高中物理专题复习5电场
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高中物理电场知识点高中物理电场知识一、三种产生电荷的方式:1、摩擦起电: 1正点荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷; 2负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷;3实质:电子从一物体转移到另一物体;2、接触起电: 1实质:电荷从一物体移到另一物体;2两个完全相同的物体相互接触后电荷平分;3、电荷的中和:等量的异种电荷相互接触;电荷相合抵消而对外不显电性;这种现象叫电荷的中和;3、感应起电:把电荷移近不带电的导体;可以使导体带电;1电荷的基本性质:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引; 2实质:使导体的电荷从一部分移到另一部分;3感应起电时;导体离电荷近的一端带异种电荷;远端带同种电荷;4、电荷的基本性质:能吸引轻小物体;二、电荷守恒定律:电荷既不能被创生;亦不能被消失;它只能从一个物体转移到另一物体;或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中;电荷的总量不变..三、元电荷:一个电子所带的电荷叫元电荷;用e表示.. 1、e=1.6×10-19c; 2、一个质子所带电荷亦等于元电荷; 3、任何带电物体所带电荷都是元电荷的整数倍;四、库仑定律:真空中两个静止点电荷间的相互作用力;跟它们所带电荷量的乘积成正比;跟它们之间距离的二次方成反比;作用力的方向在它们的连线上..电荷间的这种力叫库仑力; 1、计算公式:F=kQ1Q2/r2k=9.0×109N.m2/kg2 2、库仑定律只适用于点电荷电荷的体积可以忽略不计 3、库仑力不是万有引力;五、电场:电场是使点电荷之间产生静电力的一种物质.. 1、只要有电荷存在;在电荷周围就一定存在电场; 2、电场的基本性质:电场对放入其中的电荷静止、运动有力的作用;这种力叫电场力;3、电场、磁场、重力场都是一种物质六、电场强度:放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量Q 的比值叫该点的电场强度; 1、定义式:E=F/q;E是电场强度;F是电场力;q是试探电荷; 2、电场强度是矢量;电场中某一点的场强方向就是放在该点的正电荷所受电场力的方向与负电荷所受电场力的方向相反 3、该公式适用于一切电场; 4、点电荷的电场强度公式:E=kQ/r2七、电场的叠加:在空间若有几个点电荷同时存在;则空间某点的电场强度;为这几个点电荷在该点的电场强度的矢量和;解题方法:分别作出表示这几个点电荷在该点场强的有向线段;用平行四边形定则求出合场强;八、电场线:电场线是人们为了形象的描述电场特性而人为假设的线.. 1、电场线不是客观存在的线; 2、电场线的形状:电场线起于正电荷终于负电荷;G:\用锯木屑观测电场线.DAT 1只有一个正电荷:电场线起于正电荷终于无穷远;2只有一个负电荷:起于无穷远;终于负电荷; 3既有正电荷又有负电荷:起于正电荷终于负电荷; 3、电场线的作用: 1、表示电场的强弱:电场线密则电场强电场强度大;电场线疏则电场弱电场强度小; 2、表示电场强度的方向:电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向; 4、电场线的特点: 1、电场线不是封闭曲线; 2、同一电场中的电场线不向交;九、匀强电场:电场强度的大小、方向处处相同的电场;匀强电场的电场线平行、且分布均匀; 1、匀强电场的电场线是一簇等间距的平行线;2、平行板电容器间的电是匀强电场;场十、电势差:电荷在电场中由一点移到另一点时;电场力所作的功WAB 与电荷量q的比值叫电势差;又名电压.. 1、定义式:UAB=WAB/q; 2、电场力作的功与路径无关;3、电势差又命电压;国际单位是伏特;十一、电场中某点的电势;等于单位正电荷由该点移到参考点零势点时电场力作的功; 1、电势具有相对性;和零势面的选择有关;2、电势是标量;单位是伏特V; 3、电势差和电势间的关系:UAB= φA -φB;4、电势沿电场线的方向降低; 时;电场力要作功;则两点电势差不为零;就不是等势面; 4、相同电荷在同一等势面的任意位置;电势能相同;原因:电荷从一点移到另一点时;电场力不作功;所以电势能不变;5、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方; 6、等势面的画法:相临等势面间的距离相等;十二、电场强度和电势差间的关系:在匀强电场中;沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积.. 1、数学表达式:U=Ed;2、该公式的使适用条件是;仅仅适用于匀强电场;3、d是两等势面间的垂直距离;十三、电容器:储存电荷电场能的装置.. 