A) . (B) +qU. dqU- (C) -qU . (D). [ ]qU 2145、在匀强电场中,将一负电荷从A移到B ,如图所示.则:(A)电场力作正功,负电荷的电势能减少. (B)电场力作正功,负电荷的电势能增加. (C)电场力作负功,负电荷的电势能减少. (D)电场力作负功,负电荷的电势能增加. [ ] 46、 图中实线为某电场中的电场线,虚线表示等势(位)面,-q dO U-E由图可看出: (A) E A >EB >E C ,U A >U B >U C. (B) EA <E B <EC ,U A <U B <U C . (C) E A >EB >E C,U A <U B <U C . (D) EA <E B <EC ,U A >U B >U C. [ ]47、电子的质量为m e ,电荷为-e ,绕静止的氢原子核(即质子)作半径为r 的匀速率圆周运动,则电子的速率为 (A) . (B) . k r m ee rm ke e (C) . (D) . rm kee 2rm kee 2(式中k=1 / (4πε0) )[]48、质量均为m ,相距为r 1的两个电子,由静止开始在电力作用下(忽视重力作用)运动至相距为r 2,此时每一个电子的速率为 (A ). (B ) . ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke (C) . (D) 电场力做的功是两个电子动能和 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-21112r r m k e⎪⎪⎭⎫⎝⎛-2111r r m k e (式中k =1 / (4πε0) ) [ ]49、相距为r 1的两个电子,在重力可忽视的情况下由静止开始运动到相距为r2,从相距r 1到相距r2期间,两电子系统的下列哪一个量是不变的? (A) 动能总和; (B) 电势能总和; (C) 动量总和; (D) 电相互作用力. [ ]50、一电偶极子放在均匀电场中,当电偶极矩的方向与场强方向不一致时,其所受的合力和F合力矩为:M (A) =0,= 0. (B) = 0,0. F MF M≠ (C) 0,=0.(D) 0,0. [ ]F ≠MF ≠M≠ 51、真空中有两个点电荷M 、N,相互间作用力为,当另一点电荷Q移近这两个点电荷F时,M、N两点电荷之间的作用力 (A) 大小不变,方向变化. ﻩ(B) 大小变化,方向不变. (C) 大小和方向都不变. ﻩ(D) 大小和方向都改. [ ]52、设有一带电油滴,处在带电的水平放置的大平行金属板之间保持稳定,如图所示.若油滴取得了附加的负电荷,为了继续使油滴保持稳定,应采取下面哪个措施? (A) 使两金属板相互接近些. (B) 变化两极板上电荷的正负极性. (C ) 使油滴离正极板远某些. (D) 减小两板间的电势差. []-+53、正方形的两对角上,各置电荷Q ,在其他两对角上各置电荷q ,若Q 所受合力为零,则Q 与q 的大小关系为 (A) Q =-2q . (B) Q =-q .22 (C ) Q =-4q . (D) Q=-2q . [ ]54、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大得多.若固定A 、C不动,变化B的位置使B 所受电场力为零时,与AB BC 的比值为 (A) 5. (B) 1/5. (C). (D ) 1/. [ ]5555、面积为S 的空气平行板电容器,极板上分别带电量±q ,若不考虑边缘效应,则两极板间的相互作用力为 (A). (B ) .S q 02εSq 022ε (C ) . (D) . 2022S q ε202Sq ε[ ]56、充了电的平行板电容器两极板(看作很大的平板)间的静电作用力F 与两极板间的电压U 的关系是: (A) F ∝U . (B) F ∝1/U . (C ) F ∝1/U 2. (D) F ∝U 2. [ ]57、 有一带正电荷的大导体,欲测其附近P 点处的场强,将一电荷量为q 0 (q 0 >0 )的点电荷放在P 点,如图所示,测得它所受的电场力为F .若电荷量q 0不是足够小,则 (A) F / q 0比P点处场强的数值大. (B) F / q 0比P 点处场强的数值小. (C) F / q 0与P 点处场强的数值相等. (D) F/ q 0与P 点处场强的数值哪个大无法确定. [ ]58、有关高斯定理,下列说法中哪一个是正确的? (A) 高斯面内不包围自由电荷,则面上各点电位移矢量为零. D (B) 高斯面上到处为零,则面内必不存在自由电荷. D (C) 高斯面的通量仅与面内自由电荷有关. D(D) 以上说法都不正确. []59、有关静电场中的电位移线,下列说法中,哪一个是正确的? (A) 起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合线,不中断. (B ) 任何两条电位移线相互平行. (C) 起自正自由电荷,止于负自由电荷,任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交. (D) 电位移线只出目前有电介质的空间. [ ]q P60、两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,把二者各自孤立时的电容值加以比较,则 (A) 空心球电容值大. (B) 实心球电容值大. (C) 两球电容值相等.(D ) 大小关系无法确定. [ ]二、填空题(每题4分)61、静电场中某点的电场强度,其大小和方向与__________________________ ________________________________________相同.62、电荷为-5×10-9 C 的试验电荷放在电场中某点时,受到 20×10-9 N的向下的力,则该点的电场强度大小为_____________________,方向____________.63、静电场场强的叠加原理的内容是:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.64、在静电场中,任意作一闭合曲面,通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S Ed 值仅取决于 ,而与 无关.65、半径为R 的半球面置于场强为的均匀电场中,其对E 称轴与场强方向一致,如图所示.则通过该半球面的电场强度通量为__________________. 66、电荷分别为q 1和q 2的两个点电荷单独在空间各点产生的静电场强分别为和1E ,空间各点总场强为=+.目前作一封闭曲面S,2E E 1E 2E 如图所示,则如下两式分别给出通过S的电场强度通量=______________________________, ⎰⋅S E d 1=________________________________.⎰⋅S E d 67、一面积为S的平面,放在场强为的均匀电场中,已知 与平面间的夹角为E E θ(<π/2),则通过该平面的电场强度通量的数值Φe=______________________.68、如图,点电荷q 和-q被包围在高斯面S内,则通过该高斯面的电场强度通量=_____________,式中为⎰⋅S S E d E _________________处的场强.69、二分之一径为R 的均匀带电球面,其电荷面密度为σ.