2011高三物理二轮复习 专题二十九电场的力的性质和电场的能的性质测试.pdf

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1、物理物理 20112011 二轮复习专题二十九二轮复习专题二十九 电场的力的性质和电场的能的性质电场的力的性质和电场的能的性质1 1、一个质量为 m、带有电荷-q 的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O 端有一与轨道垂直的固定墙.轨道处于匀强电场中，场强大小为 E，方向沿 Ox 轴正向，如图 911 所示。小物图 9-1-1体以初速 v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力 f 作用，且f UBC，选 B5、如图 A-9-39-1 所示，a、b、c 是一条电场线上的三个点，电场线的方向由 a 到 c，a、A B C图 A-9-39-1b 间的距离等于 b、c 间的距离，a,b,c和

2、Ea,Eb,Ec分别表示 a、b、c 三点的电势和电场强度，可以断定Aabc BEaEbEcCabbc DEa=Eb=Ec【解析】沿电场线方向电势逐渐降低，即abc，故 A 选项正确，只有一条电场线，不能比较电场线的疏密程度，故不能确定 a、b、c 三点处的场强 Ea、Eb、Ec 的相对大小，即 B、D 选项错误；相应地ab与bc的相对大小也就不能确定。6、如图所示，虚线a、b、c 是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q 是轨迹上的两点。下列说法中正确的是A.三个等势面中，等势面a 的电势最高B.带电质点一定是从P

3、点向Q 点运动C.带电质点通过P 点时的加速度比通过Q 点时小D.带电质点通过P 点时的动能比通过Q 点时小解：先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方。由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向左下方。答案仅有 D7、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，检验电荷所受的电势能如何改变？c+aoaQbcP解：根据电场线和等势面的分布可知：试探电荷由a 点沿直线移到 O 点，电场力先作正功，再沿直线由 O 点移到 c 点的过程中，电荷沿等势面运动，电场力不作功，

4、电势能不变化，故，全过程电势能先减小后不变。8、如图所示，将一个电荷量为q=+310-10C 的点电荷从电场中的 A 点移到 B 点的过程中，克服电场力做功 610-9J。已知 A 点的电势为A=-4V，求 B 点的电势。F+AvB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B=16V。9、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=是多大？由此估算金原子核的半径是多大？解：粒子向金核靠近过程克服电场力做功，动能向

5、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EkkQ，那么粒子的最大电势能rmMv2，由于金核质量远大于粒子质量，所以2m M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=1mv2 3.01012J，2再由 E=q=kQq，得 r=1.210-14m，可见金核的半径不会大于 1.210-14m。r10、已知ABC 处于匀强电场中。将一个带电量q=-210-6C 的点电荷从 A 移到 B 的过程中，电场力做功 W1=-1.210-5J；再将该点电荷从 B 移到 C，电场力做功 W2=61

6、0-6J。已知 A 点的电势A=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 AB 电场力做负功，电势能增大，电势降低；BC 电场力做正功，电势能减小，电势升高，知B=-1VBDCAC=2V。沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的，因此AB 中点 D 的电势与 C 点电势相同，CD 为等势面，过A 做 CD 的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方。11、有一带电量 q=310-6C 的点电荷，从电场中的 A 点移到 B 点时，克服电场力做功610-4J从

7、B 点移到 C 点时电场力做功 910-4J问：AB、BC、CA 间电势差各为多少?如以 B 点电势为零，则 A、C 两点的电势各为多少?电荷在 A、C 两点的电势能各为多少?电荷在 A 点的电势能EA=qA=-310-6200 J=-610-4J电荷在 C 点的电势能Ec=qC=-310-6300 J=-910-4J12、如图 A-9-39-4 所示，虚线框内为一匀强电场，A、B、C 为该电场中的三个点，若将210-8C 的点电荷从 A 移到 B，克服电场力做功 1.210-7J，而把该电荷从 C 点移到 A点，电场力做功 3.610-7J，已知B 6V则A V，C V；在该虚线框内过 A、