1、结构:由两个彼此绝缘的金属导体组成; 2、最常见的电容器:平行板电容器;十四、电容:电容器所带电荷量Q与两电容器量极板间电势差U的比值;用"C"来表示.. 1、定义式:C=Q/U; 2、电容是表示电容器储存电荷本领强弱的物理量; 3、国际单位:法拉简称:法;用F表示 4、电容器的电容是电容器的属性;与Q、U无关;十五、平行板电容器的决定式:C=εs/4πkd;其中d为两极板间的垂直距离;又称板间距;k是静电力常数;k=9.0×10 9N.m2/c2;ε是电介质的介电常数;空气的介电常数最小;s表示两极板间的正对面积; 1、电容器的两极板与电源相连时;两板间的电势差不变;等于电源的电压; 2、当电容器未与电路相连通时电容器两板所带电荷量不变;十六、带电粒子的加速: 1、条件:带电粒子运动方向和场强方向垂直;忽略重力; 2、原理:动能定理:电场力做的功等于动能的变化:W=Uq=1/2mvt2-1/2mv02; 3、推论:当初速度为零时;Uq=1/2mvt2; 4、使带电粒子速度变大的电场又名加速电场;。
高中物理电场篇一:高中物理电场总结(最新_强烈推荐)物理电场总结1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。
(1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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。
即:其中k为静电力常量,k=9.0×10 9 N?m2/c2成立条件:① 真空中(空气中也近似成立),② 点电荷。
即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。
(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)。
(2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。
2. 深刻理解电场的力的性质。
电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。
(1)定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。
这是电场强度的定义式,适用于任何电场。
其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正可负)。
电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。
(2)点电荷周围的场强公式是:(3)匀强电场的场强公式是:3. 深刻理解电场的能的性质。
,其中Q是产生该电场的电荷,叫场源电荷。
,其中d是沿电场线方向上的距离。
(1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。
① 电势定义为φ=,是一个没有方向意义的物理量,电势有高低之分,按规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高。
② 电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地电势为零。
③ 当存在几个“场源”时,某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和。
④ 电势差,A、B间电势差UAB=ΦA-ΦB;B、A间电势差UBA=ΦB-ΦA,显然UAB=-UBA,电势差的值与零电势的选取无关。
高中物理电场知识点汇总物理概念和术语是学习物理学的基础,只有熟练掌握才能抓住问题的实质和关键。
下面是小编为大家整理的有关高中物理电场知识点汇总,希望对你们有帮助!高中物理电场知识点汇总1重要性:电场和磁场是高中物理研究的两个很主要的内容,因为这两个领域可以包含力学、运动学的绝大部分内容,所以电场在高考中的地位是很高的。
作用主要就是联系运动学、力学、磁场、能量的纽带。
它们一起混合起来进行考试是高考物理大题的常用考察方式。
点电荷电场线口诀:光芒四射正点电——正点电荷的电场线均匀射向四面八方。
万箭齐中负点电——负点电荷的电场线从四面八方指向负点电荷。
等量同号蝶双飞——等量同性电荷的电场线形状像“蝶双飞”等量异号灯一盏——等量异性电荷的电场线形状像“一盏灯笼”电场口诀:电场选择不头疼,抓住线面不放松,电场中有等势面,与它垂直画场线,方向由高指向低,面密线密是特点。
电场强度是矢量,疏密表示弱和强,线面越密场越强,场强力强a也强,力的方向看正负,正同负反要记清,场强计算三公式,条件记清用对路。
电势高低看走向,沿线越走势越低。
AB之间电势差,电势A减电势B。
势能变化看做功,正减负增一根筋。
高中物理电场知识点汇总21电荷及电荷守恒自然界中存在两种电荷———正电荷与负电荷规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
电荷的多少叫电量。
自然界中最小的带电单元称基元电荷e=1.6×10-19C。
电荷与电荷之间通过电场发生相互作用,同种电荷相斥,异种电荷相吸。
