2019-2019学年高中物理人教版选修3-1第1章静电场专题突破1-1静电场力的性质的描述

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人教版高中物理新课标版选修3-1 第一章静电场(全章)(共164张PPT)[优秀课件资料]

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1.2《库仑定律》
教学目标
❖ (一)知识与技能 ❖ 1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定
律的含义及其公式表达,知道静电力常量. ❖ 2.会用库仑定律的公式进行有关的计算. ❖ 3.知道库仑扭秤的实验原理. ❖ (二)过程与方法 ❖ 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素,再得
BE
课堂训练
4、如图所示,导体棒AB靠近带正电的导体Q
放置.用手接触B端,移去手指再移去Q,
AB带何种电荷 _负__电__荷_____ .若手的接触点
改在A端,情况又如何_负__电__荷______ 。
小结
1、自然界存在两者电荷 (1)正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 (2)负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷 2、使物体带电的方式带电方式 (1)摩擦起电: 电子从一个物体转移到另一个物体 (2)接触起电:电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)感应起电:电荷从物体的一部分转移到另一部分
出库仑定律 ❖ (三)情感态度与价值观 ❖ 培养学生的观察和探索能力 ❖ 重点:掌握库仑定律 ❖ 难点:会用库仑定律的公式进行有关的计算 ❖ 教具:库仑扭秤(模型或挂图).
同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引。
既然电荷之间存在相互作用,那么电荷之间 相互作用力的大小决定于那些因素呢
早互实的库影作在验增仑响我用表大定两国的明而律点东定,增1电.汉性s电大w荷时规f荷,间期律之随作人,定间着用库们量的距力仑就讨作离的定掌论用的因律握电力增素2了荷随大.:sw电间着而f荷相电减间互荷小相作量。
为__1_.6_×__1_0_-_19_C__ ;一个电子的电量为_-__1_.6_×_ _1_0-__19_C_ ,一个质 子的电量为__1_.6_×__1_0_-_19_C__ ;任何带电粒子,所带电量或者等 于电子或质子的电量,或者是它们电量的整__数__倍__.最早测出 元电荷的数值的是美国物理学家密立根 ,这位科学家还测出 了电子电量和质量的比值,叫做电子的 比荷 。 4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离, 发现两球之间相互排斥,则A、B两球原来的带电情况可能是

人教版高中物理选修3-1第一章静电场答案.docx

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高中物理学习材料桑水制作芜湖一中高二物理新课标选修3-1单元测试卷第一章 静电场 答案一、不定项选择题(每题4分,共48分。

选不全得2分,错选不得分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 DACADABCCCBCCB二、填空题(每题4分,共12分) 13、8×10-1314、E P1<E P2,E k1>E k2 15、41mgr 三、计算题(共40分,要有必要的解题步骤和文字说明,只有最后结果不给分) 16.(6分)解:(1)场强水平向左,即v 50=QP U P Q QP U ϕϕ-=v 50-=-=QP Q P U ϕϕ (1分)而 dU E QP =又 v 30===QA QP QA QA d dU Ed U (1分)A Q QA U ϕϕ-=所以 v 30-=-=QA Q A U ϕϕ (2分) (2)距离改变后,场强变为d U E QP '='v 10=''=''='QAQP QA QAd d U d E U (1分) v 10-='-='QA Q A U ϕϕ (1分)17.(6分)解:从∞到P 电场力做负功,则从P 到∞电场力就做正功,在∞处动能最大(1分)221m P mv W =∞ (1分) P P P P q q qU W ϕϕϕ=-==∞∞∞)( PP W q ϕ∞=(1分)ma rQqk=2∞∞=P P U ar kQW m 2 (1分) m/s 1055.11051222332⨯=⨯===∞∞kQ U ar mW v P P m (2分)18.(10分) 解:(1)设所受电场力方向向右,有0212-=-B mv FR mgR (2分) 在B 点:Rvmmg N B2=- (1分) mg mg N mg R mv mg F B 21222=--=-=∴ (1分) 方向与假设相符,水平向右 (1分) (2)速度最大时,合力与速度方向垂直 (1分)mgFT θ设此时重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ,有:221)sin 1(cos MAX mv FR mgR =--θθ (2分) 21tan ==mg F θ,51sin =θ,52cos =θ (1分))15()sin 1cos 2(-=+-=gR gR v MAX θθ (1分)19.(8分) 解:在t=0,T,2T ……等时刻进入极板之间的粒子在垂直于极板方向上将有最大的位移。