该球面内、外的场强分布为(表示r从球心引出的矢径): =______________________(r <R ), ()r E =______________________(r >R ). ()r E70、二分之一径为R 的“无限长”均匀带电圆柱面,其电荷面密度为σ.该圆柱面内、外场强分布为(表示在垂直于圆柱面的平面上,从轴线处引出的矢径): r =______________________(r<R ), ()r E =______________________(r >R ).()r E 71、在点电荷+q 和-q 的静电场中,作出如图所示的三个闭合面S 1、S2、S 3,则通过这些闭合面的电场强度通量分别是:Φ1=________,Φ2=___________,Φ3=__________72、在静电场中,任意作一闭合曲面,通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S E d 值仅取决于 ,而与 无关.73、一闭合面包围着一个电偶极子,则通过此闭合面的电场强度通量Φe=_________________.74、图中曲线表示一个球对称性静电场的电势分布,r 123表示离对称中心的距离.这是____________________________________________的电场.75、二分之一径为R 的均匀带电球面,其电荷面密度为σ.若要求无穷远处为电势零点,则该球面上的电势U =____________________. 76、电荷分别为q1,q 2,q 3的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上,如图所示.设无穷远处为电势零点,圆半径为R,则b点处的电势U=___________ .77、描述静电场性质的两个基本物理量是______________;它们的定义式是________________和__________________________________________.78、静电场中某点的电势,其数值等于______________________________ 或 _______________________________________.79、一点电荷q =10-9 C,A、B、C 三点分别距离该点电荷10 cm 、20 cm 、30 cm.若选B 点的电势为零,则A点的电势为______________,C 点的电势为________________.(真空介电常量ε0=8.85×10-12 C2·N -1·m -2)q 13q80、电荷为-Q 的点电荷,置于圆心O 处,b 、c 、d为同一圆周上的不一样点,如图所示.现将试验电荷+q 0从图中a 点分别沿ab 、ac 、ad 途径移到对应的b、c 、d 各点,设移动过程中电场力所作的功分别用A 1、A2、A 3表示,则三者的大小的关系是______________________.(填>,<,=)81、如图所示,在一个点电荷的电场中分别作三个电势不一样的等势面A ,B ,C.已知U A>U B>U C ,且U A-UB =U B -U C ,则相邻两等势面之间的距离的关系是:R B -RA______ R C -R B . (填<,=,>)82、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W e =________________________.83、如图所示,在电荷为q的点电荷的静电场中,将一电荷为q 0的试验电荷从a 点经任意途径移动到b点,外力所作的功A =______________.84、真空中电荷分别为q 1和q2的两个点电荷,当它们相距为r 时,该电荷系统b的相互作用电势能W=________________.(设当两个点电荷相距无穷远时电势能为零) 85、在静电场中,一质子(带电荷e=1.6×10-19 C)沿四分之一的圆弧轨道从A 点移到B点(如图),电场力作功8.0×10-15 J.则当质子沿四分之三的圆弧轨道从B 点回到A点时,电场力作功A =____________________.设A 点电势为零,则B 点电势U =____________________.86、静电力作功的特点是______________________________________________ __________________________________,因而静电力属于_________________力.87、静电场的环路定理的数学表示式为:______________________.该式的物理意义是:__________________________________________________________________________________________________________.该定理表白,静电场是______ ______________________________场.A88、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W e=________________________.89、 图示为某静电场的等势面图,在图中画出该电场的电场线. 90、图中所示以O 为心的各圆弧为静电场的等势(位)线图,已知U 1<U 2<U 3,在图上画出a 、b 两点的电场强度的方向,并比较它们的大小.E a ________ E b(填<、=、>).91、一质量为m ,电荷为q 的粒子,从电势为U A的A点,在电场力作用下运动到电势为UB 的B 点.若粒子抵达B 点时的速率为v B ,则它在A 点时的速率v A=___________________________.92、一质量为m 、电荷为q 的小球,在电场力作用下,从电势为U 的a 点,移动到电势为零的b 点.若已知小球在b 点的速率为vb ,则小球在a 点的速率vaO U U= ______________________.93、一质子和一α粒子进入到同一电场中,二者的加速度之比,a p ∶a α=________________. 94、带有N 个电子的一个油滴,其质量为m ,电子的电荷大小为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__________________,大小为_____________.95、在静电场中有一立方形均匀导体,边长为a .已知立方导体中心O 处的电势为U0,则立方体顶点A 的电势为____________. 96、一孤立带电导体球,其表面处场强的方向____________表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向_________________表面.97、如图所示,将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近,则导体内的电场强度______________,导体的电势______________.(填增大、不变、减小) 98、一空气平行板电容器,两极板间距为d,充电后板间电压为U .然后将电源断开,在两板间平行地插入一厚度为d /3的金属板,则板间电压变成U ' =________________ .99、一孤立带电导体球,其表面处场强的方向____________表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向_________________表面.100、A 、B 两个导体球,相距甚远,因此均可当作是孤立的.