8、B、C 三点画出三条电场线。图 A-9-39-4【解析】UABWAB1.2107V 6V=q 2108又因UABAB，而B6V，故A12V，UCAWCA3.6107V=-18V，q2108UCACA即CUCAA 18V 12V 6V图 A-9-35-5因在匀强电场中沿任意一条直线电势均匀降落，AC 连线上距 A 点距离为AC的 D 点处的电势必定等于 6V，B、D 为等电势点，连 BD 直线，以BD 直线为该电场中的一条等势线，根据电场线跟等势线垂直，可画出过A、B、C 的三条电场线如图 A-9-35-5 所示，由沿电场方向电势逐渐降低可以确定电场线方向。13、电量 q=-2.010-5C 的

9、电荷在匀强电场中由 A 点移动至 B 点时电场力做的功为6010-4J，若把它从 A 点移至电场中的 C 点，电场力做的功为-3010-4J，已知 A、B连线与 A、C 连线夹角为 1200，AB=9 cm，AC=4.5cm，求 A、B 两点的电势差和电场强度【解析】据题意作出示意图如图A-9-39-6 所示，得UABUACWAB6.0104V 30V5q 2.01013WAC 3.0104V 15V.q 2.0105图 A-9-35-6延长 BA 至 D，使 AD=AB2=(9.02)cm=4.5 cm由于在匀强电场中一直线上任意两点的电势差与它们之间的距离成正比，故有 CD 是等电势点，连

10、接 C 和 D，CD 即为此电场中的一条等势线，过A 作 CD 的垂线与 CD 交于 P，根据电场线和等势面(线)垂直，且指向低电势一方，故应有一条电场线沿此垂线，且场强方向由 A 指向 P，由E UAP/dAP，其中dAP AC cos300，故场强 E 的大小为E UAPAC cos300 3.8102V/m.14、如图 A-9-38-5 所示，用金属丝 AB 弯成半径 r=l m 的圆弧，但在 A、B 之间留出宽度为 d=2 cm 相对来说很小的间隙将电量q=3.1310 C 的正电荷均匀分布金属丝上，求圆心 O 处的电场强度-9图 A-9-38-5【解析】中学物理只讲点电荷场强及匀强电

11、场场强的计算方法，一个不规则带电体(如本题的缺口带电环)所产生的场强，没有现成公式可用，但可以这样想：将圆环的缺口补上，并且它的电荷密度与缺了口的环体原有电荷密度一样，这样就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可看成两个相对应的点电荷，它们产生的电场在圆心 O 处叠加后场强为零根据对称性可知，带电圆环在圆心O 处的总场强 E=0至于补上的带电小段，由题给条件可视作点电荷，它在圆心 O 处的场强 E1是可求的若题中待求场强为 E2，则由E1 E2 E 0便可求得 E2设原缺口环所带电荷的线密度为，2r d，则补上的金属小段带电量Qd，它在O 处的场强为E1kr2(2

12、rd)r2910QQd2QN/C设待求的场强为E2，由E1 E2 0可得E2 E19102N/C，负号表示E1与E2方向相反，即E2的方向向左，指向缺口。15、一条长 3l的丝线穿着两个相同的质量均为 m 的小金属环 A 和 B，将线的两端都系于同一点 O，当金属环带电后，由于两环间的静电斥力使丝线构成等边三角形，此时两环于同一水平线上，如图所示如果不计环与线的摩擦，两环各带多少电荷量？【解析】因为两个小环完全相同，它们的带电情况可以认为相同，令每环电荷电量为q，既是小环，可视为点电荷。斥开后如图所示，取右面环 B 为研究对象，且注意到同一条线上的拉力 F1大小相等，则右环受力情况如图，其中库

13、仑斥力F 沿电荷连线向右，根据平衡条件：竖直方向有F1cos30 mg水平方向有F1 F1sin30 F kq2l23mgl2两式相除得，所以q 23kq3mgl2.k16、在光滑水平面上的 O 点系一长为l的绝缘细线，线的另一端系一质量为 m、带电量为 q 的小球。如图 A-9-38-8 所示当沿细线方向加上场强为E 的匀强电场后，小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度 v0，使小球在水平面上开始运动。若 v0很小，则小球第一次回平衡位置所需时间为【解析】因为 v0很小，此题等效为只在电场中在水平面上做单摆运动，第一次回到平T衡位置时间t 2图 A-9-38-8F电EqL代入有t，初位置等效最低点g等g等mmml.Eq