2019-2020版物理新突破人教选修3-1练习题:第一章+静电场+检测(B)+Word版含解析

2019-2020版物理新突破人教选修3-1练习题:第一章+静电场+检测(B)+Word版含解析

第一章检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。

在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一个选项正确,第7~10题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1关于电场强度与电势的关系,下列各种说法正确的是 ()A.电场强度大的地方,电势一定高B.电场强度不变,电势也不变C.电场强度为零处,电势一定为零D.电场强度的方向是电势降低最快的方向,电势是从能量的角度来描述电场性质的物理量,两者没有必然联系。

电场强度大时电势不一定高,电场强度为零电势也不一定为零,电场强度不变电势也可能变,但是电场强度的方向是指向电势降低最快的方向。

2如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。

电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2,E1与E2之比为()A.1∶2B.2∶1C.2:√3D.4∶√3解析:依题意,每个点电荷在O点产生的电场强度为E12,则当N点处的点电荷移至P点时,O点电场强度如图所示,合电场强度大小为E2=E12,则E1E2=21,B正确。

3.(2018·天津卷)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为φM、φN,粒子在M和N 时加速度大小分别为a M、a N,速度大小分别为v M、v N,电势能分别为E p M、E p N。

下列判断正确的是()A.v M<v N,a M<a NB.v M<v N,φM<φNφN,E p M<E p N D.a M<a N,E p M<E p N,根据电场线物理意义判断粒子运动的加速度,根据能量守恒定律判断动能和电势能的关系。

学年高中物理人教版选修3-1第1章静电场专题突破1-1静电场力的性质的描述

学年高中物理人教版选修3-1第1章静电场专题突破1-1静电场力的性质的描述
注意 (1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只分析外力,不分析内力.(2)平 衡条件的灵活应用.
【典例2】 如图2所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带 电小球,小球的质量为m,电荷量为q,为了保证当丝线与竖直方向的夹角为60°时,小球处于 平衡状态,则匀强电场的场强大小可能为( ).
场力 Eq 的方向与丝的拉力方向垂直时,电场力为最小,如图 所示,则 Eq=mgsin 60°,得最小场强 E=mgsiqn 60°.所以,选项 A、 C、D 正确.
答案 ACD 借题发挥 本题考查了三力作用下的物体平衡问题.通过矢量图解法求得场强E的最小 值,便可迅速求得场强E的大小和方向.
三、静电力与圆周运动知识综合问题
在真空中,Q 为场源电荷 的电荷量
2.电场强度的叠加:电场强度是矢量,其方向规定为正电荷受静电力的方向.如果空间 几个电场叠加,则空间某点的电场强度为各电场在该点电场强度的矢量和,应据矢量合成法 则——平行四边形定则合成;当各场强方向在同一直线上时,选定正方向后作代数运算合成.
3.电场的形象描绘——电场线:由电场线的“疏”和“密”可知道电场的“强”和 “弱”,由该点的切线方向可知道电场强度的方向,并进一步推知电荷的受力情况和运动情 况.
这类问题的处理方法跟力学中的问题相同,处理时要明确电场力的特点,明确向心力来 源,灵活应用等效法,叠加法分析解决问题.
【典例3】 如图3所示,光滑绝缘水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连 接,圆形轨道竖直放置,空间存在水平向右的匀强电场,场强为E.今有一质量为m的带电荷量为 q的滑块,所受电场力大小等于重力,滑块在A点由静止释放,若它能沿圆轨道运动到与圆心等 高的D点,则AB至少为多长?
2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中仅多了一个电 场力而已.