其中A 球本来带电,B 球不带电,现用一根细长导线将两球连接,则球上分派的电荷与球半径成______比.101、如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电荷+q,外球壳带电荷-2q .静电平衡时,外球壳的电荷分布为: 内表面___________ ; 外表面___________ .102、如图所示,将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近,则导体内的电场强度______________,导体的电势______________.(填增大、不变、减小) 103、一金属球壳的内、外半径分别为R 1和R 2,带电荷为Q.在球心处有一电荷为q 的点电荷,则球壳内表面上的电荷面密度 =______________.104、二分之一径为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 =______________. 105、一平行板电容器,上极板带正电,下极板带负电,其间布满相对介电常量为εr = 2的各向同性均匀电介质,如图所示.在图上大体画出电介质内任一点P 处自由电荷产生的场强 , 束缚电荷产生的场强和总场强.0E E ' E106、两个点电荷在真空中相距d 1 = 7 cm 时的相互作用力与在煤油中相距d2 = 5c m时的相互作用力相等,则煤油的相对介电常量εr =___________________.107、如图所示,平行板电容器中充有各向同性均匀电介质.图中画出两组带有箭头的线分别表示电场线、电位移线.则其中(1)为__________________线,(2)为__________________线.108、一个半径为R 的薄金属球壳,带有电荷q ,壳内布满相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质.设无穷远处为电势零点,则球壳的电势U = ________________________________.(1)(2)109、一平行板电容器,两板间布满各向同性均匀电介质,已知相对介电常量为εr .若极板上的自由电荷面密度为σ ,则介质中电位移的大小D=____________,电场强度的大小E =____________________. 110、一个半径为R的薄金属球壳,带有电荷q,壳内真空,壳外是无限大的相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质.设无穷远处为电势零点,则球壳的电势U =____________________________.111、一平行板电容器,充电后切断电源,然后使两极板间布满相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质.此时两极板间的电场强度是本来的____________倍;电场能量是本来的___________倍. 112、一平行板电容器,充电后与电源保持联接,然后使两极板间布满相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质,这时两极板上的电荷是本来的______倍;电场强度是本来的_________倍;电场能量是本来的_________倍.113、在相对介电常量为εr的各向同性的电介质中,电位移矢量与场强之间的关系是___________________ .114、分子的正负电荷中心重叠的电介质叫做_______________ 电介质 .在外电场作用下,分子的正负电荷中心发生相对位移,形成________________________.115、一平行板电容器,两板间布满各向同性均匀电介质,已知相对介电常量为εr .若极板上的自由电荷面密度为σ,则介质中电位移的大小D=____________,电场强度的大小E =____________________.116、一平行板电容器充电后切断电源,若使二极板间距离增加,则二极板间场强_________________,电容____________________. (填增大或减小或不变) 117、一个孤立导体,当它带有电荷q而电势为U时,则定义该导体的电容为C=______________,它是表征导体的________________的物理量.118、一个孤立导体,当它带有电荷q而电势为U时,则定义该导体的电容为C =______________,它是表征导体的________________的物理量.119、两个空气电容器1和2,并联后接在电压恒定的直流电源上,如图所示.今有一块各向同性均匀电介质板迟缓地插入电容器1中,则电容器组的总电荷将__________,电容器组储存的电能将__________.(填增大,减小或不变)120、真空中均匀带电的球面和球体,假如二者的半径和总电荷都相等,则带电球面的电场能量W 1与带电球体的电场能量W 2相比,W1________ W2 (填<、=、>).三、计算题:(每题10分)121、如图所示,真空中一长为L的均匀带电细直杆,总电荷为q,试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度.122、用绝缘细线弯成的半圆环,半径为R ,其上均匀地带有正电荷Q ,试求圆心O点的电场强度.123、如图所示,一长为10 c m的均匀带正电细杆,其电荷为1.5×10-8 C,试求在杆的延长线上距杆的端点5 c m处的P 点的电场强度.(=9×109 N ·m2/C 2 ) 041επ 124、真空中一立方体形的高斯面,边长a =0.1 m,位于图中所示位置.已知空间的场强分布为: Ex =b x , Ey =0 , E z =0.常量b =1000 N/(C ·m).试求通过该高斯面的电通量Lq。
静电试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 静电场的基本性质是()A. 保守场B. 非保守场C. 有旋场D. 无旋场答案:A2. 静电感应现象是由于()A. 电荷的移动B. 电荷的产生C. 电荷的消失D. 电荷的重新分布答案:D3. 两个带电物体之间的静电力遵循()A. 库仑定律B. 欧姆定律C. 牛顿第三定律D. 热力学第一定律答案:A4. 静电场中的电场线()A. 可以相交B. 不可以相交C. 可以是曲线D. 可以是直线答案:B5. 静电屏蔽是指()A. 屏蔽静电场B. 屏蔽磁场C. 屏蔽重力场D. 屏蔽电磁场答案:A二、填空题(每题2分,共10分)1. 电荷的守恒定律表明,在一个封闭系统中,电荷的总量是______的。
答案:守恒2. 静电场中,电场强度的方向是正电荷受到的电场力的______方向。
答案:相同3. 静电场中,电势差的定义是单位正电荷从一点移动到另一点时,电场力做的功与该电荷量的比值,其单位是______。
答案:伏特4. 静电场中,电场线从正电荷出发,终止于______电荷。
答案:负5. 静电场中的电场力做功与路径______,只与初末位置有关。
答案:无关三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述静电场的形成过程。
答案:静电场的形成过程是当物体带有电荷时,电荷周围的空间会产生电场,这种电场称为静电场。
电荷的存在使得其周围的电场强度和电势分布发生变化,从而形成了静电场。
