静电场习题与解答
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大学物理静电场练习题带答案————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:大物练习题(一)1、如图,在电荷体密度为ρ的均匀带电球体中,存在一个球形空腔,若将带电体球心O 指向球形空腔球心O '的矢量用a 表示。
试证明球形空腔中任一点电场强度为 . A 、03ρεa B 、0ρεa C 、02ρεa D 、3ρεa2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R .试求环中心O 点处的场强A 、02πR λε-B 、0πRλε- C 、00ln 22π4λλεε+ D 、00ln 2π2λλεε+3、 如图所示,一导体球半径为1R ,外罩一半径为2R 的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q ,而内球的电势为0V ,求导体球和球壳之间的电势差 (填写A 、B 、C 或D ,从下面的选项中选取)。
A 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B 、102024R Q V R R πε⎛⎫- ⎪⎝⎭C 、0024Q V R πε- D 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭4.如图所示,电荷面密度为1σ的带电无限大板A 旁边有一带电导体B ,今测得导体表面靠近P 点处的电荷面密度为2σ。
求:(1)P 点处的场强 ;(2)导体表面靠近P 点处的电荷元S ∆2σ所受的电场力 。
A 、20σεB 、202σεC 、2202S σε∆D 、220S σε∆5.如图,在一带电量为Q 的导体球外,同心地包有一各向同性均匀电介质球壳,其相对电容率为r ε,壳外是真空,则在壳外P 点处(OP r =)的场强和电位移的大小分别为[ ]Q Opr)(A )2200,44r Q QE D rr εεε==ππ; (B )22,44r Q QE D r r ε==ππ; (C )220,44Q QE D r r ε==ππ; (D )2200,44Q QE D r r εε==ππ。
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.。
静电场习题及解析(1)电荷Q 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22041Lr QE -=πε(2)在棒的垂直平分线上,离棒为r 处的电场强度为22421Lr r Q E +=πε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。
分析:这是计算连续分布电荷的电场强度。
此时棒的长度不能忽略,因而不能将棒当作点电荷处理。
但带电细棒上的电荷可看作均匀分布在一维的长直线上。
如图所示,在长直线上任意取一线元,其电荷为d q = Q d x /L ,它在点P 的电场强度为rr q e E 2d 41d '=πε整个带电体在点P 的电场强度⎰=E E d接着针对具体问题来处理这个矢量积分。
(1) 若点P 在棒的延长线上,带电棒上各电荷元在点P 的电场强度方向相同,⎰=LiE E d(2) 若点P 在棒的垂直平分线上,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 的电场强度就是⎰⎰==LLj j E E E d sin d y α证:(1)延长线上一点P 的电场强度⎰'=Lr qE 204d πε,利用几何关系xr r -='统一积分变量,则2200222-041212141)(d 41L r QL r L r L x r L x Q E L L P -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-=⎰πεπεπε电场强度的方向沿x 轴。
(3) 根据以上分析,中垂线上一点P 的电场强度E 的方向沿y 轴,大小为⎰'=Lr qE 204d sin πεα利用几何关系22,sin xr r r r +=''=α统一积分变量,则220232222-0412)(d 41rL rQ r x L x rQ E L L +=+=⎰πεπε当棒长∞→L时,若棒单位长度所带电荷为λ常量,则P 点电场强度rLrL Q rE L 022024121limπελπε=+=∞→此结果与无限长带电直线周围的电场强度分布相同。
大物练习题(一)1、如图,在电荷体密度为ρ的均匀带电球体中,存在一个球形空腔,若将带电体球心O指向球形空腔球心O'的矢量用a表示。
试证明球形空腔中任一点电场强度为 .A、3ρεa B、ρεaC、2ρεa D、3ρεa2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R.试求环中心O点处的场强A、2πRλε- B、πRλε-C、00ln22π4λλεε+ D、00ln2π2λλεε+3、 如图所示,一导体球半径为1R ,外罩一半径为2R 的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q ,而内球的电势为0V ,求导体球和球壳之间的电势差 (填写A 、B 、C 或D ,从下面的选项中选取)。
A 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B 、102024R Q V R R πε⎛⎫- ⎪⎝⎭C 、0024Q V R πε- D 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭4.如图所示,电荷面密度为1σ的带电无限大板A 旁边有一带电导体B ,今测得导体表面靠近P 点处的电荷面密度为2σ。