使物体带电叫起电,使物体带电的方式有三种:摩擦起电、接触起电和感应起电。
2电荷守恒定律电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分。
3库仑定律1、点电荷:没有大小的带电体称点电荷,它是一种理想模型。
2、适用条件:真空中的点电荷.点电荷是一种理想化的模型。
如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多,以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时,这种带电体就可以看成点电荷,但点电荷自身不一定很小,所带电荷量也不一定很少。
高中物理电场知识点总结电场概念:电场是指空间中存在着电力相互作用的物理场。
在电荷的作用下,周围的空间被充满了电场。
电场具有方向性和矢量性,其方向与电力的方向相同,大小与电荷数量及其分布有关。
电场强度:电场强度E定义为单位电荷所受的电力。
电场强度具有矢量性,表示为E=F/q,其中F为电力,q为电荷量,单位为N/C。
若电场强度方向为由正电荷指向负电荷,则称为“从正到负”的方向。
电势:电势是指在任意一点上给一个单位电荷所能获得的势能大小。
电势具有标量性,其单位为伏特(V)。
电势的正负号取决于电荷正负和电势参考点的选择。
电场强度与电势关系:电场强度与电势之间存在以下关系:E=-▽V,其中“▽”表示偏微分算符,V为电势,E为电场强度。
电荷在电场中的运动:在电场中,电荷会受到电场力的作用而产生运动。
电荷在电场中运动的速度与电场强度大小成正比,它们的方向分别为电场方向和加速度方向。
静电场:当电荷或电荷分布不随时间变化时,所形成的电场称为静电场。
静电场是指电荷主导的电场,主要具有库仑定律的性质。
库仑定律:库仑定律描述了两个点电荷之间的作用力之间的关系:F=kq1q2/r^2,其中k为库仑常数,q1和q2为两个点电荷的电荷量,r为两个电荷之间的距离。
高斯定理:高斯定理描述了电场通过任意一个闭合曲面的总电通量等于该闭合曲面所包含的电荷量除以真空介电常数:φ=E·S=Q/ε0,其中φ为电通量,E为曲面上某一点的电场强度,S为曲面的面积,Q为闭合曲面内包含的电荷量,ε0为真空介电常数。
电容与电容器:电容是指存储电荷或电荷变化所需的电势差与储存的电荷量之比。
电容器是一种储存电荷的器件,通常由两个带有相反电荷的金属板和介质组成。
电容公式:电容公式描述了电容量的大小与金属板面积之间的关系:C=ε0S/d,其中C表示电容量,S表示金属板面积,d表示金属板之间的距离,ε0为真空介电常数。
电势能:电势能是指带电粒子由于其位置和电势的变化而拥有的能量。
静电场1.多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题.2.利用电场线和等势面确定场强的大小和方向,判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等.3.带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题.4.对平行板电容器电容决定因素的理解,解决两类有关动态变化的问题.5.分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题.6.示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用.6.3 电势能、电势、电势差【复习目标】1.掌握电势、电势能、电势差的概念,理解电场力做功的特点;会判断电场中电势的高低、电势能的变化.2.会计算电场力做功及分析电场中的功能关系.【基础知识】知识1 电场力做功与电势能1.电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时,电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.(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.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)电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB=E p A-E p B.(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.知识2 电势1.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:qE p =ϕ(3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低). (4)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. (5)沿着电场线方向电势逐渐降低. 2.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点构成的面. (2)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.