2. 静电感应现象是如何产生的?答案:静电感应现象产生于一个带电物体靠近一个中性物体时,带电物体的电场作用于中性物体,使得中性物体内部的电荷重新分布,产生感应电荷,从而在中性物体两端形成电势差。
3. 静电屏蔽的原理是什么?答案:静电屏蔽的原理是利用导体内部的自由电子在电场作用下重新分布,使得导体内部的电场强度为零,从而实现对外部电场的屏蔽。
4. 静电场的电场线和电势线有何不同?答案:静电场的电场线表示电场强度的方向和大小,电场线越密集,电场强度越大。
______________________________________________________________________________________________________________精品资料练习一 库仑定律 电场强度σ,球面内电场强度处处为零(原因是场强叠加原理),球面上面元d S 的一个电量为σd S 的电荷元在球面内各点产生的电场强度(C)(面元相当于点电荷)(A) 电荷电量大,受的电场力可能小; (B) 电荷电量小,受的电场力可能大;(C) 电场为零的点,任何点电荷在此受的电场力为零; (D) 电荷在某点受的电场力与该点电场方向一致.边长为a 的正方形的四个顶点上放置如图2.1所示的点电荷,则中心O 处场强(C) (用点电荷的场强叠加原理计算,注意是矢量叠加,有方向性)(A) 大小为零.(B) 大小为q/(2πε0a 2), 方向沿x 轴正向.图2.12(C) 大小为()2022a q πε, 方向沿y 轴正向. (D) 大小为()2022a q πε, 方向沿y 轴负向.二、填空题1.4所示,带电量均为+q 的两个点电荷,分别位于x的+a 和-a 位置.则y 轴上各点场强表达式 为E = ,场强最大值的位置在y = .( 2qy j /[4πε0 (a 2+y 2)3/2] , ±a/21/2.) (也是用点电荷的场强叠加原理计算)三、计算题1.用绝缘细线弯成的半圆环,半径为R ,其上均匀地带有正点荷Q , 试求圆心O 处的电场强度. (此题的计算尽量掌握,涉及连续带电体的电场强度计算,可与书上总结部分的例子进行比较对应)解. 取园弧微元 d q=λd l=[Q/(πR )]R d θ=Q d θ/πd E =d q/(4πε0r 2)=Q d θ/(4π2ε0R 2) d E x =d E cos(θ+π)=-d E cos θ d E y =d E sin(θ+π)=-d E sin θ E x =()⎰⎰-=2/32/2024d cos d ππεπθθR Q E x =Q/(2π2ε0R 2)E y =⎰d E y ()⎰-2/32/2024d sin ππεπθθR Q =0图1.4______________________________________________________________________________________________________________精品资料故 E=E x =()2022R Q επ方向沿x 轴正向.练习二 高斯定理一、选择题如图3.1所示.有一电场强度E 平行于x 轴正向的均匀电场,则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度通量为(D)(此题注意场强的方向,联系场线穿入与穿出)(A) πR 2E . (B) πR 2E /2 . (C) 2πR2E . (D) 0 . 关于高斯定理,以下说法正确的是:(A)(A) 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;(实际是要求场具有对称性)(B) 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;(C) 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;(D) 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.3.3所示为一球对称性静电场的E ~ r 关系曲线,请指出该电场是由哪种带电体产生的(E 表示电场强度的大小,r 表示离对称中心的距离) . (C) (如果是均匀带电球体,其E ~ r 又该如何画)图3.1图3.34(A) 点电荷.(B) 半径为R 的均匀带电球体. (C) 半径为R 的均匀带电球面.(D) 内外半径分别为r 和R 的同心均匀带球壳.如图3.4所示,一个带电量为q 的点电荷位于一边长为l 的 正方形abcd 的中心线上,q 距正方形l/2(这一点很关键),则 通过该正方形的电场强度通量大小等于: (B) (要学会如何化解,考查对高斯定理通量的理解 (A)02εq . (B) 06εq .(C) 012εq .(D) 024εq .3.5, 两块“无限大”的带电平行平板,其电荷面密度分别为-σ (σ > 0 )及2σ.试写出各区域的电场强度.Ⅰ区E 的大小 ,方向 . Ⅱ区E 的大小 ,方向 . Ⅲ区E 的大小 ,方向 .σ/(2ε0),向左;3σ/(2ε0),向左;σ/(2ε0),向右.(考查对连续带电体场强叠加原理的理解。
静电场题型整理静电场常考的七大题型:1、场强叠加问题2、图像问题3、轨迹类(电势和电势能)问题4、等势面(等分法)问题5、库仑力受力分析问题6、电容器的动态分析7、带电粒子在电场中运动一、场强叠加问题1.(2017·江苏省高二学业水平模拟考试)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。
如图所示,在半球面AB 上均匀分布着正电荷,总电荷量为q ,球面半径为R ,CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线,在轴线上有M 、N 两点,O M =ON =2R 。
已知M 点的场强大小为E ,则N 点的场强大小为A .24kq E R - B .24kq R C .E Rkq -22 D .24kq E R + 1.C 【解析】若将带电量为2q 的球面放在O 处,均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。
则在M 、N 两点所产生的电场为()22222k qkq E R R ⋅==,由题知当半球面如题图所示产生的场强为E ,则N 点的场强为22kq E E R '=-,故选C 。
2.(2017·甘肃省高三第二次诊断)如图所示,等量异种电荷A 、B 固定在同一水平线上,竖直固定的光滑绝缘杆与AB 连线的中垂线重合,C 、D 是绝缘杆上的两点,ACBD 构成一个正方形。
一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C 点无初速度释放,则小球由C 运动到D 的过程中,下列说法正确的是A .杆对小球的作用力先增大后减小B .杆对小球的作用力先减小后增大C .小球的速度先增大后减小D .小球的速度先减小后增大2.A 【解析】从C 到D ,电场强度先增大后减小,则电场力先增大后减小,则杆对小球的作用力先增大后减小,故A 正确,B 错误;因直杆处于AB 的连线的中垂线上,所以此线上的所有点的电场方向都是水平向右的,对带电小球进行受力分析,受竖直向下的重力,水平向右的电场力和水平向左的弹力,水平方向上受力平衡,竖直方向上的合力大小等于重力,重力大小不变,加速度大小始终等于重力加速度,所以带电小球一直做匀加速直线运动,故CD 错误。