高中物理选修3-1_静电场完整版

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第1章静电场第01节 电荷及其守恒定律[知能准备]1.自然界中存在两种电荷,即 电荷和 电荷.2.物体的带电方式有三种:(1)摩擦起电:两个不同的物体相互摩擦,失去电子的带 电,获得电子的带 电.(2)感应起电:导体接近(不接触)带电体,使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷,而另一端带上与带电体相 的电荷.(3)接触起电:不带电物体接触另一个带电物体,使带电体上的 转移到不带电的物体上.完全相同的两只带电金属小球接触时,电荷量分配规律:两球带异种电荷的先中和后平均分配;原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上.3.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,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 .4.元电荷(基本电荷):电子和质子所带等量的异种电荷,电荷量e =×10-19C.实验指出,所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ,或者是电荷量e 的整数倍.因此,电荷量e 称为元电荷.电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的.5.比荷:带电粒子的电荷量和质量的比值m q .电子的比荷为kg C m e e/1076.111⨯=. [同步导学]1.物体带电的过程叫做起电,任何起电方式都是电荷的转移,而不是创造电荷.2.在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变.例1 关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( )A .物体所带的电荷量可以为任意实数B .物体所带的电荷量只能是某些特定值C .物体带电+×10-9C ,这是因为该物体失去了×1010个电子D .物体带电荷量的最小值为×10-19C解析:物体带电的原因是电子的得、失而引起的,物体带电荷量一定为e 的整数倍,故A 错,B 、C 、D 正确. 如图1—1—1所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是 ( )A .先把两球分开,再移走棒B .先移走棒,再把两球分开C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电 解析:带电棒移近导体球但不与导体球接触,从而使导体球上的电荷重新分布,甲球左侧感应出正电荷,乙球右侧感应出负电荷,此时分开甲、乙球,则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷,故A 正确;如果先移走带电棒,则甲、乙两球上的电荷又恢复原状,则两球分开后不显电性,故B 错;如果先将棒接触一下其中的一球,则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷,故C 正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电,而使棒的带电荷量保持不变,故D 错误.3.“中性”和“中和”的区别“中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显示电性,表现不带电的状态.可见,任何不带电的物体,实际上其中都有等量的异种电荷.“中和”是两个带等量(或不等量)的异种电荷的带电体相接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移、抵消(或部分抵消),最后都达到中性(或单一的正、负电性)状态的一个过程.[同步检测]图1—1—11、一切静电现象都是由于物体上的 引起的,人在地毯上行走时会带上电,梳头时会带上电,脱外衣时也会带上电等等,这些几乎都是由 引起的.2.用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为 ( )A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷C.被吸引的轻小物体一定是带电体D.被吸引的轻小物体可能不是带电体3.如图1—1—2所示,在带电+Q 的带电体附近有两个相互接触的金属导体A 和B ,均放在绝缘支座上.若先将+Q 移走,再把A 、B 分开,则A 电,B 电;若先将A 、B 分开,再移走+Q ,则A 电,B 电.4.同种电荷相互排斥,在斥力作用下,同种电荷有尽量 的趋势,异种电荷相互吸引,而且在引力作用下有尽量 的趋势.5.一个带正电的验电器如图1—1—3所示,当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时,验电器中金属箔片的张角减小,则( )A .金属球A 可能不带电B .金属球A 一定带正电C .金属球A 可能带负电D .金属球A 一定带负电6.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断( ) A .验电器所带电荷量部分被中和B .验电器所带电荷量部分跑掉了C .验电器一定带正电D .验电器一定带负电7.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体,而感应起电的物体必定是导体D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移8.现有一个带负电的电荷A ,和一个能拆分的导体B ,没有其他的导体可供利用,你如何能使导体B 带上正电?9.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的A. ×10-19C 有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有×10-5C 的正电荷,小球B 、C 不带电.现在让小球C 先与球A 接触后取走,再让小球B 与球A 接触后分开,最后让小球B 与小球C 接触后分开,最终三球的带电荷量分别为q A = ,q B = ,q C = .[综合评价]1.对于摩擦起电现象,下列说法中正确的是A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷2.如图1—1—4所示,当将带正电的球C 移近不带电的枕形绝缘金属导体AB 时,枕形导体上的电荷移动情况是A.枕形金属导体上的正电荷向B 端移动,负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A 端移动,正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B 端和A 端移动D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A 端和B 端移动 图1—1—43.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造电荷图1—1—2图1—1—3B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.