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1、静电场第一讲 电场力的性质一、 电荷及电荷守恒定律1019C,全部带电体的电荷量都等于的整数倍。、使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种:摩擦起电;接触带电;感应起电。、电荷既不能创建,也不能歼灭,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,在转移的过程中,电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。二、点电荷假如带电体间的间隔 比它们的大小大得多,带电体便可看作点电荷。三、库仑定律、内容:在真空中两个点电荷之间互相作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的间隔 的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。、公式:109Nm22、适用条件:真空中;点电荷。四、电场强度、电
2、场:带电体四周存在的一种物质,由电荷激发产生,是电荷间互相作用的介质。只要电荷存在,在其四周空间就存在电场。电场具有力的性质和能的性质。、电场强度:定义:放入电场中某点的摸索电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。它描绘电场的力的性质。,取决于电场本身,及、无关,适用于一切电场;,仅适用于点电荷在真空中形成的电场。方向:规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向一样。多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。在电场的某一区域里,假如各点的场强的大小和方向都一样,这个区域里的电场中匀强电场。五、电场线、概念:为了形象地描绘
3、电场,人为地在电场中画出的一系列从正电荷动身到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一样,这些曲线叫电场线。它是人们探讨电场的工具。、性质:电场线起自正电荷或来自无穷远,终止于电荷或伸向无穷远;电场线不相交;电场线的疏密状况反映电场的强弱,电场线越密场强越强,匀强电场的电场线是间隔 相等的平行直线;静电场中电场线不闭合在变更的电磁场中可以闭合;电场线是人为引进的,不是客观存在的;电场线不是电荷运动的轨迹。重难点打破一、库仑定律的适用条件库仑定律的适用条件是真空中的点电荷。点电荷是一志向化模型,当带电体间的间隔 远远大于带电体的自身大小时,可以视其为点电荷而运用库仑定律,另
4、外,两个带电的导体球,当不考虑导体一的电荷由于互相作用而重新分布的影响时即仍看成匀称带电球,可看作点电荷,电荷之间的间隔 就为两球心之间的间隔 。当两较大的金属球间隔 较近时,由于异种电荷互相吸引、同种电荷互相排挤,使电荷的分布发生变更,电荷间的间隔 不再是两球心间的间隔 。二、电场、电场强度及其理解只要有电荷存在,电荷四周就存在电场。电场是电场力赖以存在的媒介,是客观存在的一种物质。电场作为物质的最根本的性质表如今对放入其中的电荷有力的作用,描绘这一属性的物理量就是电场强度。电场强度的定义采纳比值定义法:将带电量为的点电荷放入电场中的某点,假如点电荷受到的力电场力为,那么该点的电场强度为,电
5、场强度的单位是,规定其方向及正电荷在该点的受力方向一样。因此,电场强度的意义是描绘电场强弱和方向的物理量。是电场强度的定义式。电场中某点的电场强度是一个预先确定的量,人们为了知道、测量这个值,在此处放入一个检验电荷,看它受到的电场力等于多少,由此可以得也这个值,因此仅仅起到一个“测量工具的作用,“测量工具不能确定被测量值的大小。电场中某点的电场强度,只要电场本身不变,该点的电场强度就是一个确定的值,及检验电荷的大小,或放不放检验电荷无关,决不能理解为“及成正比,而及成反比。点电荷的电场:就是点电荷在空间距为处激发的电场强度。方向:假如是正电荷,在及该点连线上,指向背离的方向;假如是负电荷,在及
6、该点的连线上,指向的方向。同时要留意以下几点:在距为处的各点组成一个球面电场强度的大小相等,但方向不同,即各点场强不同。是点电荷激发的电场强度计算公式,是由推导出来的,是电场强度的定义,适用于一切电场,而只适用于点电荷激发的电场。匀强电场:在电场中,假如各点的电场强度的大小都一样,这样的电场电匀强电场,匀强电场中电场线是间距相等且互相平行的直线。是场强及电势差的关系式,只适应于匀强电场。电场强度及电场力的区分电场强度电场力区别反映电场的力的性质;其大小仅由电场本身确定;其方向仅由电场本身确定,规定其方向及正电荷在电场中的受力方向一样。仅指电荷在电场中的受力;其大小由放在电场中的电荷和电场共同确
