2022年高中物理静电场概念和试题.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 基本概念优秀学习资料欢迎下载电场线第十三章电场§ 1、库仑定律电场强度一、电荷守恒与库仑定律1、电荷既不能被制造,也不能被毁灭,它们只能是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,这就是电荷守恒定律；2、库仑定律： F= ,国际单位制中,静电力常量 K= ；定律适用于；在使用库仑定律公式时,Q1、Q2只需用确定值代入即可；3、基本电荷（称为元电荷,常用 e 来表示） e= ；任何带电体所带的电量都是基本电荷的整数倍；二、电场 电场强度 电场线1、定义：电场强度（简称场强）E= ；场强是描述电场基本性质的物理量,它只与电场本身性质有关；场强为矢量,规定 的方向为场强的方向；在国际单位制中,场强的单位是；E 矢量到处相等的电场称作电场,它是一种基本而又重要的电场；真空中点电荷 Q 在某处产生的场强的运算式为E= ；2、电场线是为形象地描述电场而由人们 不相交,它有以下基本性质：静电场的电场线不闭合,起始于正电荷（或无穷远处）,终止于负电荷（或无穷远处）电场线的疏密反映电场的强弱,其切线方向代表该处的电场方向；典型例题A、B,相距为 r,带电量分别是q、2q,【例 1】真空中有两个相同的金属小球但带何种电荷未知,它们之间的相互作用力大小为F,有一个跟 A、B 相同的不名师归纳总结 - - - - - - -带电的金属球 C,当 C 跟 A、B 依次各接触一次后移开,再将A、B 间距离变为2r,那么 A、B 间的作用力的大小可能是（）A、5F/64 B、5F/32 C、3F/64 D、3F/16【例 2】如下列图,真空中有始终径为10cm的带电圆盘,圆心为O,圆盘外有 A、B两点, A、B两点的连线过圆心O点且与圆盘垂直；假如OA=AB=10cm,带电荷量为 q 的正点电荷在A 点时受到圆盘上电荷对它的作用力为40.103N,就将点电荷 q 置于 B点时受到圆盘上电荷对它的作用力的大小为（）A、2 0.103N B 、1.0103NC、5.0103N D 、以上答案均错误第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【例 3】如下列图,一带电粒子从 是（）A、粒子带负电 B、粒子的加速度不断变小 C、粒子在 A 点时动能较大A 飞到 B,径迹如虚线所示,以下结论错误的D、B 点的场强比 A 点的场强大【例 4】如下列图, 两个带电地小球 AB 的质量分别为 m1、m2,带电量分别为 q1、q2；静止时两悬线与竖直方向夹角分别为 1、 2,且 AB恰好处于同一水平面上,就（）A、如 q1=q2,就 1 2B、如 q1<q2,就 1> 2C、如 m1m2,就 12D、如 m1<m2,就 1>2 【例 5】如下列图,一无限大接地金属板上方,离板为 静电感应,金属板带负电,求 q 受到地库仑力；a 处有一点电荷 +q,由于【例 6】如下列图,光滑绝缘水平面上固定着 ABC三个带电小球,它们的质量均为 m,间距 r ,AB带正电,电量均为q；现对 C施加一水平力 F 的同时放开三个小球,欲使三个小球在运动过程中保持间距不变,求：（ 1）C 求的电性和电量（2）水平力 F 的大小【例 7】如下列图,用三根长为L 的绝缘细线悬挂着两个质量均为m带电量分别为+q 和-q 的小球,如加一水平向左匀强电场,使细线被拉紧且处于平稳状态,就 E 至少多大？名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【例 8】如下列图,真空中有两根绝缘细棒组成V 字形装置,处于竖直平面内,棒与竖直方向夹角为,棒上各穿一个质量为m 的小球,球可沿棒无摩擦地滑下,两球都带 +Q 的电量,现让两小球从同一高度由静止开头滑下,问两球相距多远时速度最大；§ 1、库仑定律电场强度电场线一、挑选题）1、关于电场线,以下说法正确选项A电场线上每一点的切线方向都和该点场强方向一样 B没有画电场线的地方,场强确定为零C每一根电场线都是封闭曲线 D除非遇到电荷,电场线永不间断）2、对于场强,本节显现了 E = F 和 E = k Q 两个公式,你认为以下熟悉正确q 2r的是Aq 表示场中的摸索电荷、 Q表示场源电荷 BE 随 q 的增大而减小,随 Q的增大而增大C第一个公式适用于包括点电荷在内的全部场源的电场求场强,且 E 的方向和 F 一样D从其次个公式看,拿走 Q后, E就不存在了）3、两个半径为 0.3m 的金属球,球心相距 1.0m 放置,当他们都带 1.5 × 10- 5C的正电时,相互作用力为 F1 ,当它们分别带 +1.5× 10-5C和-1.5 × 10-5C的电量时,相互作用力为 