摩擦起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了4.如图1—1—5所示,用带正电的绝缘棒A 去靠近原来不带电的验电器B ,B 的金属箔片张开,这时金属箔片带 电;若在带电棒离开前,用手摸一下验电器的小球后离开,然后移开A ,这时B 的金属箔片也能张开,它带 电. 图1—1—55.绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a ,a 的表面镀有铝膜.在a 的近旁有一底座绝缘金属球b ,开始时a 、b 都不带电,如图1—1—6所示,现使b 带电,则:A. ab 之间不发生相互作用B. b 将吸引a ,吸在一起不放开C. b 立即把a 排斥开D. b 先吸引a ,接触后又把a 排斥开 图1—1—66.5个元电荷的电荷量是 C ,16C 电荷量等于 个元电荷的电荷量.7.有两个完全相同的带电绝缘金属球A 、B ,分别带有电荷量Q A =×910-C,Q B =–×910-C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移多少库仑?此后,小球A 、B 各带电多少库仑?8.有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有3×10-3C 的正电荷,小球B 带有-2×10-3C 的负电荷,小球C 不带电.先将小球C 与小球A 接触后分开,再将小球B 与小球C 接触然后分开,试求这时三球的带电荷量分别为多少?第一章 静电场第一节 电荷及其守恒定律[知能准备]答案:1. 正 负 2.(1)正 负 (2)异 同 (3)一部分电荷 3. 创造 消失 保持不变[同步检测]答案:1.带电 摩擦 3.不带 不带 负 正 4 .远离 靠近 8.电荷A 靠近导体B 时,把B 先拆分开后把电荷A 移走,导体B 靠近电荷A 的一端带正电10. 5×10-6C ×10-6C ×10-6C[综合评价]答案: 4.正 负 6. 8×10-19C 1020 7.(1) 4. 8×10-9C (2) ×10-9C×10-9C 8. ×10-3C –×10-4C –×10-4C 同步导学第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型.2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221r q q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量,k = ×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示, 图1—2—1 图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的. 3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2 1一定等于m 2 D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得:所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221gr q kq 是相等的.所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231xq q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q . A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能?解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.图13—1—5(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是A .凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F = 221r q q k; B .两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C .相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D .当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d 时的作用力为( )A .F /100B .10000FC .100FD .以上结论都不对5.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A .保持不变B .先增大后减小C .增大D .减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷量,相互作用的斥力为3F .现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A .OB .FC .3FD .4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A 和B 互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知A .B 球带电荷量较多B .B 球质量较大C .A 球带电荷量较多D .两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q 1和q 2,用长均为L 的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为 .9.两个形状完全相同的金属球A 和B ,分别带有电荷量q A =﹣7×108-C 和q B =3×108-C ,它们之间的吸引力为2×106-N .在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是图1—2—6(填“排斥力”或“吸引力”),大小是 .(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A 、B 是带等量同种电荷的小球,A 固定在竖直放置的10 cm 长的绝缘支杆上,B 平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A 等高,若B 的质量为303g ,则B 带电荷量是多少?(g 取l0 m /s 2)[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F 1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F 2,则F 1和F 2的大小关系为:A .F 1=F 2 D .F 1> F 2 C .F 1< F 2 D .无法比较2.如图1—2—8所示,在A 点固定一个正点电荷,在B 点固定一负点电荷,当在C 点处放上第三个电荷q 时,电荷q 受的合力为F ,若将电荷q 向B 移近一些,则它所受合力将A .增大 D .减少 C .不变 D .增大、减小均有可能.3.