深化拓展 (1)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. (2)qE p =ϕ或E p =ψq .知识3 电势差1.电势差:电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时,电场力所做的功W AB 跟它的电荷量q 的比值,叫做A 、B 间的电势差,也叫电压. 公式:.单位:伏(V).2.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有U AB =-U BA .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.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积.即U =Ed ,也可以写作dUE = 【考点详析】考点一:电场中的功能关系、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)判断出U AB的正负,再由U AB=φA-φB,比较φA、φB的大小,若U AB>0,则φA>φB,若U AB<0,则φA<φB.(3)取无穷远处电势为零,则正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;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)做功判断法电场力做正功,电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方.特别提醒其他各种方法都是在此基础上推理出来的,最终还要回归到电场力做功与电势能变化关系上.(2)场电荷判断法①离场正电荷越近,正电荷的电势能越大;负电荷的电势能越小.②离场负电荷越近,正电荷的电势能越小;负电荷的电势能越大.(3)电场线法①正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大.②负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小.(4)公式法由E p=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式,E p的正值越大,电势能越大;E p的负值越大,电势能越小.【重点归纳】1、电场力做功与电场中的功能关系(1)求电场力做功的几种方法①由公式W=Fl c o s α计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=Eql c o s α.②由W AB=qU AB计算,此公式适用于任何电场.③由电势能的变化计算:W AB=E p A-E p B.④由动能定理计算:W电场力+W其他力=ΔE k.(2)电场中的功能关系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.③除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化.④所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化.(3)处理电场中能量问题的基本方法在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律,有时也会用到功能关系.①应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功).②应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化.③应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系.④有电场力做功的过程机械能不一定守恒,但机械能与电势能的总和可以守恒.2、静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧1.主要类型:(1)v-t图象;(2)φ-x图象;(3)E-t图象.2.应对策略:(1)v-t图象:根据v-t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化),确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况,进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化.(2)φ-x图象:①电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零.②在φ-x图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.