7、定;正电荷受力方向及电场方向一样,负电荷受力方向及电场方向相反。联络例:如下图,在一个电场中的、四个点分别引入摸索电荷时,电荷所受的电场力跟引入的电荷电量之间的函数关系,以下说法正确的选项是、这电场是匀强电场;、四点的电场强度大小关系是;、这四点的场强大小关系是;、无法比较值大小。三、电场线、 电场线及运动轨迹电场线是为形象地描绘电场而引入的假想曲线,规定电场线上每点的切线方向沿该点场强的方向,也是正电荷在该点受力产生加速度的方向负电荷受力方向相反。运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,每项迹上每点的切线方向淡粒子在该点的速度方向。在力学的学习中我们就已经知道,物体运动速度的方向和它的加速
8、度的方向是两回事,不肯定重合。因此,电场线及运动轨迹不能混为一谈,不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有当电荷只受电场力,电场线是直线,且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上,运动轨迹才和电场线重合。、电场线的疏密及场强的关系根据电场线画法的规定,场强大处电场线密,场强小处电场线疏。因此根据电场线的疏密就可以比较场强的大小。例:关于电场线的以下说法中正确的选项是、电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向一样;、沿电场线方向,电场强度越来越小;、电场线越密的地方,同一摸索电荷所受的电场力就越大;、在电场中,顺着电场线挪动电荷,电荷受到的电场力大小恒定。例:某静电场中电场
9、线如下图,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图虚线所示由运动到,以下说法正确的选项是、粒子必定带正电荷;、粒子在点的加速度大于它在点加速度;、粒子在点的加速度小于它在点加速度;、粒子在点的动能小于它在点的动能。四、电场的叠加、所谓电场的叠加就是场强的合成,遵守平行四边形定那么,分析合场强时应留意画好电场强度的平行四边形图示。在同一空间,假如有几个静止电荷同时在空间产生电场,如何求解空间某点的场强的大小呢?根据电场强度的定义式和力的独立作用原理,在空间某点,多个场源电荷在该点产生的场强,是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和,这就是电场的迭加原理。、等量异种、等量同种点电荷的
10、连线和中垂线上场强的变更规律。等量异种点电荷的连线之间,中点场强最小;沿中垂线从中点到无限远处,电场强度渐渐减小;等量同种点电荷的连线之间,中点场强最小,且肯定等于零。因无限远处场强为零,那么沿中垂线从中点到无限远处,电场强度先增大后减小,中间某位置必有最大值。等量异种点电荷连线和中垂线上关于中眯对称处的场强一样;等量同种电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反。五、静电感应静电屏蔽、静电感应:把金属导体放在外电场中,由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动,使导体的两个端面出现等量的异种电荷,这种现象叫静电感应。、静电平衡:发生静电感应的导体两端面感应出的等异种电荷形成一附
11、加电场,当附加电场及外电场的合场强为零时即的大小等于的大小而方向相反,自由电子的定向挪动停顿,这时的导体处于静电平衡状态。、处于静电平衡状态的导体具有以下特点导体内部的场强及的合场强到处为零,内;整个导体是等势体,导体的外表是待势面;导体外部电场线及导体外表垂直,外表场强不肯定为零;净电荷只分布在导体外外表上,且及导体外表的曲率有关。、静电屏蔽由于静电感应,可使金属网罩或金属壳内的场强为零。遮拦住了外界电场对它们内部的影响这种现象叫静电屏蔽。例:如下图,在程度放置的光滑金属板中点的正上方,有带正电的点电荷,一外表绝缘带正电的金属小球可视为质点,且不影响原电场,自左向右以初速向右运动,那么在运动
12、过程中、小球先做减速后加速运动;、小球做匀速直线运动;、小球受到的电场力的冲量为零;、小球受到的电场力对小球做功为零。六、带电体的平衡、解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法及解决力学中平衡问题的方法是一样的,都是根据共点力平衡条件求解,所不同的只是在受力分析列平衡方程时,肯定要留意考虑电场力。、解决带电体在电场中平衡问题的一般步骤:确定探讨对象;分析探讨对象的受力状况,并画出受力图。据受力图和平衡条件,列出平衡方程;解方程。例:一条长的丝线穿着两个一样的质量均为的小金属环和,将线的两端都系于同一点,当金属环带电后,由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角形,此时两环处于同一程度线上,假如不