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是 A .a 点左侧40cm 处 B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么 ( )应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与Av 相同 B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反 C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同 D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+×108-C ,q B =+×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?10.如图1—2—14所示,一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.图1—2—7 图1—2—9 图1—2—8 图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12 图1—2—13第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上同步检测答案: 8.221/3gl q kq 9.排斥力,×107-N 6-综合评价答案: 2. D 4. A 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910- 9 9.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3 同步导学第1章静电场第03节 电场强度[知能准备]1.物质存在的两种形式: 与 .2.电场强度(1)电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有 .(2)放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的 .叫做该点的电场强度.物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的静电力的方向相同.(3)电场强度单位 ,符号 .另一单位 ,符号 .(4)如果1 C 的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N ,这点的电场强度就是 .3.电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个场源点电荷 在该点产生的电场强度的 .4.电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线(或直线).曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.(2)电场线的特点:①电场线从正电荷(或无限远处)出发,终止于无限远或负电荷.②电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向.③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较 ,电场强度较小的地方电场线较 ,因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小.5.匀强电场:如果电场中各点电场强度的大小 .方向 ,这个电场就叫做匀强电场.[同步导学]1. 电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态.区别于分子、原子组成的实物,电场有其特殊的性质,如:几个电场可以同时“处于”某一空间,电场对处于其间的电荷有力的作用,电场具有能量等.本章研究静止电荷产生的电场 ,称为静电场.学习有关静电场的知识时应该明确以下两点:(1)电荷的周围存在着电场,静止的电荷周围存在着静电场.(2)电场的基本性质是:对放入其中的电荷(不管是静止的还是运动的)有力的作用,电场具有能量.2. 电场强度(1)试探电荷q 是我们为了研究电场的力学性质,引入的一个特别电荷.试探电荷的特点:①电荷量很小,试探电荷不影响原电场的分布;②体积很小,便于研究不同点的电场.(2)对于qF E =,等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函数关系,只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性.在电场中某点,比值q F 是与q 的有无、电荷量多少,电荷种类和F 的大小、方向都无关的恒量,电场中各点都有一个唯一确定的E.因为场强E 完全是由电场自身的条件(产生电场的场源电荷和电场中的位置)决定的,所以它反映电场本身力的属性.例1 在电场中某点用+q 测得场强E ,当撤去+q 而放入-q/2时,则该点的场强 ( )A .大小为E / 2,方向和E 相同B .大小为E /2,方向和E 相反C .大小为E ,方向和E 相同D .大小为E ,方向和E 相反解析:把试探电荷q 放在场源电荷Q 产生的电场中,电荷q 在不同点受的电场力一般是不同的,这表示各点的电场强度不同;但将不同电荷量的试探电荷q 分别放入Q 附近的同一点时,虽受力不同,但电场力F 与电荷量q 的比值F/q 不变.因为电场中某点的场强E 是由电场本身决定,与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关,故C 正确.3.点电荷周围的场强场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们间的库仑力为22rQ qk r Qq k F ==, 所以电荷q 处的电场强度2rQ k q F E ==. (1) 公式:2r Q k E =,Q 为真空中场源点电荷的带电荷量,r 为考察点到点电荷Q 的距离. (2) 方向:若Q 为正电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向该点;若Q 为负电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向Q .(3) 适用条件:真空中点电荷Q 产生的电场.4.两个场强公式q F E =和2rQ k E =的比较 (1) 2r Q k E =适用于真空中点电荷产生的电场,式中的Q 是场源电荷的电荷量,E 与场源电荷Q 密切相关;qF E =是场强的定义式,适用于任何电场,式中的q 是试探电荷的电荷量,E 与试探电荷q 无关. (2) 在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点,r 相等时,E 的大小相等但方向不同;两点在以Q 为圆心的同一半径上时,E 的方向相同而大小不等.例2 下列关于电场强度的说法中,正确的是 ( )A .公式qF E =只适用于真空中点电荷产生的电场 B .由公式q F E =可知,电场中某点的电场强度E 与试探电荷q 在电场中该点所受的电场力成正比 C .在公式F =221rQ Q k 中,22r Q k 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小;而21r Q k 是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处场强的大小D .由公式2r Q k E =可知,在离点电荷非常近的地方(r→0),电场强度E 可达无穷大 解析:电场强度的定义式q F E =适用于任何电场,故A 错;电场中某点的电场强度由电场本身决定,而与。