F2 , 就AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F 2 D无法判定）4、关于电场的性质正确选项A电场强度大的地方,电势肯定高 B正点电荷产生的 D 电场强度大的地电场中电势都为正 C匀强电场中,两点间的电势差只与两点间距离成正比方,沿场强方向电势变化快）5、两个点电荷 A 和 B 被固定在一条水平线上, A 在左 B 在右,带电量分别为QA = 1.0 × 109C和 QB = 4.0 × 109C ；另取一个可自由移动的点电荷 C ,带电量 q 未知；要使 C受 A、B 的静电力平稳,应怎样挑选C的位置和带电量名师归纳总结 A在 AB连线上 B 的右侧, q 为正 B在 AB连线上的 AB之间,q第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载为正C在 AB连线上 A的左侧, q 为负 D 个适当位置, q 为负在 AB连线的上方或下方某）6、一个带正电的单摆,其摆长为 L,周期为 T,现将一个带负电的小球放在单摆的悬点,设单摆的周期变为 T,就A、T< T B、T> T C、T= T D、无法确定）7、电量为 q 的点电荷,在与它距离为 r 的 P 点产生的电场方向如下列图, 今将一原先不带电的金属小球放在该点电荷邻近某处,就点电荷在 P 点产生的电场的强度A、大小与方向都没有变化 B、强度增大,方向偏向金属球C、强度变小,方向偏离金属球 D、无法判定）8、在 X 轴上有两个点电荷,一个带正电Q1,一个带负电 Q2,且 Q12Q2,用 E1和 E2 分别表示两个电荷所产生的场强的大小,就在 X轴上A、E1E2的点只有一处,该处合场强为 0 B、E1E2的点有两处,其中一处合场强为 0,另一处合场强为 2E2C、E1E2的点有三处,其中两处合场强为 0,另一处合场强为 2E2D、E1E2的点有两处,其中一处合场强为 0,另两处合场强为 2E2二、填空题9、如下列图, 在 x 轴上的原点 O和坐标为 +1 的点上分别固定电量为 - Q和 4Q的点电荷,就在坐标轴上合场强为零的点的坐标是,合场强方向沿 +x 方向的区间是 和；10、带电量 q1=5q2,质量 m1=5m2的两个带异种电荷的粒子,它们只受相互作用的电场力；如要保持两个粒子不会彼此靠近,两个粒子必需同时做 运动；如两粒子的连线上有一点是不动的点,该点到两粒子的距离分别是 r 1和 r 2,就 r 1：r2；三、运算题11、如下列图,质量均为 m的三个带电小球 ABC,从左到右依次放在光滑的绝缘水平面上,彼此相距为 L,A 球的电荷量为 10Q,B 球的电荷量为 Q,如 C球加一水平向右的恒力 F,且 ABC三球始终保持 L 的距离运动,就外力 F 的大小和 C球所带的电量各为多少？名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载12、空间有三点 A、B和 C位于直角三角形的三个顶点,且 AB = 4cm, BC = 3cm；现将点电荷 QA和 QB分别放在 A、B 两点,结测得 C 点的场强为 EC = 10V/m ,方向 如图 13-3-4 所示,试求：（1）QA和 QB的电性；（2）假如撤掉 QA ,C点场强的大小和方向；13、如下列图,长度未知的两端封闭的玻璃真空管,内壁光滑,装有 A、B 两个金属小球,质量、电量分别为m、3q 和 3m、q ,现将真空管与水平面成30° 放置时, A球处在管底,而 B球恰在管的正中心位置,试求真空管的长度；14、图中,在 A点放置一个电量为 - q 的点电荷,其左侧相距为 a 的地方放置一个 无限大的导体板, B 点是金属板邻近与 A 相距为 2a 的一点,试求 B点的场强大小和方向；§ 2、电势差电势电势能和电场力做功基本概念与的一、电势差 电势1、电荷 q 在电场中由一点 A移动到另一点 B时,比值 W AB/q ,叫做 A、B两点间的电势差UAB,用公式表示为：；2、电势差是描述电场基本性质的物理量,它只与电场本身的性质有关,是 个确定量；名师归纳总结 3、电势也是描述电场基本性质的物理量, 是个相对量；电场中某点的电势,第 5 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载等于单位正电荷由该点移动到（零势能点）时电场力所做的功；在一个静电场中,只有规定了零电势后才能确定其它各点的电势；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；4、电势差、电势的单位都是 V,1V1J/C. 5、电势差、电势都是标量,电势的正、负表示比零电势高仍是低；电势差UAB=AB,明显,ABBA；6 电场线也可以形象地反映电场中各点电势的高低,即沿电场线的方向就是 