高考物理电场复习_好题讲解.ppt

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1、电场电场专题一专题一 库仑定律库仑定律例例1.如图所示，两个完全相同的，带电量也相同的小球如图所示，两个完全相同的，带电量也相同的小球A，B分别固定在两处，二球间作用力为分别固定在两处，二球间作用力为F,用一个不带电的用一个不带电的大小完全相同的小球大小完全相同的小球C先和先和A接触接触,再与再与B接触接触,然后移去然后移去C,则则A、B间的作用力变为间的作用力变为:A.F/2 B.F/4 C.F/8 D.3F/8 E.4F/9 F.0ABC答：答：C DABC用一个不带电的大小完全相同的小球用一个不带电的大小完全相同的小球C和和A、B反复接触反复接触,然后移去然后移去C,则则A、B间的作用力

2、变为间的作用力变为:答：答：E F规律小结规律小结:两个完全相同的带电小球接触两个完全相同的带电小球接触电量再分配原则电量再分配原则:(1)同种电荷小球接触同种电荷小球接触:q1=q2=(q1+q2)/2(2)异种电荷小球接触异种电荷小球接触:q1=q2=|q1-q2|/2例例2.如图所示，两个点电荷，电量分别为如图所示，两个点电荷，电量分别为q1=410-9C和和q2=-910-9C,两者两者固定固定于相距于相距r=20cm的的ab两点上两点上.有一个有一个点电荷点电荷q3放在放在ab连线上并保持静止连线上并保持静止,该点电荷所处位置是该点电荷所处位置是:A.距距a点内侧点内侧8cm处处 B

3、.距距a点外侧点外侧40cm处处 C.距距b点外侧点外侧20cm处处 D.无法判断无法判断abq1q2答：答：B在在两个固定的点电荷的连线上引入第三个电荷并保持平衡两个固定的点电荷的连线上引入第三个电荷并保持平衡有以下规律有以下规律:规规 律律 小小 结结(1).若若两个固定电荷为两个固定电荷为异种异种电荷电荷,则第三个电荷在连线上则第三个电荷在连线上靠近靠近电量小电量小的固定电荷的的固定电荷的外侧外侧.(2).若若两个固定电荷为两个固定电荷为同种同种电荷电荷,则第三个电荷在连线之则第三个电荷在连线之间靠近间靠近电量小电量小的固定电荷的的固定电荷的内侧内侧.(3).第三个电荷的第三个电荷的电性

4、电性及及电量电量与平衡位置与平衡位置无关无关例例3.如图所示，两个大小相同的小球带有同种电荷如图所示，两个大小相同的小球带有同种电荷,质量质量分别为分别为m1和和m2,带电量分别为带电量分别为q1和和q2,用长均为用长均为L的绝缘细的绝缘细线悬挂后线悬挂后,因静电力排斥而使两悬线张开因静电力排斥而使两悬线张开,分别与铅垂线方分别与铅垂线方向成夹角向成夹角 1和和 2,若若 1 2,则下列说法正确的是则下列说法正确的是:A.q1一定等于一定等于q2 B.m1一定大于一定大于m2 C.一定满足一定满足q1/m1=q2/m2 D.必需同时满足必需同时满足q1=q2,m1=m2 答：答：B 1 2q1

5、,m1q2,m2 规规 律律 小小 结结决定决定 1与与 2的大小关系的仅与质量的大小关系的仅与质量m1和和m2有关有关,与带电量与带电量q1和和q2无关无关.若若 1m2 例例4。如图所示如图所示,三个自由点电荷三个自由点电荷q1,q2,q3，在一直线上，在一直线上,r1:r 2=1:2.每个电荷受的静电力的合力为零而保持静止每个电荷受的静电力的合力为零而保持静止,已已知知q1带正电带正电,由此可判断三个电量之比由此可判断三个电量之比 q1:q2:q3=_.r1r 2+q1q2q39:-4:36三三个自由点电荷在一直线上能保持平衡状态有以下规律个自由点电荷在一直线上能保持平衡状态有以下规律:

6、规规 律律 小小 结结(1).两个相邻电荷必为两个相邻电荷必为异种异种电荷电荷,即为即为“+”,“-”,“+”排列排列.或为或为“-”,“+”,“-”排列排列.(2).中间电荷的电量为三个电荷中电量的中间电荷的电量为三个电荷中电量的最小值最小值.(3).中间电荷的位置在靠近两端电荷中中间电荷的位置在靠近两端电荷中电量较小电量较小的电荷一的电荷一侧侧.(4).三个电荷的电量关系三个电荷的电量关系:(5).口诀口诀:“三点共线三点共线,两同夹异两同夹异,两大夹小两大夹小,近小远大近小远大”例例5.如图所示如图所示,一根放在水平面上的光滑玻璃管一根放在水平面上的光滑玻璃管,内部有两内部有两个完全相同

7、的弹性金属小球个完全相同的弹性金属小球A,B.分别带电量为分别带电量为9Q和和-Q.从从相距相距r位置静止释放位置静止释放,释放时释放时A球的加速度为球的加速度为a1,两小球再次两小球再次相距相距r时时A的加速度为的加速度为a2.则则a1:a2为多少为多少?答：答：a1:a2=9:16BAr例例6.如图所示如图所示,把质量为把质量为mA=2g的带的带正电的小球正电的小球A用绝缘细用绝缘细线悬挂线悬挂,若将带电量为若将带电量为Q=-410-6 C的带电小球的带电小球B靠近靠近A,当当两个带电小球在同一高度相距两个带电小球在同一高度相距r=30cm时时,细线与竖直方向细线与竖直方向成成=45角角.

8、求求(1)B球受到的库仑力大小球受到的库仑力大小.(2)A球的带电量球的带电量qABqQr 答：答：(1)FB=210-2 N (2)qA=510-8 C例例7.如图所示如图所示,两个质量都为两个质量都为m=30g,电量电量q=610-7 C的相的相同小球同小球A,B.可穿在光滑斜杆上滑动可穿在光滑斜杆上滑动,=37,如将小球从斜如将小球从斜杆底端杆底端O点由点由静止开始释放静止开始释放,求求(1)两球速度最大时两球速度最大时,A,B距距O点的距离点的距离r为多大为多大?(2)此时此时A,B球对斜杆的压力球对斜杆的压力N为多大为多大?ABO 答：答：(1)r=7.5cm (2)N=0.5N例例

9、8.如图所示如图所示,两个大小相同的小球两个大小相同的小球A,B带有同种电荷带有同种电荷,质质量分别为量分别为mA和和mB,分别用长为分别用长为L绝缘细线悬挂于绝缘细线悬挂于O点点,B球球靠在光滑绝缘的竖直墙上靠在光滑绝缘的竖直墙上,因静电力排斥而使因静电力排斥而使A球的悬线球的悬线张开张开,平衡时两球相距为平衡时两球相距为d.求求(1)此时拉此时拉A球的细线上的拉球的细线上的拉力力FA.及及A球受的库仑力球受的库仑力F 库库(2)此时此时B球对墙的压力球对墙的压力N,拉拉B 球的细线上的拉力球的细线上的拉力FB.(3)要使两球相距为要使两球相距为d/2,可可采取哪些采取哪些措施措施?答：答：

10、(1)FA=mAg F库库=mAg d/LOABLdL(2)N=mAgdL2-d2/4/L2 FB=mBg+mAgd2/2L2(3)L=L/8;或或 mA=8mA;或或qA=qA/8;或或qB=qB/8例例9.如图所示如图所示,质量均为质量均为m的的A、B、C三小球都静止在光滑三小球都静止在光滑的绝缘水平面上，相邻两球间距的绝缘水平面上，相邻两球间距L=0.1m，现使它们带电，现使它们带电，QA=+105C，QB=+106C，若只在若只在C上加一水平向右恒力上加一水平向右恒力F，使三球始终保持使三球始终保持L间距向右运动，则间距向右运动，则(1)C应带什么电应带什么电?(2)电量电量QC多大多

11、大?(3)F多大多大?ABCFLL答答:(1)C带负电，带负电，(2)QC=4/3 10-5 C，(3)F=63N例例10.设氢原子核外电子的轨道半径为设氢原子核外电子的轨道半径为r，电子的质量为电子的质量为m，电量为电量为e，则电子绕核做匀速圆周运动的速率为则电子绕核做匀速圆周运动的速率为V=，周期为周期为T=。等效电流强度等效电流强度I=_.eeer例例11.如图所示，在惯性系的自由空间中有三个带电质点如图所示，在惯性系的自由空间中有三个带电质点P1、P、P2，P恰好不动，恰好不动，P1、P2围绕围绕P做圆周运动，在运动中做圆周运动，在运动中三点始终共线，已知三点始终共线，已知P1、P2分