高二物理选修3-1 《静电场》总结一、夯实基础知识(一)电荷及守恒定律1. 电荷守恒定律(1)两种电荷:_____ 与_____ 荷,任何带电体所带电量是基元电荷的 ___________ 倍。
(2)基元电荷1e __1_.6___1_0__1_9,质子与电子所带电量等于一个基本电荷的电量。
(3)电荷守恒定律:一个与外界无电荷交换的系统,电荷的___________________ 守恒。
2. 库仑定律(1)内容:______________________________________________________________________ _______________________________________________________ 。
Q1Q2(2)公式:F _K __ 1__2 ________ ,F 叫库仑力或静电力,也叫电场力。
它可以是引力,r也可以是斥力,K叫静电力常量,K 9 1 0 9 N m 2/ C __________ 。
(3)适用条件:(带电体的线度远小于电荷间的距离r 时,带电体的形状与大小对相互作用力的影响可忽略不计时,可看作是点电荷)(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r )。
(二)电场强度1. 电场___________ 周围存在的一种物质。
电场是的,是不以人的意志为转移的,只要电荷存在,在其周围空间就存在电场,电场具有___的性质与______ 的性质。
电场的最基本的性质是 __________________________________ 。
2. 电场强度定义:______________________________________________________________________ 。
公式:E _F_/ ________ , E与q、F __ 关,取决于_____________ ,适用于____ 电场。
静电场复习专题1:电荷守恒定律 库仑定律一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷:最小的电荷量,其值为e =1.60×10-19C .其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍.2.电荷守恒定律(1)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.(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电. (3)带电实质:物体带电的实质是得失电子.(4)当两个完全相同的带电金属球相互接触时,同种电荷的电荷量平均分配,异种电荷的先中和后平分.二点电荷及库仑定律 1.点电荷(1)是一种理想化的物理模型;(2)当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷. 2.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)公式:F =k q 1q 2r2,其中比例系数k 叫做静电力常量,k =9.0×109 N·m 2/C 2.(3) 适用条件:①真空中;②点电荷. B5.(感应起电)使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是万有引力与库伦力的类比D8.(公式类比)如图所示,两个完全相同的绝缘金属壳a 、b 的半径为R ,质量为m ,两球心之间的距离为l =3R .若使它们带上等量的异种电荷,电荷量为q ,那么两球之间的万有引力F 引,库仑力F 库分别为A .F 引=G m 2l 2,F 库=k q 2l 2B .F 引≠G m 2l 2,F 库≠k q 2l 2C .F 引≠G m 2l 2,F 库=k q 2l 2D .F 引=G m 2l 2,F 库≠k q 2l22、库仑力作用下的平衡问题1.分析库仑力作用下的平衡问题的思路(1)确定研究对象.依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法” (2)对研究对象进行受力分析.有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力,而尘埃、液滴等一般需考虑重力. (3)列平衡方程(F 合=0或F x =0,F y =0)或用平衡条件推论分析. 2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反.(2)规律:“三点共线”、 “两同夹异” 、“两大夹小”、 “近小远大” B13.(库仑力下的平衡问题)如图所示,一个均匀的带电圆环,带电荷量为+Q ,半径为R ,放在绝缘水平桌面上.圆心为O 点,过O 点作一竖直线,在此线上取一点A ,使A 到O 点的距离为R ,在A 点放一检验电荷+q ,则+q 在A 点所受的电场力为A.kQq R 2,方向向上B.2kQq 4R 2,方向向上C.kQq4R 2,方向水平向左 D .不能确定A15、(整体法、库仑力下的平衡问题)如图所示,上、下两带电小球的质量均为 m ,所带电荷量分别为 q 和-q ,两球间用绝缘细线连接,球上又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度为 E ,平衡时细线都被拉紧. (平衡时的可能位置是图中的哪一个?D16.(整体法、库仑力下的平衡问题)(2011·上海单科·16)如图,在水平面上的箱子内,带异种电荷的小球a 、b 用绝缘细线分别系于上、下两边,处于静止状态.地面受到的压力为N ,球b 所受细线的拉力为F .剪断连接球b 的细线后,在球b 上升过程中地面受到的压力 A .小于N B .等于N C .等于N +F D .大于N +F专题2 电场力的性质知识点:一、电场强度 1.静电场(1)静电荷产生的电场叫静电场.(2)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用. 2.电场强度 (1)定义:电场中某点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度.(3)定义式:E =Fq.(4)标矢性:电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,(5)电场强度的叠加遵从平行四边形定则. 3.场强的三个表达式的比较定义式 决定式 关系式 表达式 E =F/q E =kQ/r 2 E =U/d 适用范围 任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E 的大小及方向与检验电荷的电荷量及存在与否无关.Q :场源电荷的电荷量. r :研究点到场源电荷的距离,用于均匀带电球体U :电场中两点的电势差.(或球壳)时,r是球心到研究点的距离,Q是整个球体的带电荷量.d:两点沿电场方向的距离.二、电场线1.定义:为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一族曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,疏密表示场强的大小.2.