方向；这是判定电势高低的重要手段；二、电势能 电场力做功与电势能变化的关系1、电荷在电场中具有电势能,场共同打算；电势能具有相对性, 电势能的大小由电荷和电2、电场力做功与电势变化的关系是；3、在各种电场中运算电场力做功均可以使用公式 W= , 详细运算时,q、UAB均有正负,故运算得到的 WAB也有正负；在匀强电场中仍可以用 W=qEscos 运算电功；4、电场力做功与重力做功一样,只与始末位置有关,与 无关；三、等势面1、同一等势面上任何两点间电势差为零；2、在同一等势面上如何两点间移动电荷,电场力不做功；a 由静止 确3、等势面与电场线；典型例题【例 1】如下列图, a、b 为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在 释放 ,沿电场线方向向上运动, 到 b 点速度恰好为零, 以下说法中正的是：（）A、带电质点在 a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的B、a点电势比 b 点的电势高C、带电质点在 a 点的电势能比在 b 点的电势能小D、a点的电场强度比b 点的电场强度大）【例 2】静电场中,以下说法中错误选项： （A、电场强度为零的点,电势也肯定为零B、电场强度到处相同的区域内,电势也肯定到处相同C、只在电场力作用下,正电荷肯定从电势高的地方向电势低的地方移动名师归纳总结 - - - - - - -D、沿着电场线方向,电势肯定越来越低【例 3】如下列图, a、b、c 是某电场中一条电场线上的三点,电场线的方向由a指向 c,而 b 恰好在 a、c 的正中间,三点处的电势分别为a 、b 、c ,三点处的场强大小分别为 Ea、Eb、Ec,就由此判定（）A、a >b>c第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载B、Ea>Eb>Ec C、abbcD、Ea=Eb=Ec 【例 4】如图,虚线 ab 和 c 是静电场中的三个等势面, 它们的电势分别为a、b和c,a>b>c .带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹照实线KLMN 所示,由图可知A、子从 K 到 L 的过程中,电场力做负功 B、子从 L 到 M 的 过程中,电场力做负功C、子从 K 到 L 的过程中,静电势能增加D、子从 L 到 M 的过程中,动能减小【例 5】在匀强电场中如下列图分布着 A、B、C 三点,当一个电量 q=10-5C 的正电荷从 A 点沿 AB 线移到 B 点时,电场力做功 为零；从 B 移到 C 处时,电场力做功为 1.73× 10-3J,试判定该 电场的方向,算出场强的大小；【例 6】如下列图,倾角为 30 0 的直角三角形底边长为 2L,底边处在水平位置,斜边为光滑绝缘导轨, 现在底边中点处固定一正电荷Q,让一个质量为 m 的带正电的点电荷 q 从斜面顶端滑下 （不脱离斜面）,已测点它滑到仍在斜面上的垂足 D处速度为 v,加速度为 a,方向沿斜面对下,问该质点滑到斜面底端 C 点时的速度和加速度各为多少；【例 7】如下列图, O点固定,绝缘轻细杆 l ,A 端粘有一带正电荷的小球,电量为 q,质量为 m,水平方向的匀强电场的场强为 E,将小球拉成水平后自由释放,求在最低点时绝缘杆给小球的力；【例 8】如下列图,在场强为 方形绝缘薄板；将一质量为E,方向竖直向上的匀强电场中,水平固定一块长 m,带有电荷 q 的小球,从绝缘板上方距板 h 高处以速度 v0 竖直向下抛出；小球在运动时,受名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载到大小不变的空气阻力 f 的作用,且 f<qE+mg,设小球与板碰撞时不缺失机械 能,且电量不变；求小球在停止运动前所通过的总路程 s？§ 2、电势差 电势 电势能和电场力做功 一、挑选题）1、关于电势和电势能以下说法中正确选项 A、在电场中,电势高的地方,电荷在该点具有的电势能就大 B、在电场中,电势高的地方,放在该点的电荷的电量越大,它所具有的电 势能也越大 C、在电场中的任何一点上,正电荷所具有的电势能肯定大于负电荷具有的 电势能 D、在负的点电荷所产生的电场中任何一点上,正电荷所具有的电势能肯定小于负电 荷所具有的电势能）2、如下列图, P、Q 是两个电量相等的正点电荷,它们 连线的中 点是 O,A、B 是中垂线上的两点； OA<OB,用 EA、EB、UA、UB 分 别表示 A、B 两点的场强和电势,就A、EA 肯定大于 EB,UA 肯定大于 UB UA肯定大于 UBC、EA 肯定大于 EB,UA 不肯定大于 UB 于 UBB、EA 不肯定大于 EB,D、EA 不肯定大于 EB,UA不肯定大）3、如图 AB 是某电场中的一条电场线,如将正点电荷从 A 点自由释放,沿电场线从 A 到 B 运动过程中的速度图线如下图所示,就 A、B 两点场强大小和电势高低关系是A、E A E B ; A B B、E A E B ; A BC、E A E B ; A B D、E A E B ; A B）4、一个劲度系数为 k 的绝缘材料制成的轻弹簧, 一端固定,另一端与质量为 m、带正电荷 q 的小球相连,静止在光滑绝缘水平面上,当加入图中所示的场强为 E的匀强电场后,小球开头运动,以下说法正确选项A 、球的速度为零时,弹簧伸长qE/kE B、.