12、别与分别与P相距相距L1和和L2，试求试求P1、P2的荷质比的荷质比q1/m1与与q2/m2的比值。（不考虑的比值。（不考虑P1与与P2间的库间的库仑力）仑力）P2P1L1L2P(q1/m1):(q2/m2)=L13:L23例例1.如图所示，两根长为如图所示，两根长为L的丝线下端各悬挂一质量为的丝线下端各悬挂一质量为m的带电小球的带电小球A，B。A，B带电量分别为带电量分别为q,q，今加上方今加上方向水平向左的匀强电场，使向水平向左的匀强电场，使A，B两球两球相距也为相距也为L。求电场求电场强度为强度为E的的大小大小ABLLLEqq答：答：E=Kq/L2+3mg/3q专题二专题二 电场强度电场

13、强度 电势电势例例2.如图所示，质量分别为如图所示，质量分别为m,2m,3m的三个小球的三个小球A，B，C，其中其中B带带Q电量。电量。A，C不带电，绝缘细线将三球连接，不带电，绝缘细线将三球连接，并将并将A球悬挂于天花板上，空间有一竖直向下的匀强电场，球悬挂于天花板上，空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度为电场强度为E，三球处于静止状态。求三球处于静止状态。求（1）A，B间的细间的细线的拉力线的拉力FAB。（2）将悬挂将悬挂A的细线剪断后一小段时间内，的细线剪断后一小段时间内，A，B间的细线的拉力间的细线的拉力FABABCEm2m3m答答:(1)FAB=5mg+EQ(2)FAB=EQ/3例例

14、3.如图所示，判断下列各图是什么电荷产生的电场线如图所示，判断下列各图是什么电荷产生的电场线（实线）或等势线（虚线）的局部图形（实线）或等势线（虚线）的局部图形正点电荷正点电荷等量异种等量异种电荷电荷平行板带平行板带电体电体负点电荷负点电荷等量同种等量同种正电荷正电荷等量异种等量异种电荷电荷例例4.如图所示，平行线为电场线，但未指明方向，带电量如图所示，平行线为电场线，但未指明方向，带电量为为10-2 C的的正正电荷在电场中只受电场力作用，当它从电荷在电场中只受电场力作用，当它从A点点运动到运动到B点时动能减少了点时动能减少了0.1J,则电场方向向则电场方向向_(填填左左或或右右).已知已知A

15、点的电势为点的电势为-10V.B点的电势为点的电势为_V.运运动轨迹为动轨迹为_.(填填1或或2).01左左AB12E例例5.如图所示，在如图所示，在XOY平面内有一匀强电场平面内有一匀强电场.将一个电量将一个电量为为q=510-5C的电荷的电荷,从电势从电势UA=1V的的A(0,3)点移到电点移到电场中的场中的O(0,0)点要电场力做功点要电场力做功310-4 J，则，则O点的电势点的电势UO=_V。若再将该电荷从若再将该电荷从O点移到电场中的点移到电场中的B(2,0)点，克点，克服电场力做功服电场力做功1.5 10-4J，则，则B点的电势点的电势UB=_V。A B 两点的两点的电势差电势差

16、UAB=_V。该匀强电场的方向与该匀强电场的方向与OX轴轴正方向成夹角为正方向成夹角为_.匀强电场的电场强度匀强电场的电场强度 E=_V/m.X/cmY/cmo3246-2。AB。52-353250E例例6.如图所示，一带电粒子在电场中如图所示，一带电粒子在电场中,仅受电场力作用下仅受电场力作用下从从A点运动到点运动到B点点,此带电粒子所带电量为此带电粒子所带电量为q设在设在A、B两点两点此粒子的运动加速度分别为此粒子的运动加速度分别为aA、aB,其动能分别为其动能分别为EKA,EKB.则带电粒子带则带电粒子带_电电,它们加速度关系为它们加速度关系为aA _aB.它们动能关系为它们动能关系为E