求:(1)P 点处的场强 ;(2)导体表面靠近P 点处的电荷元S ∆2σ所受的电场力 。
A 、20σεB 、202σεC 、2202S σε∆D 、220S σε∆5.如图,在一带电量为Q 的导体球外,同心地包有一各向同性均匀电介质球壳,其相对电容率为r ε,壳外是真空,则在壳外P 点处(OP r =)的场强和电位移的大小分别为[ ]Q Opr(A )2200,44r Q QE D rr εεε==ππ; (B )22,44r Q QE D r r ε==ππ; (C )220,44Q QE D r r ε==ππ; (D )2200,44Q QE D r r εε==ππ。
6、在一点电荷产生的静电场中,一块电介质如图放置,以点电荷所在处为球心作一球形闭合面,则对此球形闭合面: (A )高斯定理成立,且可用它求出闭合面上各点的场强;(B )高斯定理成立,但不能用它求出闭合面上各点的场强; (C )由于电介质不对称分布,高斯定理不成立; (D )即使电介质对称分布,高斯定理也不成立。
高中物理静电场练习题学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.2022年的诺贝尔物理学奖同时授予给了法国物理学家阿兰•阿斯佩、美国物理学家约翰•克劳泽及奥地利物理学家安东•蔡林格,以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的杰出贡献。
许多科学家相信量子科技将改变我们未来的生活,下列物理量为量子化的是( )A .一个物体带的电荷量B .一段导体的电阻C .电场中两点间的电势差D .一个可变电容器的电容2.如图所示,+Q 为固定的正电荷,在它的电场中,一电荷量为+q 的粒子,从a 点以沿ab 方向的初速度v 0开始运动.若粒子只受电场力作用,则它的运动轨迹可能是图中的( )A .ab 直线B .ac 曲线C .ad 曲线D .ae 曲线 3.电荷量之比为1∶7的带异种电荷的两个完全相同的金属球A 和B ,相距为r 。
两者接触一下放到相距2r 的位置,则稳定后两小球之间的静电力大小与原来之比是( ) A .4∶7B .3∶7C .36∶7D .54∶74.描述电场强弱的物理量是( )A .电荷量B .电场力C .电场强度D .电流强度 5.人体的细胞膜模型图如图a 所示,由磷脂双分子层组成,双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位),现研究某小块均匀的细胞膜,厚度为d ,膜内的电场可看作匀强电场,简化模型如图b 所示,初速度可视为零的一价正钠离子仅在静电力的作用下,从图中的A 点运动到B 点,下列说法正确的是( )A .A 点电势等于B 点电势B.钠离子的电势能增大C.若膜电位越小,钠离子进入细胞内的速度越大D.若膜电位增加,钠离子进入细胞内的速度更大6.如图所示为真空中正点电荷的电场线和等势面,实线为电场线,虚线为等势面,电场中有a、b、c三点。
下列关于各点电场强度E的大小和电势φ的高低说法正确的是()A.Ea=Eb B.Ea>Ec C.φb>φc D.φa=φc7.两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m、带电荷量为-q的油滴恰好静止在两板之间,如图所示。
静电场练习题及答案解析练习1一、选择题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. 带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计;C. 电量很小;D. 带电体的线度很小。
2. 试验点和q0在电场中受力为F⃗,其电场强度的大小为F,以下说法正确的( )q0A. 电场强度的大小E是由产生电场的电荷所决定的,不以试验电荷q0及其受力的大小决定;B. 电场强度的大小E正比于F且反比与q0;C. 电场强度的大小E反比与q0;D. 电场强度的大小E正比于F。
3. 如果通过闭合面S的电通量Φe为零,则可以肯定( )A. 面S内没有电荷;B. 面S内没有净电荷;C. 面S上每一点的场强都等于零;D. 面S上每一点的场强都不等于零。
4. 如图所示为一具有球对称性分布的静电场的E~r关系曲线,产生该静电场的带电体是( ) A 半径为R的均匀带电球面;B半径为R的均匀带电球体;C半径为R的、电荷体密度为ρ=Ar(A为常数)的非均匀带电球体;D半径为R的、电荷体密度为ρ=A r⁄(A为常数)的非均匀带电球体。
5. 在匀强电场中,将一负电荷从A移动B,如图所示,则( )A. 电场力做负功,负电荷的电荷能增加;B. 电场力做负功,负电荷的电势能减少;C. 电场力做正功,负电荷的电势能增加;D. 电场力做正功,负电荷的电势能减少。
二、填空题1. 点电荷q1、q2、q3和q4在真空中的分布如图所示,图中S为闭合曲面,则通过该闭合曲面的电通量∮E⃗⃗∙dS⃗=,式中E⃗⃗是点电荷在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和。
2. 真空环境中正电荷q均匀地分布在半径为R的细圆环上.在环环心O处电场强度为,环心的电势为。
=0,这表3. 在静电场中,场强沿任意闭合路径的线积分等于零,即∮E⃗⃗∙dl⃗L明静电场中的电场线。
4. 一半径为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(r⃗表示从球心引出的矢径):E⃗⃗r=(r<R);E⃗⃗r=(r>R)。
第九章 静电场一 选择题1. 在坐标原点放一正+Q ,它在P 点(x =+1,y =0)产生的电场为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 点的电场强度为零?( )A. x 轴上x >1。
B. x 轴上x <0。
C. x 轴上0<x <1。
D. y 轴上y >0。
E. y 轴上y <0。
解:根据电场叠加原理,应选(B)。