特点:(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处;(2)电场线在电场中不相交;(3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大;(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向;(5)沿电场线方向电势逐渐降低;(6)电场线和等势面在相交处互相垂直.3.几种典型电场的电场线.BC4.如图是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是A.这个电场可能是负点电荷的电场B.A点的电场强度大于B点的电场强度C.A、B两点的电场强度方向不相同D.负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向电场强度的叠加与计算1、多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,这种关系叫电场强度的叠加,电场强度的叠加遵循平行四边形定则.2、运算法则:平行四边形定则.C5.(电场强度的矢量合成、静电平衡特点)一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c,三者相比A.E a最大B.E b最大C.E c最大D.E a=E b=E cA7.(电场强度的矢量合成)如图所示,有一带电荷量为+q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d,此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心.若图中a点处的电场强度为零,则图中b点处的电场强度大小是A.k q9d2+k qd2B.k q9d2-k qd2C.0 D.k qd2两个等量点电荷电场的分布特点1.等量点电荷的电场线比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的场强最小,指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大左到右)沿中垂线由O点向外场强大小O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称的A与等大同向等大反向A′、B与B′的场强2、一般情况下,带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合:(1)电场线为直线;(2)电荷初速度为零或速度方向与电场线平行;(3)电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行.AB13、(等量点电荷电场的分布)如图所示,M、N为两个固定的等量同种正电荷,在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷(重力不计),下列说法中正确的是A.从P到O,可能加速度越来越小,速度越来越大B.从P到O,可能加速度先变大,再变小,速度越来越大C.越过O点后,加速度一直变大,速度一直变小D.越过O点后,加速度一直变小,速度一直变小电场线与粒子运动轨迹问题的方法1.由轨迹弯曲方向判断电场力的方向.2.由电场线的疏密判断加速度的大小.3.根据动能定理分析速度的大小.BCD15.(粒子轨迹)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根据此图可以作出的正确判断是A.带电粒子所带电荷的正、负B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大带电体的力电综合问题的分析方法1.基本思路(1)受力分析:场力、弹力、摩擦力(2)运动情况分析:平衡、加速、减速;直线还是曲线(3)采用基本的解题方法:牛顿第二定律和运动学知识求解:用能量转化的观点:动能定理和功能关系.2.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点.在匀强电场中,所受电场力处处是恒力;在非匀强电场中,同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同. (2)是否考虑重力要依据情况而定.基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或暗示外,一般不考虑重力 带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或暗示外,一般都不能忽略重力.C18.(力电综合、图解)在匀强电场中,有一质量为m ,带电荷量为q 的带电小球静止在O 点,然后从O 点自由释放,其运动轨迹为一直线,直线与竖直方向的夹角为θ,如图,那么关于匀强电场的场强大小,下列说法中正确的是A .唯一值是mg tan θqB .最大值是mg tan θqC .最小值是mg sin θqD .不可能是mgq21.(力电综合、圆周)如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R 的半圆形,固定在竖直面内,管口B 、C 的连线水平.质量为m 的带正电小球从B 点正上方的A 点自由下落,A 、B 两点间距离为4R .从小球(小球直径小于细圆管直径)进入管口开始,整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀强电场, 小球所受电场力在竖直方向上的分力方向向上,大小与重力相等,结果小球从管口C 处离开圆管后,又能经过A 点.设小球运动过程中电荷量没有改变,重力加速度为g ,求:(1)小球到达B 点时的速度大小; (2)小球受到的电场力大小;(3)小球经过管口C 处时对圆管壁的压力.答案 (1)8gR (2)2mg (3)3mg ,方向水平向右专题3 电场能的性质知识点:一、电场力做功与电势能 1、电场力做功特点:(1)电场力做功的特点是:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关. (2) 在匀强电场中,电场力做的功W =Eqd ,其中d 为沿电场线方向的位移. (3)电场力做的功等于电势能的减少量W AB =E p A -E p B 2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功.(2)电势能的相对性:电势能是相对的,与零势能面的选取有关 二、电势 1.电势(1)定义式:φ=E pq标量(3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同. (4)沿着电场线方向电势逐渐降低. 2.等势面特点(1)电场线跟等势面垂直,即场强的方向跟等势面垂直. (2)在等势面上移动电荷时电场力不做功.(3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. (4)等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小. (5)任意两等势面不相交.几种常见的典型电场的等势面比较电场 等势面(实线)图样 重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上,中点电势最低,而在中垂线上,中点电势最高3、电势是描述电场本身的能的性质的物理量,由电场本身决定,而电势能反映电荷在电场中某点所具有的电势能,由电荷与电场共同决定.二者关系:φ=E pq三、电势差1.电势差:公式:U AB =W ABq.