高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 章末分层突破

高中物理人教版选修3-1(课件)第一章 静电场 章末分层突破

3 【解析】 (1)由qE= 4 mg,设qE、mg的合力F合° .设珠子到达B点时动能最大,则珠子由A点静止释放后从A到 B的过程中做加速运动,如图所示,在B点时动能最大,由动能定理得qErsin θ- 1 mgr(1-cos θ)=Ek,解得在B点时的动能,即最大动能Ek=4mgr.
整体法可知,细线的拉力等于两球的重力,故C正确;同时烧断AC、BC细线后, A、B在竖直方向只受重力,所以加速度相同,故D正确.
【答案】 CD
(多选)(2015· 浙江高考)如图12所示,用两根长度相同的绝缘细线把 一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10 6 C的
1.(2015· 浙江高考)如图 14 所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝 缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝 的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( ) 【导学号:08160070】
图 14
A.乒乓球的左侧感应出负电荷 B.乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上 C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用 D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰 撞
mv2 mv2 (2)设珠子在B点受到的圆环弹力为FN,有FN-F合= r ,即FN=F合+ r = 1 mg +qE +2mg
2 2
5 1 7 7 =4mg+2mg=4mg,由牛顿第三定律得,珠子对圆环的最大压力为4mg.
1 7 【答案】 (1)4mgr (2)4mg
(1)在最低位置 A 时珠子只受重力作用,动能为零,压力等于重力. (2)珠子受到重力和水平方向的电场力时,珠子在所受合方向过圆心 的位置动能最大、压力也最大.
对A受力分析并沿水平和竖直方向正交分解, 水平方向:F1cos 30° =F2cos 30° +F′cos 30° 竖直方向:F1sin 30° +F2sin 30° =GA+F′sin 30° kQ2 FAB 由库仑定律知,A、B间库仑力大小F′= l = 4 =0.225 N,联立以上 2 sin 30° 各式可得F1=1.225 N,F2=1.0 N,选项C正确.

人教版高中物理选修(3-1)第1章《静电场》章末小结课件

人教版高中物理选修(3-1)第1章《静电场》章末小结课件


(四川雅安中学2013~2014学年高二上
学期期末)如图所示,两平行金属板A、B长8cm,两板
间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒
子电荷量q=10-10C,质量m=10-20kg,不计粒子的重
力作用,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速
度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、 PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成
图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨
道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通
过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆
心为O,半径R=0.50m,轨道所在空间存在水平向右
的匀强电场,电场强度的大小E=1.0×104N/C,现有
质量m=0.20kg、电荷量q=8.0×10-4C的带电体(可
பைடு நூலகம்
的电场区域,(设界面PS右边点电荷的电场分布不受
界面的影响),已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中
心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面
PS为9cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心
线上的荧光屏bc上。(静电力常数k=9.0×109N·m2/C2)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远?到 达PS界面时离D点多远?
到的电场力向左,因为左右两侧感应出的电荷量相
等,所以受到的电场力相等,乒乓球受到扰动后, 最终仍会静止,不会吸附到左极板上,B错误;乒乓 球受到重力和电场力作用,库仑力即为电场力,C错
误;
• 用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,乒乓球带正 电,在电场力作用下,运动到左极板,与左极板接 触,然后乒乓球带负电,又在电场力作用下,运动 到右极板,与右极板接触后乒乓球带正电,在电场 力作用下,运动到左极板,如此重复,即乒乓球会 在两极板间来回碰撞,D正确。

最新高中物理人教版选修31 第一章 静电场 重难点突破-word文档

最新高中物理人教版选修31  第一章 静电场 重难点突破-word文档

静电场重难点突破知识导航本章是高中阶段电学内容的开始,在整个高中物理知识体系中具有承上(力学)启下(电磁学)的重要位置。

本章知识在结构上可以分为三个单元:1~3节为第一单元,主要学习电学中两个最基本的定律——电荷守恒定律和库仑定律,学习描述电场力的性质的物理量——电场强度;4~6节为第二单元,学习描述电场能的性质的物理量——电势、电势差,电势差与电场强度的关系;7~8节为第三单元,主要学习电场知识的应用——电容器、电容,带电粒子在电场中的加速和偏转,还简单介绍了静电现象在生产和生活中的应用。

方法指导1.要重视对基本概念、基本规律的理解。

基本概念多且抽象是这一章的突出特点。

在学习中要重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验,例如课本的“说一说”“做一做”“静电感应”“电容器的电容”等,经过深入观察和亲身体验后,物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。

2.要重视科学研究方法的学习。

本章中涉及许多重要的研究方法,例如理想化物理模型——点电荷、电场线、等势面等;比值法定义物理量——电场强度、电势及电容器的电容等概念;类比方法的运用——电场与重力场有许多相似之处,电场力做功与电势能的变化关系和重力做功与重力势能的变化关系也有相似之处。