③在φ-x图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用W AB=qU AB,进而分析W AB的正负,然后作出判断.(3)E-t图象:根据题中给出的E-t图象,确定E的方向的正负,再在草纸上画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布.【典例1】在如图的匀强电场中,有A、B两点,且A、B两点间的距离为x=0.20m,已知AB连线与电场线夹角为θ=60°,今把一电荷量q= -2×10-8C的检验电荷放入该匀强电场中,其受到的电场力的大小F=4.0×10-4N,方向水平向右.求:(1)电场强度E的大小和方向;(2)若把该检验电荷从A点移到B点,电势能变化了多少;(3)若A点为零电势点,B点电势为多少.【跟踪训练】1.(多选)某电场的电场线分布如下图所示,以下说法正确的是:()A.a点电势高于b点电势B.c点场强大于b点场强C.若将一检验电荷+q由a点移至b点,它的电势能增大D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一检验电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小2.(多选)两点电荷q1、q2固定在x轴上,在+x轴上每一点的电势φ随x变化的关系如图所示,其中x=x0处的电势为零,x=x1处的电势最低。
高中物理电场知识点总结电场在高中物理中是一个重要的概念,它是电荷周围空间中发生电力相互作用的区域。
电场的研究帮助我们理解电场力的产生和作用,并为电路和电磁波的分析提供了基础。
本文将对高中物理电场知识点进行总结,帮助读者更好地掌握这一内容。
一、电场的概念和性质电场由电荷产生,并通过电场力来影响其他电荷。
根据库仑定律,电场力正比于电荷之间的乘积,反比于它们之间距离的平方。
这意味着电场力的大小和方向取决于电荷量和位置,使得电荷受到吸引或排斥。
电场力是矢量,它的方向与电场力作用的电荷正负有关。
正电荷在电场中受到的力方向与电场力方向相同,负电荷则相反。
电场力的单位是牛顿(N),而电场的单位是伏特/米(V/m)。
电场是一个连续的场,它存在于整个空间中。
电荷越大,电场强度越大;距离电荷越远,电场强度越小。
我们可以用箭头或者线条来表示电场强度,箭头指向电场内电荷受到的力的方向。
与电荷无关的电场称为均匀电场,而与电荷有关的电场称为非均匀电场。
二、电势和电势能电场力和电势能之间存在着密切关系。
电势能是指电荷由于其位置在电场中而具有的能量,而电势是指单位电荷在某个位置上所具有的电势能。
电势与电场强度之间的关系是电势梯度方向与电场强度方向相反。
在均匀电场中,电势是匀速变化的。
电场强度与电势梯度大小成正比,而且它们之间的比例常数为1。
三、电势差和电场线电势差是指单位正电荷沿电场线从一个点到另一个点的电势差值。
用公式表示为V = W/q。
电势差与电场线的形状相关,它们沿着电场线从高电势到低电势。
电场线可以帮助我们可视化电场的分布。
电场线的密度表示电场强度,越密集的线代表越大的电场强度。
电场线不能相交,这是因为电荷只能受到一个方向的力。
四、高斯定律高斯定律是一种用于计算非均匀电场中电场强度的方法。
它描述了电场线与电荷分布的关系。
高斯定律的数学表达式是∮E⋅dA =Q/ε0,其中∮E⋅dA表示电场线通过面积的积分,Q表示通过该面积的总电荷量,ε0是真空介电常数。
高中物理电场试题及答案解析一、选择题1. 电场强度的定义式是:A. E = F/qB. E = q/FC. E = FqD. E = Fq/q答案:A解析:电场强度E定义为单位正电荷在电场中受到的电场力F与该电荷量q的比值,即E = F/q。
2. 一个点电荷Q产生电场的电场线分布是:A. 从Q向外发散B. 从无穷远处指向QC. 从Q向无穷远处发散D. 以上都是答案:C解析:点电荷Q产生的电场线从Q向无穷远处发散,正电荷向外发散,负电荷向内收敛。
二、填空题1. 电场线从正电荷出发,终止于________。
答案:无穷远处或负电荷2. 电场中某点的场强为E,若将试探电荷加倍,则该点的场强为________。
答案:E三、计算题1. 一个点电荷q = 2 × 10⁻⁸ C,求它在距离r = 0.1 m处产生的电场强度。
答案:E = k * q / r²E = (9 × 10⁹ N·m²/C²) * (2 × 10⁻⁸ C) / (0.1 m)²E = 1800 N/C解析:根据点电荷的电场强度公式E = k * q / r²,代入数值计算即可得到答案。
2. 一个带电粒子的质量为m = 0.01 kg,带电量为q = 1.6 ×10⁻¹⁹ C,它在电场强度为E = 3000 N/C的电场中受到的电场力是多少?答案:F = q * EF = (1.6 × 10⁻¹⁹ C) * (3000 N/C)F = 4.8 × 10⁻¹⁶ N解析:根据电场力的公式F = q * E,代入已知的电荷量和电场强度即可计算出电场力。
结束语:通过本试题的练习,同学们应该对电场强度的定义、点电荷产生的电场线分布以及电场力的计算有了更深入的理解。
希望同学们能够掌握这些基本概念和计算方法,为进一步学习电场的相关知识打下坚实的基础。