17、KA _ EKB.EAB负负规律规律:在电场中在电场中,电荷仅受电场力作用下电荷仅受电场力作用下运动时运动时,电荷的电荷的电势能电势能和和动能动能的的总和不总和不变变(守恒守恒)例例7.如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m、带电量为带电量为q的带电粒子，以的带电粒子，以初速度初速度V0从从A点竖直向上射入水平方向的匀强电场。当粒点竖直向上射入水平方向的匀强电场。当粒子到达子到达B点时，速度方向变为水平，大小为点时，速度方向变为水平，大小为3V0。求求（1）该电场的电场强度该电场的电场强度E。（2）A、B两点间的电势差两点间的电势差UAB答答:(1)E=3mg/q(2)UAB=9m V0

18、2/2qV03V0EAB例例8.如图所示，一质量为如图所示，一质量为m，带电量为带电量为-q的带电小球，通的带电小球，通过绝缘细线与过绝缘细线与O点相连。整个空间存在一匀强电场，电场点相连。整个空间存在一匀强电场，电场方向与竖直方向成方向与竖直方向成=53角。当小球平衡时。细线处水平角。当小球平衡时。细线处水平位置，求位置，求（1）该电场强度该电场强度E。（2）若剪断细线，小球的若剪断细线，小球的加速度加速度a大小和方向。大小和方向。（3）若电场强度增大一倍，则小球若电场强度增大一倍，则小球平衡时细线转过的角度平衡时细线转过的角度？答答:(1)E=5mg/3q (2)a=4g/3(水平向右）水

19、平向右）(3)=arc tg 3/8 OEm,-q例例9.如图所示，如图所示，ABCD为绝缘光滑轨道为绝缘光滑轨道,其中其中AB是水平轨是水平轨道道,BCD是竖直平面内半径为是竖直平面内半径为R的的3/4圆周的圆形轨道圆周的圆形轨道.整个整个空间有一水平向右的匀强电场空间有一水平向右的匀强电场.一个带电小滑块从一个带电小滑块从A点由点由静止释放后沿轨道运动静止释放后沿轨道运动.已知滑块所受的已知滑块所受的电场力等于其重电场力等于其重力力,为了使滑块能沿轨道运动到为了使滑块能沿轨道运动到D点点,则水平轨道则水平轨道AB的长度的长度SAB至少多长至少多长?ABCDER例例10.如图所示，一质量为如

20、图所示，一质量为m 带电量为带电量为+q的小球从距地面的小球从距地面高为高为h处，以某一初速度水平抛出。在距抛出点水平距离处，以某一初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为为L处，有一根口径比小球直径略大的竖直细管，管的上处，有一根口径比小球直径略大的竖直细管，管的上端距地面高度为端距地面高度为 h/2，为使小球能无碰撞地通过细管，可为使小球能无碰撞地通过细管，可在细管上端的上方整个区域里加一个水平向左的匀强电场。在细管上端的上方整个区域里加一个水平向左的匀强电场。求求：（1）小球小球抛出的初速度抛出的初速度V0。（2）电场强度电场强度E的大小。的大小。（3）小球落地的动能小球落地的动能EKhLh

21、/2EV0例例11.如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m，带有电量为带有电量为-q的小物块，的小物块，可在水平轨道可在水平轨道OX上上运动，运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，电场强度为轨道处于匀强电场中，电场强度为E，方向沿方向沿OX轴正方向，轴正方向，小物块以初速小物块以初速V0从从X0处沿处沿OX轨道运动，运动时受到大小轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力不变的摩擦力f 作用，且作用，且 fmg,求小求小球运动的总路程球运动的总路程S EABCL答答:S=Ltg /例例21.如图所示，倾角如图所示，倾角=30的直角三角形的底边的直角三角形

22、的底边BC长为长为2L，底边处在水平位置，斜边底边处在水平位置，斜边AC为光滑绝缘导轨，现在为光滑绝缘导轨，现在底边中点底边中点O处放一正电荷处放一正电荷Q，让一带让一带正正电的小球从斜面顶电的小球从斜面顶端端A滑下（始终不脱离导轨），已测得它滑到底端滑下（始终不脱离导轨），已测得它滑到底端C的速的速度大小为度大小为VC，加速度大小为加速度大小为aC，求它滑到，求它滑到斜边的垂足斜边的垂足D处处的速度的速度VD和加速度和加速度aD 的的大小大小BCOADQ LL提示：提示：C点和点和D点电势相等，点电势相等，场强大小相等场强大小相等例例22.如图所示如图所示,为了研究静电除尘为了研究静电除尘,