13、计环及线的摩擦,两环各带多少电量?第二讲电场能的性质一、电势、电势差、电势差电荷在电场中由一点移到另一点时,电场力所做的功跟它的电荷量的比值,叫做、两点间的电势差。电场中、两点间的电势差在数值上等于单位正电荷从点挪动到点过程中电场力所做的功。即:。电势差是标量,有正负,无方向。、间电势差;、间电势差。明显。电势差的值及零电势的选取无关。在匀强电场中,为电场中某两点间的电势差,为这两点在场强方向上的间隔 。、电势假如在电场中选取一个参考点零电势点,那么电场中某点跟参考点间的电势差,就叫做该点的电势。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点挪动到参考点零电势点时,电场力所做的功。电势是标量,有
14、正负,无方向。谈到电势时,就必需注明参考点零势点的选择。参考点的位置可以随意选取,当电荷分布在有限区域时,常取无限远处为参考点,而在事实上,常取地球为标准。一般来说,电势参考点变了,某点的电势数值也随之变更,因此电势具有相对性。同时,电势是反映电场能的性质的物理量,跟电场强度反映电场的力的性质一样,是由电场本身确定的,对确定的电场中的某确定点,一旦参考点选定以后,该点的电势也就确定了。沿着电场线的方向电势越来越低,逆着电场线的方向,电势越来越高。电势的值及零电势的选取有关,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。当存在几个“场源时,某处合电场的电势等于各“场源的电场在此处的电
15、势的代数和。二、电势能、电荷在电场中具有的势能叫做电势能。严格地讲,电势能属于电场和电荷组成的系统,习惯上称作电荷的电势能。、 电势能是相对量,电势能的值及参考点的选取有关。电势为零的点,电势能为零。、 电势能是标量,有正负,无方向。三、电场力做功及电荷电势能的变更电场力对电荷做正功时,电荷的电势能削减;电场力对电荷做负功时,电荷的电势能增加。电势能增加或削减的数值等于电场力做功的数值。电荷在电场中随意两点间挪动时,它的电势能的变更量是确定的,因此挪动电荷做功的值也是确定的,所以,电场力挪动电荷所做的功,及挪动的途径无关。这及重力做功非常相像。留意:不管是否有其它力做功,电场力做功总等于电势能
16、的变更。四、等势面电场中电势相等的面叫等势面。它具有如下特点:() 等势面肯定跟电场线垂直;() 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面;() 随意两等势面都不会相交;() 电荷在同一待势面上挪动,电场力做的功为零;() 电场强度较大的地方,等差等势面较密;等势面是人们虚拟出来形象描绘电场的工具,不是客观存在的。五、等势面及电场线的关系、 电场线总是及等势面垂直,且总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。、 假设随意相邻等势面间电势差都相等,那么等势面密处场强大,等势面疏处场强小。、 沿等到势均力敌面挪动电荷,电场力不做功,沿电场线挪动电荷,电场力肯定做功。、 电场线和等势面都是人们
17、虚拟出来形象描绘电场的工具。、 在电场中随意两等势面永不相交。六、电势及电场强度的关系、 电势反映电场能的特性,电场强度反映电场力的特性。、 电势是标量,具有相对性,而电场强度是矢量,不具有相对性。两者叠加时运算法那么不同。电势的正、负有大小的含义,而电场强度的正、负仅表示方向,并不表示大小。、 电势及电场强度的大小没有必定的联络,某点的电势为零,电场强度可不为零,反之亦然。、 同一摸索电荷在电场强度大处,受到的电场力大,但正电荷在电势高处,电势能才大,而负电荷在电势高处电势能反而小。、 电势和电场强度都由电场本身的因素确定的,及摸索电荷无关。、 在匀强电场中有关系式。七、对公式的理解及应用公
18、式反映了电场强度及电势差之间的关系,由公式可知:电场强度的方向就是电势降低最快的方向。公式的应用只适用于匀强电场,且应留意的含义是表示某两点沿电场线方向上的间隔 。由公式可得结论:在匀强电场中,两长度相等且互相平行的线段的端点间的电势差相等。为线段及电场线的夹角,L为线段的长度;对于非匀强电场,此公式可以用来定性分析某些问题,如在非匀强电场中,各相邻等势面的电势差为肯定值时,那么有E越大处,d越小,即等势面越密。重难点打破一、推断电势上下 1、利用电场线方始终推断,沿电场线方向电势渐渐降低。假设选择无限远处电势为零,那么正电荷形成的电场中,空间各点的电势皆大于零;负电荷形成的电场中空间各点电势