2. 下列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的电场力的方向。
B.在以点电荷为中心的球面上,该电荷产生的场强处处相同。
C.场强方向可由定出,其中q 为试验电荷的电量,q 可正可负,FqFE =为试验电荷所受的电场力。
D.以上说法都不正确。
( )解:根据电场强度的定义应选(C)。
3. 如图,电量为Q 的点电荷被曲面S 所包围,从无穷远处引另一电量为q 的点电荷至曲面外一点,则: ( )A.曲面S 的E 通量不变,曲面上各点场强不变B.曲面S 的E 通量变化,曲面上各点场强不变C.曲面S 的E 通量变化,曲面上各点场强变化D.曲面S 的E 通量不变,曲面上各点场强变化解:根据高斯定理,应选(D)。
4. 两个同心均匀带电球面,半径分别为R a 和R b (R a <R b ),所带电量分别为Q a 和Q b ,设某点与球心相距r ,当R a <r< R b 时,该点的电场强度的大小为:( )202202020π41D.π41C.π41B.π41A.r Q .) R Q r Q (r Q Q .r Q Q .abb a b a b a εεεε+-+解:外球面上的电荷在其内部产生的场强为零,两球面间的场强仅由内球面电荷产生,故选(D )。
5. 图示为一具有球对称性分布的静电场的E -r 关系曲线,请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的。
( )S .Q.q 选择题3图A .半径为R 的均匀带电球面 B. 半径为R 的均匀带电球体C. 半径为R 、电荷体密度ρ =Ar (A 为常数)的非均匀带电球体D.半径为R 、电荷体密度ρ =A/r (A 为常数)的非均匀带电球体解:根据计算可知,该电场为半径为R 、电荷体密度ρ =A/r (A 为常数)的非均匀带电球体所产生,故选(D )。
静电场练习题专题一、单项选择题:(每题只有一个选项正确,每题 4 分)1、以下说法正确的选项是:()A.只有体积很小的带电体,才能看做点电荷B.电子、质子所带电量最小,因此它们都是元电荷C.电场中A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势点的不一样而改变,因此U AB= U BA D.电场线与等势面必定互相垂直,在等势面上挪动电荷电场力不做功2、在真空中同向来线上的A、B 处罚别固定电量分别为+2Q、- Q的两电荷。
如下图,若在 A、 B 所在直线上放入第三个电荷C,只在电场力作用下三个电荷都处于均衡状态,则C 的电性及地点是 ()A .正电,在、B 之间AB .正电,在B点右边C.负电,在B点右边D.负电,在A点左边3、如下图,实线为不知方向的三条电场线,从电场中点以同样速度飞出、两个带电M a b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必定带正电,b必定带负电B.a的速度将减小,b的速度将增添C.a的加快度将减小,b的加快度将增添D.两个粒子的电势能一个增添一个减小4、某静电场的电场线散布如下图,图中P、 Q 两点的电场强度的大小分别为P QE和 E,电势分别为φP 和φQ,则()A.P< Q,φP <φQE EPQ P QB.E >E,φ<φC.P< Q,φP>φQE ED.E P>E Q,φP>φQ5、一个点电荷,从静电场中的 a 点移到 b 点,其电势能的变化为零,则()A、 a、 b 两点的场强必定相等;B、该点电荷必定沿等势面挪动;C、作用于该点电荷的电场力与其挪动方向老是垂直的;D、 a、 b 两点电势必定相等。
6、在点电荷 Q 形成的电场中有一点 A,当一个- q 的查验电荷从电场的无穷远处被移到电场中的A 点时,电场力做的功为 W,则查验电荷在 A 点的电势能及电场中 A 点的电势分别为(规定无穷远处电势能为 0):A.C.AAW,W,WB.AqWD.AqAW,AWqAW,AWq7、如下图,圆滑绝缘水平面上带异号电荷的小球A、B,它们一同在水平向右的匀强电场中向右做匀加快运动,且保持相对静止。
静电场习题一、不定项选择题(本题共12小题,每题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求)1.下列说法不正确的是A.电场中某点电势与零电势点的选取有关,而电场中某两点间的电势差与零电势点选取无关B.同一点电荷在电势高的地方电势能较大,在电势低的地方电势能较小C.同一点电荷,电场力做正功,其电势能一定减小;电场力做负功,其电势能一定增加D.同一点电荷在电场中任意两点间移动时,只要电场力做功相同,则两点间的电势差一定相同2.在静电场中A.电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零B.电场强度处处相等的区域内,电势也一定处处相等C.电场强度的方向总是跟等势面垂直D.沿着电场线的方向电势是不断降低的3.一个电子在匀强电场中运动,且只受电场力作用,则在一段时间内A.电子的速率一定增大B.电子的动能可能减小C.电子的速率一定减小D.电子一定做匀变速运动4.两个相同的金属小球,分别带电后相距较远距离时的库仑力为F,将两球接触后放回原处,相互作用的库仑力大小仍为F,则两个小球原来所带的电荷A.可能为等量同种电荷B.可能为不等量的同种电荷C.可能为不等量的异种电荷D.不可能为异种电荷5.两个带电量均为Q的正电荷,固定于两点,它们连线的垂直平分线MN交其连线于O点,如图所示,现在MN上取a、b两点,且aO=Ob,将电荷q从a移至b的过程中A.电场力一定先做正功后做负功B.电场力可能先做负功后做正功C.电场力一直做正功D.电场力一直做负功6.如图所示,在A点放有电量为Q的点电荷,在B点放有电量为-2Q的点电荷,在它们的连线上有M、N两点,且AM=BN,比较M、N两点的场强和电势高低,则A.E M >E NφM>φN B.E M >E NφM<φNC.E M<E NφM>φN D.E M <E NφM<φN7.如图所示,让平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度,若不改变A、B两极板带的电量而减小两极板间的距离,同时在两极板间插入电介质,那么静电计指针的偏转角度A.一定减小B.一定增大C.一定不变D.可能不变8.一平行板电容器通过开关和电源连接,如图所示,电源的电动势保持9V不变。