这些方法需要认真地体会和理解,以提高认知的境界。

3.理清本章分析问题的两个角度。

一是电场力的性质——从电荷在电场中受力的角度研究,侧重于利用牛顿运动定律分析处理问题。

二是电场能的性质——从电场力做功使能量变化的角度研究,侧重于利用功能关系、能量守恒分析处理问题。

一、电荷守恒、库仑定律的理解1.两个完全相同的金属球接触后,所带正、负电荷先"中和"然后"平均分配"于两球.分配前后正、负电荷之和不变。

2.当求两个导体..球间的库仑力时,要考虑电荷的重新分布,例:当两球都带正电时,电荷相互非斥而使电荷主要分布于两球的外侧,此时r 将大于两球球心间的距离。

3.库仑定律是长程力,当r →0时,带电体不能看成质点,库仑定律不再适用。

(人教版)高中物理选修3-1课件:第1章 静电场1.1

(人教版)高中物理选修3-1课件:第1章 静电场1.1

要点探究区
达标检测区
课时作业(一)
解析: 两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩
余的正电荷再重新分配,由于两小球相同,剩余正电荷必均分,
即接触后两小球带电荷量
Q′A

Q′B

QA+QB 2

6.4×10-9-3.2×10-9 2
1.6×10-9 C
C=
在接触过程中,电子由 B 球转移到 A 球,自身的净电荷全
物理 选修3-1
第一章 静电场
知识自学区
要点探究区
达标检测区
课时作业(一)
电荷守恒定律 1.内容 电荷既不会_创__生___,也不会_消__灭___,它只能从一个物体转 移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转 移过程中,电荷的总量_保__持__不__变___. 2.电荷守恒定律现在的表述 一个与外界没有电__荷__交__换__的系统,电荷的代数和保__持__不__变__.
物理 选修3-1
第一章 静电场
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达标检测区
课时作业(一)
4.应用 (1)检验物体是否带电:检验时,把物体与金属球接触,如 果物体带电,就有一部分电荷转移到两片金属箔片上,金属箔 片由于带了同种电荷,彼此排斥而张开,所带的电荷越多,张 开的角度越大;如果物体不带电,则金属箔片不动. (2)识别所带电荷种类:当已知物体带电时,若要识别它所 带电荷的种类,只要先把带电体与金属球接触一下,使金属箔 片张开.然后,再用已知的带足够多正电荷的物体接触验电器 的金属球,如果金属箔片张开的角度增大,则表示该带电体的 电荷为正;如果金属箔片张开的角度减小,或先闭合而后张开, 则表示带电体的电荷为负.
知识自学区

2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-1课件:第1章 静电场1-1

2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-1课件:第1章 静电场1-1
人教版· 选修3-1
第一章
静电场
第1节 电荷及其守恒定律
1. 知道自然界中只存在两种电荷, 知道电荷间的相互 作用。 2.了解使物体带电的方法,能从物质微观结构的角度 认识物体带电的本质。 3.理解电荷守恒定律。 4.知道电荷量和元电荷的概念,知道电荷量不能连续 变化。
01课前自主学习
一、电荷
负 电的离子。 到电子的原子为带___
4.常见的起电方式 (1)摩擦起电:两个物体相互摩擦时,一些被原子核束 电子 从一个物体转移到另一个物体上, 缚得不紧的______ 使得原
得到 电子而带负电, 失去 电子的 来呈电中性的物体由于______ ______
物体则带正电,这种使物体带电的过程叫摩擦起电。
二、电荷守恒定律
创生 ,也不会______ 消灭 ,它只能 1.内容:电荷既不会______
从一个物体转移到另一物体或从物体的一部分转移到另一
总量 保持不变。 部分,在转移过程中,电荷______
电荷 2. 电荷守恒定律的另一表述: 一个与外界没有_______ 代数和 保持不变。 交换的系统,电荷的_______
解析
C 接近 A 后由于静电感应 A 带正电,B 带负电。
分开 A、 B 后将 C 移走, A 带正电, B 带负电,所以选 A。
考点
对电荷守恒定律的理解
1.物体带电的实质:物体带电不是创造了电荷,物体 不带电也不是消灭了电荷。 物体带电的实质是电荷发生了转 移,也就是物体间或物体内部电荷的重新分配。摩擦起电、 感应起电和接触起电,均符合电荷守恒定律。
C,QB=-3.2×10
-9
C,让两
绝缘金属小球接触后 A、 B 所带的电荷量各是多少?在接触 过程中,电子如何转移?转移了多少?