19、皆小于零。2、利用来推断,将、q的正负代入计算,假设0那么,假设0那么。例1:如下图,虚线方框内为一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点,12V,C,试在该方框中作出该电场的示意图即画出几条电场线,并要求保存作图时所用的协助线用虚线表示。假设将一个电子从点移到点,电场力做多少电子伏的功?二、电场力做功的计算、由公式计算,但在中学阶段,限地数学根底,要求式中为恒力才行,所以,这种方法有局限性,此公式只合适于匀强电场中,可变形为,式中为电荷初末位置在电场方向上的位移。、由电场力做功及电势能变更关系计算,对任何电场都适用。、用来计算。一般又有两种处理方法:带正、负号运算:根据符号规那么把所挪动的电
20、荷的电荷量和挪动过程的始、终两点的电势差的值代入公式进展教化处,根据计算所得W值的正、负来推断是电场力做功还是抑制电场力做功。其符号规那么是:所挪动的电荷 假设为正电荷,那么q取正值;假设挪动过程的始点电势高于终点电势,那么取正值。2用肯定值运算:公式W中的q和都取肯定值,即W。采纳这种处理方法只能计算在电场中挪动电荷所做功的大小。要想知道挪动电荷过程中是电场力做功还是抑制电场力做功,还需利用力学学问进展推断。推断的方法是:在始、终两点之间画出表示电场线方向、电荷所受电场力方向和电荷挪动方向的矢量线、和,假设及的夹角小于,那么是电场力做正功。、由动能定理计算,。例2:如下图,倾角为30o的直角
21、三角形底边长为,放置在竖直平面内,底边处于程度位置,斜边为光滑绝缘导轨。如今底边中点处固定一正点电荷电荷量为,让一质量为、电荷量为的带负电的质点,从斜面顶端沿斜轨滑下,滑到斜边的垂足时速度为,那么质点滑究竟边底端点时的速度和加速度各是多大?例:如下图,在粗糙程度面上固定一点电荷,在点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物体,小物体在形成的电场中运动到点静止,那么从点运动到的过程中、小物体所受电场力渐渐减小;、小物体具有的电势能渐渐减小;、点的电势肯定高于点的电势;、小物体电势能变更量的大小肯定等于抑制摩擦力做的功。第三讲带电粒子在电场中的运动一、电容器、电容、 电容器:两个彼此绝缘又互相靠近的导体
22、可构成一个电容器。、 电容 物理意义:表示电容器包容电荷的本事。定义:电容器所带的电荷量一个极板所带电量的肯定值及两个极板间的电势差的比值叫做电容器的电容。定义式:,对任何电容器都适用,对一个确定的电容器,电容是一个确定的值,不会随电容器所带电量的变更而变更。、常见电容器有:纸质电容器,电解电容器,可变电容器,平行板电容器。电解电容器连接时应留意其“、“极。二、平行板电容器平行板电容器的电容平行板电容器的电容及两板正对面积成正比,及两板间间隔 成反比,及介质的介电常数成正比。是确定式,只对平行板电容器适应。带电平行板电容器两极板间的电场可认为是匀强电场,。三、带电粒子在电场中加速带电粒子在电场
23、中加速,假设不计粒子的重力,那么电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的增量。1、在匀强电场中:、在非匀强电场中:四、带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直于匀强电场的场强方向进入电场后,做类平抛运动。垂直于场强方向做匀速直线运动:,。平行于场强方向做初速度为零的匀加速直线运动:,侧移间隔 :,偏转角:。五、示波管的原理示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,管内抽成真空。假如在偏转电极上加扫描电压,同时在偏转电极上加所要探讨的信号电压,其周期及扫描电压的周期一样,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变更的图线。重难点打破一、平行板电容器动态分析这类问题的关键在于弄清哪些是变量,哪些是不变量,在变量
24、中哪是自变量,哪是因变量。同时应留意理解平行板电容器演示试验中现象的本质。一般分两种根本状况:、电容器两极板电势差保持不变。即平行板电容器充电后,接着保持电容器两极板及电池两极相连接,电容器的、变更时,将引起电容器的、的变更。、电容器的带电量保持不变。即平行板电容器充电后,切断及电源的连接,使电容器的、变更时,将引起电容器的、的变更。进展探讨的物理根据主要是三个:平行板电容器的电容及极板间隔 、正对面积、电介质的介电常数间的关系:平行板电容器内部是匀强电场,。电容器每个极板所带电量。例:如下图,、为平行金属板,两板相距为,分别及电源两板相连,两板的中央各有一个小孔和。今有一带电质点,自板上方相