1.M 和N 是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M 带正电1.6×10-10 C ,下列判断正确的有( ) A .在摩擦前M 和N 的内部没有任何电荷 B .摩擦的过程中电子从M 转移到N C .N 在摩擦后一定带负电1.6×10-10CD .M 在摩擦过程中失去1.6×10-10个电子答案:BC 解析:M 和N 都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”(没有中和完的电荷),也就是没有得失电子,但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数),所以选项A 错误;M 和N 摩擦后M 带正电荷,说明M 失去电子,电子从M 转移到N ,选项B 正确;根据电荷守恒定律,M 和N 这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为0,摩擦后电荷量仍应为0,选项C 正确;电子带电荷量为1.6×10-19C ,摩擦后M 带正电荷1.6×10-10 C,由于M 带电荷量应是电子电荷量的整数倍,所以M 失去109个电子,选项D 错误.2.(2010·宜昌模拟)一个带负电的小球,受电场力和重力的作用,由静止开始运动,已知电场为水平方向的匀强电场,不计空气阻力,设坐标轴如图所示,x 轴的正方向与电场方向一致,y 轴的正方向竖直向下,原点为小球的起始位置,下列哪个图可能表示此小球的运动轨迹( )答案:D 解析:受力和初速度决定了运动形式.小球受的重力和电场力都是恒力,则其合力也是恒力,小球由静止开始沿合力方向做匀加速直线运动,又因小球带负电,答案D 正确.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.47B.37C.97D.167答案:CD 解析:设两小球的电荷量分别为q 和7q ,则原来相距r 时的相互作用力F =k q ·7q r 2=k 7q 2r 2,由于两球的电性未知,接触后相互作用力的计算可分为两种情况:(1)两球电性相同:相互接触时两球电荷量平均分配,每球带电量为7q +q2=4q .,放回原处后的相互作用力为:F 1=k 4q ·4q r 2=k 16q 2r 2,故F 1F =167。
高中物理电场试题及答案一、选择题1. 电场强度的定义式是:A. E = F/qB. E = q/FC. E = F * qD. E = q / F^2答案:A2. 电场线的特点是什么?A. 电场线是真实存在的B. 电场线是闭合的C. 电场线不相交D. 所有选项都正确答案:C3. 电场中某点的场强大小为E,将试探电荷从该点移动到无穷远处,电场力做的功为W。
若试探电荷的电荷量为q,那么该点的电势能为:A. -qEB. qEC. -WD. W答案:D二、填空题4. 电场强度是描述电场强弱和方向的_______,其单位是_______。
答案:物理量;N/C5. 点电荷Q产生的电场强度E与点电荷的电荷量Q成正比,与点到点电荷的距离r的平方成_______。
答案:反比三、简答题6. 请简述电场对电荷的作用力与电场强度的关系。
答案:电场对电荷的作用力F等于电场强度E与电荷量q的乘积,即F = qE。
电场强度E是电场本身的属性,与放入其中的电荷无关。
四、计算题7. 一个点电荷Q = 2 × 10^-6 C,求在距离它1 m处的电场强度。
答案:根据点电荷的电场强度公式 E = kQ/r^2,其中k是库仑常数,k = 8.99 × 10^9 N·m^2/C^2。
代入数值计算得E = (8.99 × 10^9 N·m^2/C^2) × (2 × 10^-6 C) / (1 m)^2 = 17.98 N/C。
8. 若在上述电场中放入一个电荷量为-1 × 10^-8 C的负电荷,求该负电荷所受的电场力大小。
答案:根据F = qE,代入q = -1 × 10^-8 C和E = 17.98 N/C,计算得 F = -1 × 10^-8 C × 17.98 N/C = -1.798 × 10^-6 N。
结束语:通过本试题的练习,同学们应该能够加深对电场强度、电场线、电势能以及电场力等概念的理解,并能够运用相关公式进行计算。
- 1 - 高中物理专题复习5——电场 一、库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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。即:
221r
qkqF其中k为静电力常量,k=9.0×10 9Nm2/c2
1.成立条件 ①真空中(空气中也近似成立),②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。(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,不能再用球心距代替r)。 2.同一条直线上的三个点电荷的计算问题 例1. 在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大? 解:①先判定第三个点电荷所在的区间:只能在B点的