静电场练习题一、电荷守恒定律、库仑定律练习题4.把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥,则A、B两球原来的带电情况可能是 [ ]A.带有等量异种电荷 B.带有等量同种电荷C.带有不等量异种电荷 D.一个带电,另一个不带电8.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1>Q2,点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则 [ ]A.q一定是正电荷 B.q一定是负电荷C.q离Q2比离Q1远D.q离Q2比离Q1近14.如图3所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起,若将带电量为4×10-8库的小球B靠近它,当两小球在同一高度相距3cm时,丝线与竖直夹角为45°,此时小球B受到的库仑力F=______,小球A带的电量q A=______.二、电场电场强度电场线练习题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在一条电场上,且电场线是直线,所以E A=E BC.电场线从A指向B,所以E A>E BD.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/r29.四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 [ ] 11.如图4,真空中三个点电荷A、B、C,可以自由移动,依次排列在同一直线上,都处于平衡状态,若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知,但AB>BC,则根据平衡条件可断定 [ ]A.A、B、C分别带什么性质的电B.A、B、C中哪几个带同种电荷,哪几个带异种电荷C.A、B、C中哪个电量最大D.A、B、C中哪个电量最小二、填空题12.图5所示为某区域的电场线,把一个带负电的点电荷q放在点A或B时,在________点受的电场力大,方向为______.16.在x轴上有两个点电荷,一个带正电荷Q1,另一个带负电荷Q2,且Q1=2Q2,用E1、E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小,则在x轴上,E1=E2的点共有____处,其中_______处的合场强为零,______处的合场强为2E2。
一、选择题(本题包括10小题。
每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.如图所示,a 、b 、c 是一条电场线上的三点,电场线的方向由a 到c ,a 、b 间距离等于b 、c 间距离,用φa 、φb 、φc 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和场强,可以判定 ( )A .φa >φb >φcB .E a >E b >E cC .φa –φb =φb –φcD .E a = E b = E c2.如图所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为1×10-2C 的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A 点移到B 点,动能损失了0.1 J ,若A 点电势为10-V ,则( )A .B 点电势为零 B .电场线方向向左C .电荷运动的轨迹可能是图中曲线aD .电荷运动的轨迹可能是图中曲线b3.如图所示,细线拴一带负电的小球,球处在竖直向下的匀强电场中,使小球在竖直平面内做圆周运动,则 ( ) A .小球不可能做匀速圆周运动B .当小球运动到最高点时绳的张力一定最小C .小球运动到最低点时,球的线速度一定最大D .小球运动到最低点时,电势能一定最大4.在图所示的实验装置中,充电后的平行板电容器的A 极板与灵敏的静电计相接,极板B 接地.若极板B 稍向上移动一点,由观察到静电计指针的变化,作出电容器电容变小的依据是( )A.两极间的电压不变,极板上电荷量变小B.两极间的电压不变,极板上电荷量变大C.极板上的电荷量几乎不变,两极间的电压变小D.极板上的电荷量几乎不变,两极间的电压变大5.如图所示,带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.若不考虑其他力,则下列判断中正确的是( )A .若粒子是从A 运动到B ,则粒子带正电;若粒子是从B 运动到A ,则粒子带负电 B .不论粒子是从A 运动到B ,还是从B 运动到A ,粒子必带负电C .若粒子是从B 运动到A ,则其加速度减小D .若粒子是从B 运动到A ,则其速度减小(变式:电场力做负功,电势能增加则正确)6.两根细线挂着两个质量相同的小球A 、B ,上、下两细线中的拉力分别是T A 、T B 。