25、距为的点由静止自由下落、在同一竖直线上,空气阻力忽视不计,到达孔时速度恰好为零,然后沿原路返回。假设保持两极板间的电压不变,那么、把板向上平移一小段间隔 ,质点自点自由下落后仍能返回。、把板向下平移一小段间隔 ,质点自点自由下落后将穿过孔接着下落。、把板向上平移一小段间隔 ,质点自点自由下落后仍旧返回。、把析向下平移一小段间隔 ,质点自点自由下落后将穿过孔接着下落。二、带电粒子在匀强电场中的运动如选用动能定理,那么要分清有哪些力做功?做正功还是负功?假设电场力是变力,那么电场力的功必需用来计算,如选用能量守恒定律,那么要分清有哪些形式的能变更?怎样变更?能量守恒的表达形式有:初态末态的总能量相
26、等,即初末;某些形式的能量削减肯定有其他形式的能增加。且减增;解题的根本思路是:先分析受力状况,再分析运动状态和运动过程平衡、加速或减速,是直线运动还是曲线运动,然后选取用恰当的规律牛顿运动定律、运动学公式;功能关系解题。对带电粒子进展受力分析时应留意的事项:要驾驭电场力的特点。电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关,还跟带电粒子的电性和电荷量有关。在匀强电场中,同一带电粒子所受电场力到处是恒力;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。是否考虑重力要根据状况而定。、根本粒子:如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的示意外,一般都不考虑重力但不能忽视质量。
27、、带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确示意外,一般都不能忽视重力。例:两平行金属板相距为,电势差为,一电子质量为,电荷量为,从点沿垂直于极板方向射也,最远到达点,然后返回,如下图,那么此电子具有的初动能是、; 、; C、; D、。例3:如下图,一个质量为m、带电量为q的微粒,从A点以初速度V0竖直向上射入程度匀强电场,微粒通过B时的速度为0,方向程度向右,求电场强度E及A、B两点的电势差U。集训专题 静电场 1(2021吉林模拟)两个分别带有电荷量Q和3Q的一样金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.两小球互相接触后将其固定间隔 变为,那么两球
28、间库仑力的大小为()FF F D12F解析:两带电金属球接触后,它们的电荷量先中和后均分,由库仑定律得:F,F.联立得FF,C选项正确答案:C2(2021南通模拟)如图1所示,匀强电场E的区域内,在O点放置一点电荷、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点,平面及电场平行,平面及电场垂直,那么以下说法中正确的选项是 Ab、d两点的电场强度一样Ba点的电势等于f点的电势C点电荷q在球面上随意两点之间挪动时,电场力肯定做功D将点电荷q在球面上随意两点之间挪动时,从a点挪动到c点电势能的变更量 肯定最大解析:b、d两点的场强为Q产生的场及匀强电场E的合场强,由对称可知,其大小相等,方向不同,A错误
29、;a、f两点虽在Q所形电场的同一等势面上,但在匀强电场E中此两点不等势,故B错误;在面上各点电势一样,点电荷q在面上挪动时,电场力不做功,C错误;从a点移到c点,Q对它的电场力不做功,但匀强电场对q做功最多,电势能变更量肯定最大,故D正确答案:D3如图2所示,一质量为m、带电荷量为q的物体处于场强按EE0(E0、k均为大于零的常数,取程度向左为正方向)变更的电场中,物体及竖直墙壁间的动摩擦因数为,当t0时刻物体处于静止状态假设物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空间和墙面均足够大,以下说法正确的选项是()A物体开始运动后加速度先增加、后保持不变B物体开始运动后加速度不断增大C经过时间t
30、,物体在竖直墙壁上的位移达最大值D经过时间t,物体运动速度达最大值解析:物体运动后,开始时电场力不断减小,那么弹力、摩擦力不断减小,所以加速度不断增加;电场力减小到零后反向增大,电场力及重力的合力始终增大,加速度也不断增大,B正确;经过时间t后,物体将脱离竖直墙面,所以经过时间t,物体在竖直墙壁上的位移达最大值,C正确答案:4如图3所示,两平行金属板竖直放置,板上A、B两孔正好程度相对,板间电压为500 V一个动能为400 的电子从A孔沿垂直板方向射入电场中经过一段时间电子分开电场,那么电子分开电场时的动能大小 A900 B500 C400 D100 5平行板电容器的两极板A、B接于电源两极,
31、两极板竖直、平行正对,一带正电小球悬挂在电容器内部,闭合电键S,电容器充电,悬线偏离竖直方向的夹角为,如图4所示,那么以下说法正确的选项是()A保持电键S闭合,带正电的A板向B板靠近,那么减小B保持电键S闭合,带正电的A板向B板靠近,那么增大C电键S断开,带正电的A板向B板靠近,那么增大D电键S断开,带正电的A板向B板靠近,那么不变6(2021黄冈模拟)如图5所示,、为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为r,将带等电荷量的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于对称,q 及O点的连线和夹角为30,以下说法正确() AA、C两点的电势关系是AC BB、D两点的电势关系是BD CO点的场强大小为