右侧;再由2rkQqF,F、k、q相同时Qr∴rA∶rB=2∶1,即C在AB延长线上,且AB=BC。
②C处的点电荷肯定在电场力作用下平衡了;只要A、B两个点电荷中的一个处于平衡,另一个必然也平衡。由2rkQqF,F、k、QA相同,Q∝r2,∴QC∶QB=4∶1,而且必须是正电荷。所以C点处引入的点电荷QC= +4Q 例2. 已知如图,带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2,可采用以下哪些方法 A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B.将小球B的质量增加到原来的8倍 C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半 D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍
解:由B的共点力平衡图知LdgmFB,而2dQkQFBA,可知3mgLQkQdBA,选BD
3.与力学综合的问题。 例3.已知如图,光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B,带电量分别为-2Q与-Q。现在使它们以相同的初动能E0(对应的动量大小为p0)开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E1和E2,动量大小分别为p1和p2。有下列说法:①E1=E2> E0,p1=p2> p0 ②E1=E2= E0,p1=p2= p0 ③接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 ④两球必将
A B C +4Q -Q
O A B mBg
F N L d
A B -Q -2Q - 2 -
同时返回各自的出发点。其中正确的是 A.②④ B.②③ C.①④ D.③④ 解:由牛顿定律的观点看,两球的加速度大小始终相同,相同时间内的位移大小一定相同,必然在连线中点相遇,又同时返回出发点。由动量观点看,系统动量守恒,两球的速度始终等值反向,也可得出结论:两球必将同时返回各自的出发点。且两球末动量大小和末动能一定相等。从能量观点看,两球接触后的电荷量都变为-1.5Q,在相同距离上的库仑斥力增大,返回过程中电场力做的正功大于接近过程中克服电场力做的功,由机械能定理,系统机械能必然增大,即末动能增大。选C。 本题引出的问题是:两个相同的带电小球(可视为点电荷),相碰后放回原处,相互间的库仑力大小怎样变化?讨论如下:①等量同种电荷,F /=F;②等量异种电荷,F /=0不等量同种电荷F />F;④不等量异种电荷F />F、F /=F、F /q2时F /=F。 例4.已知如图,在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球,两两间的距离都是l,A、B电荷量都是+q。给C一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速运动。求:C球的带电电性和电荷量;外力F的大小。 解:先分析A、B两球的加速度:它们相互间的库仑力为斥力,因此C对它们只能是引力,且两个库仑力的合力应沿垂直与AB连线的方向。这样就把B受的库仑力和合力的平行四边
形确定了。于是可得QC= -2q,F=3FB=33FAB=2233lkq。 二、电场的性质 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用,电荷放入电场后就具有电势能。 1.电场强度 E描述电场的力的性质的物理量。
⑴定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电
场强度,简称场强。qFE
①这是电场强度的定义式,适用于任何电场。 ②其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正可负)。 ③电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。
⑵点电荷周围的场强公式是:2rkQE,其中Q是产生该电场的电荷,叫场电荷。
⑶匀强电场的场强公式是:dUE,其中d是沿电场线方向上的距离。 例4. 图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点 电荷+q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向。 解:每个点电荷在O点处的场强大小都是23/3akqE
由图可得O点处的合场强为26akqEo方向由O指向C。
A
B C
O EB
EA
EC
A B C FAB
F
B
FCB
F - 3 - 匀强电场 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 - - - - 点电荷与带电平板