23、有人设计了一个盒状容器有人设计了一个盒状容器,容器容器侧面是绝缘的透明有机玻璃侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上下底面是面积它的上下底面是面积A=0.04m2的金属的金属板板,间距间距L=0.05m,当连接到当连接到U=2500V的高压电源正的高压电源正,负极时负极时,能在两能在两属板间产生一个匀强电场属板间产生一个匀强电场.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密封在现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密封在容器内容器内,每立方米有烟尘颗粒每立方米有烟尘颗粒1013个个,假设这些颗粒都处于静止状态假设这些颗粒都处于静止状态,每个颗粒带电量为每个颗粒带电量为q=+1.010-17C,质量为质量为m=2.0 10-

24、15kg,不考虑烟尘不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略颗粒所受的重力并忽略颗粒所受的重力,问闭合电问闭合电键后键后:(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附?(2)除尘过程中电除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功场对烟尘颗粒共做了多少功?(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大动能达到最大?sUL+-答：答：(1)t=0.02s(2)W=2.510-4J(3)t1=0.014s例例23.如如图图所所示示,m=110-2kg,带带电电量量为为q=210-5C的的小小球球用用不不可可伸伸

25、长长的的细细绳绳悬悬挂挂在在O点点,细细绳绳长长L=0.2m，现现将将小小球球提提起起.使使细细绳绳与与竖竖直直方方向向成成60角角,由由静静止止开开始始释释放放小小球球,在在小小球球下下落落过过程程中中,当当细细绳绳张张紧紧后后瞬瞬间间触触动动开开关关,立立即即建建立立一一个个水水平平向向右右的的匀匀强强电电场场,场场强强E=53103N/C,求求(1)小小球球在在电场中平衡位置电场中平衡位置(2)小球下落时，细绳能偏转的最大角度。小球下落时，细绳能偏转的最大角度。E60LO答：答：(1)与竖直方向成与竖直方向成60(右偏下）右偏下）（2）60+arc cos5/8例例24.有三根长度为有三

26、根长度为L=1m的绝缘细线的绝缘细线,其中两根的一端固其中两根的一端固定在天花板上的定在天花板上的O点点,另一端分别栓有质量为另一端分别栓有质量为m=110-2 kg的带电小球的带电小球A,B.它们的电量分别为它们的电量分别为-q和和+q。q=1 10-7 C，AB之间用第三根线连接之间用第三根线连接.空间存在大小为空间存在大小为E=1 106N/C的匀强电场的匀强电场,方向水平向右方向水平向右,平衡时平衡时A,B的位置如图所示的位置如图所示,现现将将O,B之间的线烧断之间的线烧断,A,B最后在新的平衡位置静止最后在新的平衡位置静止,求求最后最后两球的两球的机械能和电势能的总和机械能和电势能的

27、总和与烧断前相比改变了多少？与烧断前相比改变了多少？（不计两带电小球间的相互作用的静电力）（不计两带电小球间的相互作用的静电力）AB-q+qOE答：答：6.810-2J例例12.如图所示如图所示,在一个带电量在一个带电量Q=+10-8 C的点电荷形成的的点电荷形成的电场中电场中,有两个以点电荷为圆心的同心圆等势线有两个以点电荷为圆心的同心圆等势线,半径分别半径分别为为r1=10cm,r2=20cm.设无穷远为电势零点设无穷远为电势零点.甲甲,乙乙两个带电两个带电量大小都为量大小都为q=3.210-19C粒子的运动轨迹分别为粒子的运动轨迹分别为acb,adb曲线曲线,两个粒子经过两个粒子经过a点时具有相同的动能点时具有相同的动能Eka=1000ev.求求:(1)a,b,c,d各点的电势各为多少各点的电势各为多少?(2)甲甲,乙乙两个带电粒子两个带电粒子的电性的电性.(3)甲甲粒子到达粒子到达c点时的点时的动能动能Ekc.(4)乙乙粒子到达粒子到达d点时的动能点时的动能Ekd.abcd甲甲乙乙Qr1r2答：答：(1)Ua=Ub=450 V提示提示:点电荷点电荷Q形成电场形成电场 的电势的电势 U=KQ/rUc=Ud=900 V(2)甲带负电甲带负电,乙带正电乙带正电(3)Ekc=1900ev.(4)Ekd=100ev