单位:伏(V).2.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,3.电势差U AB 由电场中A 、B 两点的位置决定,与移动的电荷q 、电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取也无关.4.匀强电场中,电势差与电场强度的关系E =Ud .C6.(等势面)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,经过a 、b 点时的动能分别为26 eV 和5 eV .当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV ,它的动能应为( ) A .8 eV B .13 eV C .20 eV D .34 eV电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹CD8.(粒子轨迹)(2012·山东理综·19)图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷.一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a 、b 、c 三点是实线与虚线的交点.则该粒子A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化BD9.(粒子轨迹)如图所示,虚线为某点电荷电场的等势面,现有两个比荷(即电荷量与质量之比)相同的带电粒子(不计重力)以相同的速率从同一等势面的a点进入电场后沿不同的轨迹1和2运动,则可判断A.两个粒子电性相同B.经过b、d两点时,两粒子的加速度的大小相同C.经过b、d两点时,两粒子的速率相同D.经过c、e两点时,两粒子的速率相同C9.(粒子轨迹)(2012·天津理综·5)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中A.做直线运动,电势能先变小后变大B.做直线运动,电势能先变大后变小C.做曲线运动,电势能先变小后变大D.做曲线运动,电势能先变大后变小AB10、(粒子轨迹)(2011·江苏单科·8)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图6所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力.下列说法正确的有A.粒子带负电荷B.粒子的加速度先不变,后变小C.粒子的速度不断增大D.粒子的电势能先减小,后增大电势差与电场强度的关系1.匀强电场中U=Ed,2.在非匀强电场中U=Ed虽不能直接应用,但可以做定性判断.B11、a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图所示,由此可知c点的电势为A.4 V B.8 VC.12 V D.24 V电势高低及电势能大小的判断与比较1.比较电势高低的方法(1)沿电场线方向,电势越来越低.(2)由U AB的正负判断,(3)取无穷远处电势为零,靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低.2.电势能大小的比较方法(1)做功判断法(2)场电荷判断法(3)电场线法(4)公式法E p=qφD13、如图所示,xOy 平面内有一匀强电场,场强为E ,方向未知,电场线跟x 轴的负方向夹角为θ,电子在坐标平面xOy 内,从原点O 以大小为v 0、方向沿x 轴正方向的初速度射入电场,最后打在y 轴上的M 点.电子的质量为m ,电荷量为e ,重力不计.则 A .O 点电势高于M 点电势B .运动过程中,电子在M 点电势能最大C .运动过程中,电子的电势能先减少后增加D .电场力对电子先做负功,后做正功 电场中的功能关系 1.功能关系(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变;(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变; 2.电场力做功的计算方法(1) 匀强电场中用W =Fl cos α计算,可变形为:W =qEl cos α. (2)由W =q U 来计算,适用于任何形式的静电场. (3)由动能定理来计算:W 电场力+W 其他力=ΔE k . (4)由电势能的变化来计算:W AB =E p A -E p B .AD16.(几个功能关系)如图为一匀强电场,某带电粒子从A 点运动到B 点,在这一运动过程中克服重力做的功为3.0 J ,电场力做的功为2.0 J .则下列说法正确的是 A .粒子带正电B .粒子在A 点的电势能比在B 点少2.0 JC .粒子在A 点的机械能比在B 点少1.0 JD .粒子在A 点的动能比在B 点多1.0 J静电场中的图象问题主要类型:v -t 图象;(2)φ-x 图象;(3)E -t 图象.B18.(v -t 图)如图甲所示,是某电场中的一条电场线,A 、B 是这条电场线上的两点,若将一负电荷从A 点由静止释放,电荷仅在电场力的作用下,负电荷沿电场线从A 运动到B 过程中的速度图线如图乙所示,比较A 、B 两点的场强大小和电势高低,可得( )A .B A B A E E >>,ϕϕB .B A B A E E ><,ϕϕC .B A B A E E =<,ϕϕD .B A B AE E <>,ϕϕ专题4:电容器与电容 带电粒子在电场中的运动知识点:一、电容器的充、放电和电容的理解 1.电容器的充、放电 2.电容(1)定义式:C =QU.(2)平行板电容器C =εr S4πkd,A B甲 v 乙 0二、带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在电场中加速处理方法:动能定理: W =qU =12m v 2-12m v 20.2.带电粒子在电场中的偏转(垂直于电场线方向进入匀强电场) (1)类平抛运动.①沿初速度方向做匀速直线运动⎩⎨⎧a.能飞出电容器:t =l v 0.b.不能飞出电容器:y =12at 2=12qU mdt 2,t = 2mdy qU②沿电场力方向,做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度:a =F m =qE m =Uqmd离开电场时的偏移量:y =12at 2=Uql 22md v 20离开电场时的偏转角:tan θ=v y v 0=Uql md v203、飞出之后,匀速直线运动4、带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.练习:平行板电容器的动态分析1.对公式C =QU 的理解电容C =QU ,不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比,一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的,与电容器是否带电及带电多少无关. 23、电容器的两类动态分析(1)明确是电压不变还是电荷量不变.(2)利用公式C =Q U 、C =εr S 4πkd及E =Ud 进行相关动态分析.B2.(电容器的动态分析)(2012·江苏单科·2)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是A.C和U均增大B.C增大,U减小C.C减小,U增大D.C和U均减小AD3.