静电场练习题一、电荷守恒定律、库仑定律练习题4.把两个完满相同的金属球 A 和B 接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥,则A、 B 两球原来的带电情况可能是[ ]A.带有等量异种电荷B.带有等量同种电荷C.带有不等量异种电荷 D .一个带电,另一个不带电8.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1> Q2,点电荷q 置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则[ ]A. q 必然是正电荷 B . q 必然是负电荷C. q 离 Q2比离 Q1远D. q 离 Q2比离 Q1近-8在同一高度相距3cm 时,丝线与竖直夹角为45°,此时小球 B 碰到的库仑力F= ______,小球 A 带的电量 q A= ______.二、电场电场强度电场线练习题6.关于电场线的说法,正确的选项是[ ]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必然沿电场线运动C.电场线越密的地方,同一电荷所受电场力越大D.静电场的电场线不能能是闭合的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 在一条电场上,且电场线是直线,所以E A=E BC.电场线从 A 指向 B,所以 E A> E BD.不知 A、 B 周边电场线的分布情况,E A、 E B的大小不能够确定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/ r 2 C . 4kq/ r 2 D . 8kq/ r 29.四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[ ]11.如图 4,真空中三个点电荷的带电量、电性及相互距离都未知,但A、 B、 C,能够自由搬动,依次排列在同素来线上,都处于平衡状态,若三个电荷AB> BC,则依照平衡条件可判断[ ]A. A、 B、C 分别带什么性质的电B. A、 B、C 中哪几个带同种电荷,哪几个带异种电荷C. A、 B、C 中哪个电量最大D. A、 B、C 中哪个电量最小二、填空题12.图 5 所示为某地域的电场线,把一个带负电的点电荷为 ______.q 放在点 A 或B 时,在________点受的电场力大,方向16.在 x 轴上有两个点电荷,一个带正电荷Q1,另一个带负电荷 Q2,且 Q1= 2Q,用 E1、 E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小,则在 x 轴上, E1= E2的点共有 ____处,其中 _______处的合场强为零, ______处的合场强为 2E2。
静电场练习题一、电荷守恒定律、库仑定律练习题4.把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥,则A、B两球原来的带电情况可能是 [ ]A.带有等量异种电荷 B.带有等量同种电荷C.带有不等量异种电荷 D.一个带电,另一个不带电8.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1>Q2,点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则 [ ]A.q一定是正电荷 B.q一定是负电荷C.q离Q2比离Q1远D.q离Q2比离Q1近14.如图3所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起,若将带电量为4×10-8库的小球B靠近它,当两小球在同一高度相距3cm时,丝线与竖直夹角为45°,此时小球B受到的库仑力F=______,小球A带的电量q A=______.二、电场电场强度电场线练习题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在一条电场上,且电场线是直线,所以E A=E BC.电场线从A指向B,所以E A>E BD.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/r29.四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 [ ]11.如图4,真空中三个点电荷A、B、C,可以自由移动,依次排列在同一直线上,都处于平衡状态,若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知,但AB>BC,则根据平衡条件可断定 [ ]A.A、B、C分别带什么性质的电B.A、B、C中哪几个带同种电荷,哪几个带异种电荷C.A、B、C中哪个电量最大D.A、B、C中哪个电量最小二、填空题12.图5所示为某区域的电场线,把一个带负电的点电荷q放在点A或B时,在________点受的电场力大,方向为______.16.在x轴上有两个点电荷,一个带正电荷Q1,另一个带负电荷Q2,且Q1=2Q2,用E1、E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小,则在x轴上,E1=E2的点共有____处,其中_______处的合场强为零,______处的合场强为2E2。
1、关于静电场,下列说法正确的是A. 电势等于零的物体一定不带电B. 电场强度为零的点,电势一定为零C. 同一电场线上的各点,电势一定相等D. 负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加解析:考察电场和电势概念,选D2、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)(D )解析:主要考查电场力方向和曲线运动所受合外力与轨迹的关系。
正确答案是D 。
3、板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间的电势差为U 1,板间场强为E 1。
现将电容器所带电荷量变为2Q ,板间距变为12d ,其他条件不变,这时两极板间电势差为U 2,板间场强为E 2,下列说法正确的是A .U 2 = U 1,E 2 = E 1B .U 2 = 2U 1,E 2 = 4E 1C .U 2 = U 1,E 2 = 2E 1D .U 2 = 2U 1,E 2 = 2E 1【解析】:考查平行板电容器的相关知识。
144Q Q kdQ U S C S kdπεεπ===,114U kQ E d Sπε==,当电荷量变为2Q 时,212242Q Q kdQ U U S C S kdπεεπ====',22182/2U kQ E E d S πε===,C 选项正确。
