静电场经典例题分析

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.. . word. 《静电场》经典例题分析 1、已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的,它们的带电荷量如下表所示,表中e为元电荷. π+ π- u d u d 带电荷量 +e -e +23e -13e -23e +13e

下列说确的是( ) A.π+由u和d组成 B.π+由d和u组成

C.π-由u和d组成 D.π-由d和u组成

思维建模——库仑力作用下的平衡问题 2、如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B,A带电荷量+Q,B带电荷量-9Q.现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,问:C应带什么性质的电?应放于处?所带电荷量为多少?

3题图 3、如图所示,大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥,静止时绝缘细线与竖直向的夹角分别为α和β,且α<β,两小球在同一水平线上,由此可知( ) A.B球受到的库仑力较大,电荷量较大 B.B球的质量较大 C.B球受到的拉力较大 D.两球接触后,再处于静止状态时,悬线的偏角α′、β′仍满足α′<β′

4、如图所示,完全相同的两个金属小球A和B带有等量电荷,系在一个轻质绝缘弹簧两端,放在光滑绝缘水平面上,由于电荷间的相互作用,弹簧比原来缩短了x0.现将与A、B.. . .

.. . word. 完全相同的不带电的金属球C先与A球接触一下,再与B球接触一下,然后拿走,重新平衡后弹簧的压缩量变为( )

A.14x0 B.18x0 C.大于18x0 D.小于18x0

5、AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O.将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示.要使圆心处的电场强度为零,可在圆上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷Q( ) A.应放在A点,Q=2q B.应放在B点,Q=-2q C.应放在C点,Q=-q D.应放在D点,Q=q

6、(2014·华南师大附中高二检测)

如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和向变化情况是( ) A.先变大后变小,向水平向左 B.先变大后变小,向水平向右 C.先变小后变大,向水平向左 D.先变小后变大,向水平向右

7、(2014·期中)如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、A、B为x轴上三点.放在A、B两点的检验电荷受到点电荷Q的电场力跟检验电荷所带电荷量的关系如图乙所示.以x轴的正向为电场力的正向,则下列说法错误的是( )

A.点电荷Q一定为正电荷 B.点电荷Q在AB之间 C.A点的电场强度大小为2×103 N/C D.同一电荷在A点所受的电场力比B点的大

【割补法求电场强度】 8、如图所示,用金属丝弯成半径为r=1.0 m的圆弧,但在A、B之间留有宽度为d=2 cm的间隙,且d远远小于r,将电荷量为Q=3.13×10-9C的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度. .. . .

.. . word. 【参考答案:原缺口环在圆心处产生的场强E=9×10-2 N/C,向由圆心指向缺口】 10、(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)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>0)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.k3qR2 B.k10q9R2 C.kQ+qR2 D.k9Q+q9R2 11、(2013·高考天津卷)两个带等量正电的点电荷,固定在图中P、Q两点,MN为PQ连线的中垂线,交PQ于O点,A为MN上的一点.一带负电的试探电荷q,从A由

静止释放,只在静电力作用下运动,取无限远处的电势为零,则( )

A.q由A向O的运动是匀加速直线运动 B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小 C.q运动到O点时的动能最大 D.q运动到O点时的电势能为零

12、 (2012·高考卷)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )

A.P、Q两点处的电荷等量同种 B.a点和b点的电场强度相同 C.c点的电势低于d点的电势 D.负电荷从a到c,电势能减少

13.

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( ) .. . .

.. . word. A.两个粒子电性相同 B.经过b、d两点时,两粒子的加速度相同 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

规答题——用能量观点解决电场问题 14、如图所示,在O点放置一个正电荷.在过O点的竖直平面的A点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v,试求:

(1)小球通过C点的速度大小. (2)小球由A到C的过程中电势能的增加量.

15. (2014·外国语学校高二月考)如图所示,虚线1、2、3、4为静电场中的等势面,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为零.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b两点时的动能分别为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时,它的动能应为( ) A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV

16.

(2014·四中高二检测)如图所示,a、b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为6 V、4 V和1.5 V.一质子(11H)从等势面a上某处由静止释放,仅受电场.. . .

.. . word. 力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则对质子的运动判断正确的是( ) A.质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5 eV B.质子从a等势面运动到c等势面动能不变 C.质子经过等势面c时的速率为2.25v D.质子经过等势面c时的速率为1.5v

17、如图所示,虚线框为一匀强电场区域,电场线与纸面平行,A、B、C为电场中的三个点,三点电势分别为φA=12 V、φB=6 V、φC=-6 V.试在虚线框作出该电场的示意图(即画出几条电场线),保留作图时所用的辅助线.若将一个电子从A点移到B点,电场力做多少电子伏的功?

18、(2014·一中高二月考)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,各面电势已在图中标出,现有一质量为m的带电小球以速度v0、向与水平向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动.问:

(1)小球应带种电荷?电荷量是多少? (2)在入射向上小球最大位移量是多少?(电场足够大)

19、 (2014·部分学校联考)绝缘水平面上固定一正点电荷Q,另一质量为m、电荷量为-q(q>0)的滑块(可看做点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向Q运动,到达b点时速度减

为零.已知a、b间距离为s,滑块与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.以下判断正确的是( ) .. . .

.. . word. A.滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力 B.滑块在运动过程中的中间时刻,速度的大小等于v02

C.此运动过程中产生的能为mv202 D.Q产生的电场中,a、b两点间的电势差为Uab=mv20-2μgs2q

20、

(2014·一中高二月考)如图所示,在围很大的水平向右的匀强电场中,一个电荷量为-q的油滴,从A点以速度v竖直向上射入电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,当

油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为v2.问: (1)电场强度E为多大? (2)A点至最高点的电势差为多少?

21、如图所示,将悬挂在细线上的带正电荷的小球A放在不带电的金属空心球C(不与壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B,向C球靠近,则( ) A.A向左偏离竖直向,B向右偏离竖直向 B.A的位置不变,B向右偏离竖直向 C.A向左偏离竖直向,B的位置不变 D.A、B的位置都不变

22、如图所示,A、B为平行板电容器的金属板,G为静电计,开始时开关S闭合,静电计指针开一定角度,下述结论正确的是( ) .. . .

.. . word. A.若保持开关S闭合,将A、B两极板靠近些,指针开角度将变小 B.若保持开关S闭合,将A、B两极板正对面积变小些,指针开角度将不变 C.若断开开关S后,将A、B两极板靠近些,指针开角度将变大 D.若断开开关S后,将A、B两极板正对面积变小些,指针开角度将不变

真题剖析——带电体在平行板间的平衡问题

[解析] 设电容器电容为C,第一次充电后两极板之间的电压为U=QC①(2分) 两极板之间电场的场强为E=Ud②(2分) 式中d为两极板间的距离. 按题意,当小球偏转角θ1=π6时,小球处于平衡状态.设小球质量为m,所带电荷量为q,则有

FT cos θ1=mg③(2分)

FT sin θ1=qE④(2分)

式中FT为此时悬线的力.

联立①②③④式得tan θ1=qQmgCd⑤(3分)

设第二次充电使正极板上增加的电荷量为ΔQ,此时小球偏转角θ2=π3,则tan θ2=qQ+ΔQmgCd⑥(3分)

联立⑤⑥式得tan θ1tan θ2=QQ+ΔQ(2分) 代入数据解得ΔQ=2Q.