+ 孤立点电荷周围的电场
例5. 如图,在x轴上的x =-1和x=1两点分别固定电荷量为- 4Q和+9Q的点电荷。求:x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x=-3点处的合场强方向。 解:由库仑定律可得合场强为零的点的坐标为x=-5。x=-5、x=-1、x=1这三个点把x轴分成四段,可以证明:同一直线上的两个点电荷所在的点和它们形成的合场强为零的点把该直线分成4段,相邻两段上的场强方向总是相反的。本题从右到左,4个线段(或射线)上的场强方向依次为:向右、向左、向右、向左,所以x=-3点处的合场强方向为向右。 2.电势 φ是描述电场的能的性质的物理量。电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时电场力所做的功。和机械能中的重力势能类似,电场力做功也只跟始末位置间的电势差有关,和路径无关。W电=Uq。根据功是能量转化的量度,有ΔE=-W电,即电势能的增量等于电场力做功的负值。 3.电场线和等势面 要牢记以下6种常见的电场的电场线和等势面:
注意电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系: ①电场线的方向为该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。 ②电场线互不相交,等势面也互不相交。 ③电场线和等势面在相交处互相垂直。 ④电场线的方向是电势降低的方向,而且是降低最快的方向。 ⑤电场线密的地方等差等势面密;等差等势面密的地方电场线也密。 例6. 如图所示,三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V,则B点的电势是 A.一定等于6V B.一定低于6V C.一定高于6V D.无法确定 解:由U=Ed,在d相同时,E越大,电压U也越大。因此UAB> UBC,选B 三、电荷引入电场 1.将电荷引入电场 -5 -3 -1 1 -4Q +9Q + ABC - 4 -
将电荷引入电场后,它一定受电场力Eq,且一定具有电势能φq。 2.在电场中移动电荷电场力做的功 在电场中移动电荷电场力做的功W=qU,只与始末位置的电势差有关。在只有电场力做功的情况下,电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。W=-ΔE=ΔEK。 ⑴无论对正电荷还是负电荷,只要电场力做功,电势能就减小;克服电场力做功,电势能就增大。 ⑵正电荷在电势高处电势能大;负电荷在电势高处电势能小。 ⑶利用公式W=qU进行计算时,各量都取绝对值,功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。 ⑷每道题都应该画出示意图,抓住电场线这个关键。(电场线能表示电场强度的大小和方向,能表示电势降低的方向。有了这个直观的示意图,可以很方便地判定点电荷在电场中受力、做功、电势能变化等情况。) 例7. 如图所示,在等量异种点电荷的电场中,将一个正的试探电荷由a 点沿直线移到o点,再沿直线由o点移到c点。在该过程中,检验电荷所受的电场力大小和方向如何改变?其电势能又如何改变? 解:根据电场线和等势面的分布可知:电场力一直减小而方向不变; 电势能先减小后不变。 例8. 如图所示,将一个电荷量为q= +3×10-10C的点电荷从电场中的A点移到B点过程,克服电场力做功6×10-9J。已知A点的电势为φA= - 4V,求B点的电势。 解:先由W=qU,得AB间的电压为20V,再由已知分析:向右移动正电荷做负功,说明电场力向左,因此电场线方向向左,得出B点电势高。因此φB=16V。 例9.α粒子从无穷远处以等于光速十分之一的速度正对着静止的金核射去(没有撞到金核上)。
已知离点电荷Q距离为r处的电势的计算式为 φ=rkQ,那么α粒子的最大电势能是多大?由此估算金原子核的半径是多大? 解:α粒子向金核靠近过程克服电场力做功,动能向电势能转化。设初动能为E,到不能再接近(两者速度相等时),可认为二者间的距离就是金核的半径。根据动量守恒定律和能量守
恒定律,动能的损失22vMmmMEk,由于金核质量远大于α粒子质量,所以动能几乎全
部转化为电势能。无穷远处的电势能为零,故最大电势能E=122100.321mvJ,再由E=φq=
rkQq,得r =1.2×10-14m,可见金核的半径不会大于1.2×10-14m。
例10.已知ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量q= -2×10-6C的点电荷从A移到B的过程中,电场力做功W1= -1.2×10-5J;再将该点电荷从B移到C,电场力做功W2= 6×10-6J。已知A点的电势φA=5V,则B、C两点的电势分别为____V和____V。试在右图中画出通过A点的电场线。 解:先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V,再根据负电荷A→B电场力做负功,
+ -
a o
c
+ A B F
v
A B C
D