32、 DO点的场强大小为 解析:由等量异种点电荷的电场分布和等势面的关系可知,等量异种点电荷的连线的中垂线为一条等势线,故A、C两点的电势关系是AC,A对;空间中电势从左向右渐渐降低,故B、D两点的电势关系是BD,B错;q点电荷在O点的场强及q点电荷在O点的场强的大小均为,方向及方向向上和向下均成60的夹角,合场强方向向右,根据电场的叠加原理知合场强大小为,C对D错 答案:7 (2021启东模拟)如图6所示,粗糙程度匀称的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,此时速度为v2(v2v1)假设小物体电荷量保持不变,那么()A小
33、物体上升的最大高度为 B从N到M的过程中,小物体的电势能渐渐减小C从M到N的过程中,电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中,小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小解析:因为,M、N两点位于同一等势面上,所以从M到N的过程中,电场力时小物体先做正功再做负功,电势能先减小后增大,B、C错误;因为小物体先靠近正点电荷后远离正点电荷,所以电场力、斜面压力、摩擦力都是先增大后减小,D正确;设小物体上升的最大高度为h,摩擦力做功为W,在上升过程、下降过程根据动能定理得W012,W22,联立解得h,A正确答案:8如图7所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不行伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,
34、另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,那么 ()A小球带负电 B电场力跟重力平衡C小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小 D小球在运动过程中机械能守恒解析:由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动,速率不变更,由动能定理,外力做功为零,绳子拉力不做功,电场力和重力做的总功为零,所以电场力和重力的合力为零,电场力跟重力平衡,B正确由于电场力的方向及重力方向相反,电场方向又向上,所以小球带正电,A不正确小球在从a点运动到b点的过程中,电场力做负功,由功能关系得,电势能增加,C不正确在整个运动过程中,除重力做功外,还有电场力做功,小球在运动过程中机械能
35、不守恒,D不正确答案:B9(北京西城)在光滑的绝缘程度面上,有一个正方形,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图8所示假设将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线往复运动粒子从b点运动到d点的过程中()A先做匀加速运动,后做匀减速运动 B先从高电势到低电势,后从低电势到高电势C电势能及机械能之和先增大,后减小 D电势能先减小,后增大解析:这是等量同种电荷形成的电场,根据这种电场的电场线分布状况,可知在直线上正中央一点的电势最高,所以B错误正中央一点场强最小等于零,所以A错误负电荷由b到d先加速后减速,动能先增大后减小,那么电势能先减小后增大,但总和不变,所以C错误,D
36、正确 答案:D10.(2021石家庄模拟)如图9所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中程度放置,M、N为板间同一电场线上的两点,一带电粒子(不计重力)以速度经过M点在电场线上向下运动,且未及下板接触,一段时间后,粒子以速度折回N点,那么()A粒子受电场力的方向肯定由M指向N B粒子在M点的速度肯定比在N点的大C粒子在M点的电势能肯定比在N点的大 D电场中M点的电势肯定高于N点的电势11如图10所示,光滑绝缘直角斜面固定在程度面上,并处在方向及面平行的匀强电场中,一带正电的物体在电场力的作用下从斜面的底端运动到顶端,它的动能增加了,重力势能增加了.那么以下说法正确的选项是()A电场力所做的功