球作简谐振动,振幅小于qE/kC、.运动过程中,小球的机械能守恒D、.运动过程中,是电势能、动能和弹性势能相互转化）5、如下列图,带正电的空心导体球壳；A、b、c 分别为球壳名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载的外表面,球壳内和球壳内表面上的三点；就这三点的电势关系是A、abcB、abcA C、abc D、abc）6、如下列图,一光滑绝缘圆环竖直放在水平向左的匀强电场E 中,环上套一质量为 m,带正电 q 的小球, qE<mg,AC 是环在水平方向的直径,E D BD 是环在竖直方向的直径,把小球从A 点由静止释放,就 小球对环压力最大的位置在B 点 小球对环压力最大的位置C 在 BC 间某处 小球所能达到的最高点在D 点 小球所能达到的最高点在B CD 间某处A、B、C、D、）7、一个带正电的质点,电量q=2.0× 10-9C,在静电场中由 a 点移到 b 点,在这过 程 中 , 除 电 场 力 外 , 其 他 力 做 的 功 为 6.0 × 10-5J, 质 点 的 动 能 增 加 了8.0 × 10-5J,就 a、b 两点间的电势差 Ua- Ub 为A、3× 10 4V B、1× 10 4V D、7× 10 4V ）8、如下列图 ,一不带电的金属板表面光滑C、4× 10 4V ,与水平成 角放置 ,a 为固定在前上方的带电为 Q 的金属球 ,将一带电量为 qq<<Q质量为 m 的小球 b由板的最高点释放 ,在 b 沿板下滑的过程中A、始终做匀加速直线运动 ,且加速度为 a=gsin 能先增大后减小C、b 受电场力做功不为零 电场力冲量为零B、电势 D、b 受二、填空题9、如下列图虚线为电场中的一簇等势面,A、B 两等势面间A M N B 的电势差为 10V,且 A 的电势高于 B 的电势,相邻两等势面电势差相等,一个电子从电场中通过的轨迹如图中实线所示,电子 过 M点的 动能 为 8eV,它经 过 N 点时的动能为eV,电子在 M 点的电势能比 N 点的电势能10、A、B 两个带电小球, A 固定不动, B 的质量为 m 在库伦力作用下, B 球由静止开头运动,已知初始时A、B 间的距离为 L,B 的加速度为 a,经过一段时间后B 的加速度变为 a/4,此时 A、B 间的距离为；,已知此时 B 的速度为 v,就在此过程中电势能的削减量为三、运算题11、如下列图,一质量为m 的带电小球,用绝缘细线悬E 名师归纳总结 q 第 9 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载挂在水平向右的匀强电场中,静止时悬线与竖直方向成 角；判定小球带何种电荷；如已知电场强度为 E,小球带电量为 q,求小球的质量 m；如将细线突然剪断,小球做何种性质的运动？求加速度 a 的大小；12、质量为 m,带电量为 +q 的微粒在 O 点以初速 v0 与水平方向成 角射出,如图所示,微粒在运动过程中所受阻力大小恒为 f；1如在某方向加上肯定大小的匀强电场后, 能保证微粒仍沿 v0 方向做直线运动, 试求所加匀强电场的最小值；2如加上大小肯定、方向水平向左的匀强电场,仍保持微粒沿 v0 方向做直线运动,并且经过一段时间后微粒又回到 O点,求微粒回到 O 点时的速率；13、如下列图,在一两边有壁板,长为 L1m 的水平绝缘槽中,有水平向右的匀强电场；电场强度 E1.0× 10 3V/m ；槽中有一质量 mE 0.1kg,带负电荷 q2× 10 4C 的带电体（可视为质点） ,以水v0平初速 v010m/s 从槽的左端向右滑动,已知带电体与水平绝缘槽的动摩擦因数为0.2；如带电体与竖直壁的碰撞过程中L m的带负电小球,机械能不缺失、 电量也不会转变, 那么带电体在停下来之前,所通过的总路程是多少？（取g10m/s 2）14、长为 l 的绝缘细线,一端悬于O点,另一端连接一质量为名师归纳总结 置于水平向右的匀强电场中,在O点正下方钉一个钉子O已知小球受到的电场力是重力的33, 现将细线向右水平拉直后从静止释第 10 页,共 10 页放,细线遇到钉子后要使小球刚好饶钉子O 在竖直平面内作圆周运动,求OO 长度；- - - - - - -