【答案】:C 4、.电场线分布如图昕示,电场中a ,b 两点的电场强度大小分别为已知a E 和b E ,电势分别为a ϕ和b ϕ,则 c(A) a b E E >,a b ϕϕ> (B) a b E E >,a b ϕϕ<(C) a b E E <,a b ϕϕ> (D) a b E E <,a b ϕϕ<.关于静电场,下列结论普遍成立的是A .电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关B .电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低C .将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零D .在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向【答案】C【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A 错误。
《大学物理》静电场练习题及答案一、简答题1、为什么在无电荷的空间里电场线不能相交?答案:由实验和理论知道,静电场中任一给定点上,场强是唯一确定的,即其大小和方向都是确定的.用电场线形象描述静电场的空间分布时,电场线上任一点的切线方向表示该点的场强方向.如果在无电荷的空间里某一点上有几条电场线相交的话,则过此交点对应于每一条电场线都可作出一条切线,这意味着交点处的场强有好几个方向,这与静电场中任一给定点场强具有唯一确定方向相矛盾,故无电荷的空间里电场线不能相交.2、简述静电场中高斯定理的文字内容和数学表达式。
答案:在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的所有电荷电量的代数和的01ε倍。
0ε∑⎰=⋅内S SqS d E3、写出静电场的环路定理,并分别说明其物理意义。
答案:静电场中,电场强度的环流总是等于零(或0l=⋅⎰l d E),静电场是保守场。
4、感生电场与静电场有哪些区别和联系?5、在电场中某一点的电场强度定义为0q F E=.若该点没有试验电荷,那么该点的电场强度又如何? 为什么?答案: 电场中某一点的电场强度是由该电场自身性质所决定,与这一点有无试验电荷没有任何关系。
6、在点电荷的电场强度公式中,如果0→r ,则电场强度E 将趋于无限大。
对此,你有什么看法? 答案: 这表明,点电荷只是我们抽象出来的一个物理模型,当带电体较小而作用距离较大时使用点电荷模型较为方便、精确。
但当作用距离r 很小时,点电荷模型的误差会变大,这时我们不能再用点电荷的电场强度公式而要采用更精确的模型。
二、选择题1、如图所示,两个同心均匀带电球面,内球面半径为1R 、带有电荷1Q ,外球面半径为2R 、带有电荷2Q ,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 ) A 、20214r Q Q επ+B 、()()2202210144R r Q R r Q -π+-πεε C 、()2120214R R Q Q -+επ D 、2024r Q επ2、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。
∙∙1q 2q S静电场1一、选择题1、 下列几个叙述中哪一个是正确的?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处处相同。
C 、场强方向可由E =F/q 定出,其中q 为试验电荷的电量,q 可正可负。
D 、以上说法都不正确。
[ C ] 2、 关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是 A 、如果高斯面内无电荷,则高斯面上E处处为零; B 、如果高斯面上E处处不为零,则该面内必无电荷;C 、如果高斯面内有净电荷,则通过该面的电通量必不为零;D 、如果高斯面上E处处为零,则该面内必无电荷。
[ C ] 3、 有一边长为a 的正方形平面,在其中垂线上距中心O 点a /2处,有一电荷为q 的正点电荷,如图所示,则通过该平面的电场强度通量为(A)03εq . (B) 04επqaaqa/2O(C) 03επq . (D) 06εq[ D ]4 、两个均匀带电的同心球面,半径分别为R 1、R 2(R 1<R 2),小球带电Q ,大球带电-Q ,下列各图中哪一个正确表示了电场的分布 [ D ](A) (B) (C) (D) 二、填空题5、如图所示,边长分别为a 和b 的矩形,其A 、B 、C 三个顶点上分别放置三个电量均为q 的点电荷,则中心O 点的场强为)b a (2q220+πε,方向沿B 指向D 。
6、电荷分别为1q 和2q 的两个点电荷单独在空间各点产生的静电场强分别为AB C︒60baODO 1R 2R E r O 1R 2R E r O 1R 2R E r O 2R E 1R r1E 和2E ,空间各点总场强为12E E E =+,现在作一封闭曲面S ,如图所示,则以下两式分别给出通过S 的电场强度通量=∙⎰S d E 101q ε ;=∙⎰S d E21q q ε+ 。
7 、两块“无限大”的均匀带电平行平板,其电荷面密度分别为σ(0σ>)及2σ-,如图所示,试写出各区域的电场强度E : I 区E 的大小2εσ, 方向 右 ; II 区E 的大小23εσ, 方向 右 ; III 区E 的大小2εσ, 方向 左 三、计算题8、如图所示,真空中一长为L 的均匀带电细直杆,总电量为q ,试求在直杆延长线上距杆一端距离为d 的P 点的电场强度。
高中物理静电场能量相关基础练习题(含答案)一、多选题1.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x 轴正向运动,其电势能Ep 随位移x 的变化如图所示,其中O ~x 2段是抛物线,x 1处是顶点,x 2~x 3段是直线,且与抛物线相切。