(电容器的动态分析)(2012·海南单科·9)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示.下列说法正确的是A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍C.保持d不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半D.保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半A4.(电容器的动态分析、控制变量)如图所示,设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若A.保持S不变,增大d,则θ变大B.保持S不变,增大d,则θ变小C.保持d不变,减小S,则θ变小D.保持d不变,减小S,则θ不变AD5.(电容器的动态分析)如图所示,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,下列说法中正确的是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AD6、(电容器的动态分析)如图所示,两块正对平行金属板M、N与电池相连,N板接地,在距两板等距离的P点固定一个带负电的点电荷,如果M板向上平移一小段距离,则A.点电荷受到的电场力变小B.M板的带电荷量增加C.P点的电势升高D.点电荷在P点具有的电势能增加D7.(电容器的动态分析)如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,这时电容器的带电量为Q,P是电容器内一点,电容器的上板与大地相连,下列说法正确的是A.若将电容器的上板左移一点,则两板间场强减小B.若将电容器的下板上移一点,则P点的电势升高C.若将电容器的下板上移一点,则两板间电势差增大D.若将电容器的下板上移一点,则两板间电势差减小BD8.(电容器的动态分析)如图所示,当待测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动.如果测出了电容的变化,就能知道物体位移的变化.若电容器的电容变大,则物体的位移可能的变化是A.加速向右移动B.加速向左移动C.减速向右移动D.减速向左移动带电粒子(带电体)在电场中的直线运动1.带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合=0,粒子或静止,或做匀速直线运动.(2)粒子所受合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上,带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动.2.用动力学方法分析a =F 合m ,E =Ud ;v 2-v 20=2ad .3.用功能观点分析匀强电场中:W =Eqd =qU =12m v 2-12m v 20非匀强电场中:W =qU =E k2-E k1BD8.(2012·课标全国·18)如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子A .所受重力与电场力平衡B .电势能逐渐增加C .动能逐渐增加D .做匀变速直线运动10、如图甲所示,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m =0.2 kg 、带电荷量为q =+2.0×10-6 C 的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t =0时刻开始,空间上加一个如图乙所示的电场.(取水平向右的方向为正方向,g 取10 m/s 2)求:(1)4秒内小物块的位移大小;(2)4秒内电场力对小物块所做的功.甲 乙答案 (1)8 m (2)1.6 J 带电粒子在电场中的偏转 1.粒子的偏转角(1)以初速度v 0进入偏转电场:如图9所示,设带电粒子质量为m ,带电荷量为q ,以速度v 0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U 1,若粒子飞出电场时偏转角为θ则tan θ=v yv x ,式中v y =at =qU 1md ·lv 0,v x =v 0,代入得tan θ=qU 1lm v 20d ①结论:动能一定时tan θ与q 成正比,电荷量一定时tan θ与动能成反比. (2)经加速电场加速再进入偏转电场若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有:qU 0=12m v 20 ②由①②式得:tan θ=U 1l2U 0d ③结论:粒子的偏转角与粒子的q 、m 无关,仅取决于加速电场和偏转电场. 2.粒子在匀强电场中偏转时的两个结论 (1)以初速度v 0进入偏转电场y =12at 2=12·qU 1md ·(l v 0)2④作粒子速度的反向延长线,设交于O 点,O 点与电场右边缘的距离为x ,则x =y ·cot θ=qU 1l 22dm v 20·m v 20d qU 1l =l 2结论:粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的l2处沿直线射出.(2)经加速电场加速再进入偏转电场:若不同的带电粒子都是从静止经同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的,则由②和④得:偏移量y =U 1l 24U 0d⑤上面③式偏转角正切为:tan θ=U 1l2U 0d结论:无论带电粒子的m 、q 如何,只要经过同一加速电场加速,再垂直进入同一偏转电场,它们飞出的偏移量y 和偏转角θ都是相同的,也就是运动轨迹完全重合. 3、计算粒子打到屏上的位置离屏中心的距离Y 的几种方法:(1)Y =y +d tan θ(d 为屏到偏转电场的水平距离)(2)Y =(L2+d )tan θ(L 为电场宽度)(3)Y =y +v y ·dv 0(4)根据三角形相似:Y y =L 2+d L2A11.如图所示,静止的电子在加速电压为U 1的电场作用下从O 经P 板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压为U 2的电场作用下偏转一段距离.现使U 1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该 A .使U 2加倍B .使U 2变为原来的4倍C .使U 2变为原来的2倍D .使U 2变为原来的12A12.如图所示,示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合,若已知加速电压为U 1,偏转电压为U 2,偏转极板长为L ,极板间距为d ,且电子被加速前的初速度可忽略,则关于示波器灵敏度[即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量(yU 2)]与加速电场、偏转电场的关系,下列说法中正确的是 A .L 越大,灵敏度越高 B .d 越大,灵敏度越高 C .U 1越大,灵敏度越高 D .U 2越大,灵敏度越高专题5 带电粒子在电场中运动综合问题的分析带电粒子在电场中运动的实际应用——示波管1.构造及功能(如图所示)。