37、等于 B物体抑制重力做的功等于C合外力对物体做的功等于 D电场力所做的功等于解析:物体沿斜面对上运动的过程中有两个力做功,电场力做正功,重力做负功,根据动能定理可得:由重力做功及重力势能变更的关系可得,由上述两式易得出A错误,B、C、D正确答案:12如图11所示,匀强电场中有a、b、c三点在以它们为顶点的三角形中,a30、c90,电场方向及三角形所在平面平行a、b和c点的电势分别为(2)V、(2)V和2 V该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为 ()A (2)V、(2)VB0 V、4 VC(2)V、(2) VD0 V、2 V解析:如图,根据匀强电场的电场线及等势面是平行等间距排列,且电场线及等
38、势面到处垂直,沿着电场线方向电势匀称着陆,取的中点O,即为三角形的外接圆的圆心,且该点电势为2 V,故为等势面,为电场线,方向为方向, V,2,故2 V,N点电势为零,为最小电势点,同理M点电势为4 V,为最大电势点B项正确 答案:B13(8分)(2021蚌埠模拟)两个正点电荷Q1Q和Q24Q分别置于固定在光滑绝缘程度面上的A、B两点,A、B两点相距L,且A、B两点正好位于程度放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处,如图12所示 (1)现将另一正点电荷置于A、B连线上靠近A处静止释放,求它在连线上运动过程中到达最大速度时的位置离A点的间隔 (2)假设把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放,
39、它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P处试求出图中和连线的夹角.解析:(1)正点电荷在A、B连线上速度最大处对应当电荷所受合力为零(加速度最小),设此时间隔 A点为x,即解得x.(2)假设点电荷在P点处所受库仑力的合力沿方向,那么P点为点电荷的平衡位置,那么它在P点处速度最大,即此时满意即得:.14(10分)如图13所示,为竖直放在场强为E104 的程度匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的部分是半径为R的半圆形轨道,轨道的程度部分及其半圆相切,A为程度轨道上的一点,而且R0.2 m,把一质量m0.1 、带电荷量q1104 C的小球放在程度轨道的A点由静止开始释放,小球在轨道的内侧运动(g取1
40、0 2)求:(1)小球到达C点时的速度是多大? (2)小球到达C点时对轨道压力是多大?(3)假设让小球平安通过D点,开始释放点离B点至少多远?解析:(1)由A点到C点应用动能定理有:(R)2,解得:2 (2)在C点应用牛顿第二定律得:,得3 N,由牛顿第三定律知,小球在C点对轨道的压力为3 N.(3)小球要平安通过D点,必有.,设释放点距B点的间隔 为x,由动能定理得:2R2以上两式联立可得:x0.5 m.答案:(1)2 (2)3 N(3)0.5 m15(10分)半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在程度向右的匀强电场,如图14所示珠子所受静电力是其
41、重力的倍,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,求:(1)珠子所能获得的最大动能是多少?(2)珠子对圆环的最大压力是多少?解析:(1)设、的合力F合及竖直方向的夹角为,因,所以,那么,那么珠子由A点静止释放后在从A到B的过程中做加速运动,如下图由题意知珠子在B点的动能最大,由动能定理得(1),解得.(2)珠子在B点对圆环的压力最大,设珠子在B点受圆环的弹力为,那么F合(2),即F合.,由牛顿第三定律得,珠子对圆环的最大压力为.16(12分)如图15所示,在程度方向的匀强电场中有一外表光滑、及程度面成45角的绝缘直杆,其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一质量为500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑,小环分开杆后正好通过C端的正下方P点(g取10 2)求:(1)小环分开直杆后运动的加速度大小和方向;(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小;(3)小环运动到P点的动能 解析:(1)小环在直杆上的受力状况如下图由平衡条件得:4545,得,分开直杆后,只受、作用,那么F合 ,ag10 214.1 2,方向及杆垂直斜向右下方(2)设小环在直杆上运动的速度为v0,离杆后经t秒到达P点,那么竖直方向:hv045t2,程度方向:v045tt20,解得:v0 2 (3)由动能定理得:02可得:025 J.答案:(1)14.1 2,垂直于杆斜向右下方(2)2 (3)5 J
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