粒子由O ~x 3运动过程中,下列判断正确的是( )A .x 3处的电势最高B .O ~ x 1段粒子动能增大C .x 1~x 2段粒子电场强度增大D .x 2~x 3段粒子做匀速直线运动2.在某电场中沿一条直线建立x 轴,一个带正电的试探电荷以某初速度从0x =位置开始只在电场力作用下沿x 轴正方向运动,以无穷远处为零电势点,试探电荷在沿x 轴运动的过程中电势能随x 的变化规律如图所示。
下列说法正确的是( )A .在2x x =位置,电场强度为零B .试探电荷由0x =位置到2x x =位置的过程中加速度逐渐减小C .试探电荷在1x x =位置与3x x =位置所受电场力相同D .试探电荷在2x x =位置与4x x =位置速度大小一定不相等二、单选题3.某空间存在一个范围足够大的电场,x 轴上各点的电势φ随坐标x 变化规律如图,O 点是坐标原点.一带电粒子只在电场力作用下沿x 轴做直线运动,某时刻经过O 点,速度沿+x 方向.不考虑粒子的重力,关于电场和粒子的运动,下列说法中正确的是( )A .电场一定是沿+x 轴方向的匀强电场B .粒子做匀变速直线运动C .粒子可能做周期性的往复运动D .粒子在运动过程中,动能与电势能之和可能不断增大4.空间存在着平行于x 轴方向的静电场,A 、M 、O 、N 、B 为x 轴上的点,OA <OB ,OM =ON ,AB 间的电势φ随x 的分布为如图.一个带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M 点由静止开始沿x 轴向右运动,则下列判断中正确的是( )A .粒子可能带正电B .粒子一定能通过N 点C .粒子从M 向O 运动过程所受电场力逐渐增大D .AO 间的电场强度小于OB 间的电场强度5.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x 轴正向运动,其电势能p E 随位移x 变化的关系如图所示,其中20x 段是关于直线1x x =对称的曲线,23x x 段是直线,则下列说法正确的是( )A .1x 处电场强度最小,但不为零B .粒子在20x 段做匀变速运动,23x x 段做匀速直线运动C .在1x 、2x 、3x 处电势1ϕ,2ϕ,3ϕ的关系为123ϕϕϕ<<x x段是匀强电场D.236.某半导体PN结中存在电场,取电场强度E的方向为x轴正方向,其E-x关系如图所示,ON=OP,OA=OB。
静电场1、在正方形的两个相对的角上各放置一点电荷Q ,在其它两个相对的角上各置一点电荷q ,如果作用在Q 上的力为零,求Q 与q 的关系。
分析:若使Q 所受合力为零,如图所示,两种电荷符号必然相反,大小关系有Qq QQ F F 2=。
设正方形边长为a 。
解:222222a Qqk F a Q k F QqQQ === 得 q Q 22-=2、在直角三角形ABC 的A 点放置点电荷q 108.1⨯=C Q 9108.4-⨯-=,已知BC = 4cm ,AC = 3cm ,试求直角顶点C 处的场强。
分析:如图,C 点场强为两电荷激发电场的合场强。
解:r q E AC q 8.11091085.814.34108.141412920=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---πε m V r Q E AC Q /107.210161085.814.34108.4414412920⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---πε m V E E E q Q /1024.3422⨯=+=5.18.17.2tan ===qQ E E θ 则 ︒=34θ 3、一均匀带电细棒,长为L ,带电量Q 。
求在棒的延长线上与棒的近端相距为R 的A 点的场强。
分析:如图建立坐标系,取棒上一小段dx ,电量为dq ,与A 点距离为L-x+R ,在A 点激发的场强为dE 。
则A 点的总场强只需对dE 积分即可。
解:由分析得)(41)(41)(41002020L R R Q x R L dx L Q x R L dq dE E L+=-+=-+==⎰⎰⎰πεπεπε 4、一半圆形带电线,半径为R ,电荷线密度为η,求圆心O 处的电场强度。
分析:如图建立坐标系,取线上一小段d l ,电量为dq , 有dq = ηd l = ηRd θ。
在O 点激发的场强为dE 。
由于电线轴 对称,dE y= 0则dE = dE x ,则O 点的总场强只需对dE 积分即 可。
解:由分析得RR Rd RdqdE dE dE E x 02220202cos 41cos 41cos πεηθθηπεθπεθππ======⎰⎰⎰⎰⎰-5、在一个半径为R 的球体内,分布着电荷体密度ρ= k r ,式中r 为径向距离,k 是常数,求空间的场强分布,并画出E ——r 的关系曲线。
分析:用高斯定理对球内和球外分别求解。
由于电荷分布是球对称的,电场分布必然也是球对称的,则各点电场方向与同心球面方向垂直。
球内半径为r 的球体总电荷可如下计算,取半径为x ,厚度为dx 的球壳,设其电荷为dq ,则4024kr dx x kx dq Q rππ===⎰⎰。
解:当r<R 时,取同心球面为高斯面,则40214επεπkr Qr E d ===⋅⎰⎰S E 得 0214εkr E =当r>R 时,也取同心球面为高斯面,则40224επεπkR Qr E d ===⋅⎰⎰S E 得 02424εr kR E = E —— r 的关系曲线如右图。
6、一无限长半径为R 的圆柱体上电荷均匀分布,圆柱体单位长度上的电荷为λ,用高斯定理求(1)圆柱体内距轴线距离为r 处的电场强度;(2)圆柱体外距轴线距离为r 处的电场强度。
分析:无限长圆柱体的电荷具有轴对称分布,电场强度也为轴对称分布,且沿矢径方向。
取同轴圆柱面为高斯面,电场强度在圆柱侧面上大小相等,且与柱面正交。
在圆柱的两个底面上,电场强度与底面平行,0=⋅S E d 。
整个高斯面的电场强度通量为⎰⎰=⋅rl E d π2S E由于电荷均匀分布,电荷的体密度2Rπλρ=。
用高斯定理可解得圆柱体内外的电场强度。
解:(1)取r<R 的同轴圆柱面为高斯面,则l r RV rl E d 2200112ππλερεπ===⋅⎰⎰S E 202R rE πελ=(2)取r>R 的同轴圆柱面为高斯面,则l rl E d λεπ012==⋅⎰⎰S ErE 02πελ=7、一个内外半径分别为1R 和2R 的均匀带电球壳,总电量为1Q ,球壳外同心罩一个半径为3R 的均带电球面,球面电荷为2Q ,求其电场的分布?分析:以球心O 为原点,球心至场点的距离r 为半径,作同心球面为高斯面。
由于电荷呈球对称分布,电场强度也为球对称分布,高斯面上的电场强度沿径矢方向,且大小相等。
因而⎰⎰⋅=⋅24r E d πS E 。
在确定高斯面内的电荷∑q 后,利用高斯定理⎰⎰∑=⋅0/εq d S E 即可求出电场强度的分布。
解:取半径r 为的同心球面为高斯面,由上述分析 02/4επ∑=⋅q r E1R r <,该高斯面内无电荷,0=∑q ,故01=E21R r R <<,高斯面内电荷31323131)(RR R r Q q --=∑,故23132031312)(4)(rR R R r Q E --=πε 32R r R <<,高斯面内电荷为1Q ,故20134rQ E πε=3R r >高斯面内电荷为21Q Q +,故202144r Q Q E πε+=8、点电荷1q 、2q 、3q 、4q 的电量各为C 9104-⨯,放置在一正方形的四个顶点上,各顶点距正方形中心的距离均为5cm ,求:(1)、计算O 点的场强和电势;(2)、将一试探电荷0q =C 910-从无穷远移到O 点,电场力作功多少?(3)、(2)中所述过程中0q的电势能改图7变多少? 分析:(1)由于四个点电荷对O 点是对称的,且电量相等,符号相同,根据场强的叠加原理,总场强为零。
而根据电势的叠加原理,总电势V = 4V q =RQ 044πε(取无穷远处电势为零)。
(2)正电荷周围的电势为正,而一正的试探电荷从无穷远处移至O 点电场力作负功,大小为A = 0q V 。
(3)A = - W 。
解:由分析得 (1) E = 0V = 4V q =R Q044πεV 321291088.21051085.814.341044⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--- (2) A = 0q -V = J 6391088.21088.210--⨯-=⨯⨯- (3) W J A 61088.2-⨯=-=9、四个点电荷对称地分布在x 轴上,电量及其坐标位置如图,其中(a 、b>0)。
证明:以a为半径的球面(球心在圆心)是电势为0分析:因为空间是轴对称的,我们只需 证明xy 平面上即可。
设平面上一点的坐标为(x ,y ),以a 为半径的球面(球心在圆心) 在xy 平面的投影为圆,且圆上一点满足 x 2 + y 2 = a 2。
证明:由电势叠加原理,该点电势 V = V 1+V 2+V 3+V 4 =22202202202220)(4)(4)(4)(4y ba x qb a y b x q y b x q yba x qb a +--+-++++++-πεπεπεπε将 y 2 = a 2-x 2代入上式222202220222022220)(4)(4)(4)(4x a ba x qb a x a b x q x a b x q xa ba x qb a V -+---+-+-+++-++-=πεπεπεπεx ba ab a q babx a b qbx a b qx b a a b a q ba 22220220220222202)(424242)(4-+--+++++++-=πεπεπεπεbxa b qbxa b qbxa b qbxa b q24242424220220220220-+--+++++++-=πεπεπεπε = 010、在一次典型的闪电中,两个放电点间的电势差约为910V ,被迁移的电荷约为30C ,如果释放出的能量都用来使0℃的冰融化为0℃的水,则可融化多少冰?(冰的融化热151034.3-⋅⨯=Kg J L )解:闪电中释放出的能量为冰所吸收,故可融化冰的质量 Kg LqUL E m 41098.8⨯==∆=即可融化约90吨冰。
11、两个同心球面的半径分别为R 1和R 2,各自带电荷Q 1和Q 2,求各区域电势的分布及两球面上的电势差。
分析:一个均匀带电的球面,在球面外产生的电势为rQ V 04πε=,在球内电势处处相等,等于球面的电势RQ V 04πε=。
本题可利用电势叠加原理求得空间电势分布。
解:当r ≤R 1时, 202101144R Q R Q V πεπε+=当R 1≤r ≤R 2时, 20201244R Q rQ V πεπε+=当r ≥R 2时, rQ Q V 02134πε+=两球面间的电势差201101211244|2R Q R Q V V U R r πεπε-=-==12、电场中有A 、B 、C 三个点,把电量为C 8105-⨯-的电荷从A 点移到B 点,电场力作功,把这个电荷从B 移到C 点,电势能增加J 5106-⨯,求U AB 和U BC ,如果取U A = 0,则U B 和U C 各是多大? 解:V q A U AB AB80010510485-=⨯-⨯==-- V q W U BC BC120010510685=⨯-⨯-==--V U U U AB BA B 800=-==V U U U U BA CB CA C 4008001200-=+-=+==13、一长为L 的细棒均匀带电,线密度为η,求其在左端正上方距左端距离为z 的P 点的电势。
分析:如图建立坐标系,取棒上一小段dx ,设其电量为dq ,dq =ηdx 。
若dq 在z 点的电势为du ,则根据电势叠加原理,U =⎰du 。
解:U =z z L L x z dxr dq du L22002200ln 44141++=+==⎰⎰⎰πεηηπεπε。