人教版高中物理选修3-1第一章 静电场――― .docx

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高中物理学习材料第一章 静电场―――(选修3-1)第Ⅰ课时 库仑定律·电场强度1.下述说法正确的是( )A .根据E = F/q ,可知电场中某点的场强与电场力成正比.B .根据E = KQ/r 2,可知点电荷电场中某点的场强与该点电荷的电量Q 成正比.C .根据场强叠加原理,可知合电场的场强一定大于分电场的场强.D .电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹【答案】B2.(2003全国理综)如图9-1-6所示,三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是( )A F 1B F 2C F 3D F 4【解析】根据库仑定律以及同种电荷相斥,异种电荷相吸,结合平行四边形定则可得B 对【答案】B3.电场强度E 的定义式为q F E = ,根据此式,下列说法中正确的是( )①此式只适用于点电荷产生的电场 ②式中q 是放入电场中的点电荷的电荷量,F 是该点电荷在电场中某点受到的电场力,E 是该点的电场强度 ③式中q 是产生电场的点电荷的电荷量,F 是放在电场中的点电荷受到的电场力,E 是电场强度 ④在库仑定律的表达式221r q kq F =中,可以把22r kq 看作是点电荷2q 产生的电场在点电荷1q 处的场强大小,也可以把21r kq 看作是点电荷1q 产生的电场在点电荷2q 处的场强大小A .只有①②B .只有①③C .只有②④D .只有③④【答案】C4.用绝缘细线将一个质量为m 、带电量为q 的小球悬挂在天花板下面,设空间中存在着沿水平方向的匀强电场.当小球静止时把细线烧断(空气阻力不计).小球将做( )A .自由落体运动B .曲线运动C .沿悬线的延长线做匀加速直线运动D .变加速直线运动【解析】小球在重力和电场力的合力作用下,从静止开始沿悬线的延长线做匀加速直线运动.【答案】C图9-1-65.如图9-1-7所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过,电子重不计,则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是( )A .先变大后变小,方向水平向左B .先变大后变小,方向水平向右C .先变小后变大,方向水平向左D .先变小后变大,方向水平向右【解析】 根据电场线分布和平衡条件判断.【答案】B6.在图9-1-8所示的竖直向下的匀强电场中,用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O 做圆周运动,下列说法正确的是( )①带电小球有可能做匀速率圆周运动 ②带电小球有可能做变速率圆周运动 ③带电小球通过最高点时,细线拉力一定最小 ④带电小球通过最低点时,细线拉力有可能最小A .②B .①②C .①②③D .①②④ 【解析】利用等效场(复合场)处理. 【答案】D7、在光滑的水平面上有两个电量分别为Q 1、 Q 2的带异种电荷的小球,Q 1=4Q 2,m 2=4m 1问要保持两小球距离不变,可以使小球做 运动;两小球的速度大小之比为 .(只受库仑力作用)【解析】如图甲所示,两小球可绕它们连线上共同的圆心O作匀速圆周运动. 对m 1有: 121221r m LQ KQ ω= 对m 2有: 222221r m LQ KQ ω= 两球角速度ω相等,L 为两球距离可得:2211r m r m =所以214r r =由r v ω= 可得1421=v v 【答案】作匀速圆周运动;4/18.在场强为E ,方向竖直向下的匀强电场中,有两个质量均为m 的带电小球,电荷量分别为+2q 和-q ,两小球用长为L 的绝缘细线相连,另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O 点处于平衡状态,如图所示,重力加速度为g ,则细绳对悬点O 的作用力大小为_______.+ - +Q -Q A O B 图9-1-7 OE 图9-1-8 m 2 m 1 o r 1 r 2 图甲【解析】先以两球整体作为研究对象,根据平衡条件求出悬线O 对整体的拉力,再由牛顿第三定律即可求出细线对O 点的拉力大小.【答案】2mg+Eq9、如图9-1-10所示,真空中一质量为m ,带电量为-q 的液滴以初速度为v 0,仰角α射入匀强电场中以后,做直线运动,求:(1)所需电场的最小场强的大小,方向.(2)若要使液滴的加速度最小,求所加的电场场强大小和方向.【解析】(1)根据矢量合成定则,当电场力与速度0v 垂直指向左上方时,电场力最小,此时液滴作匀减速直线运动,有: αcos 1mg qE = 得 q mg E αcos 1=,方向与v 0垂直指向右下方 (2)当带电粒子作匀速直线运动时,加速度最小有:mg qE =2,得q mg E =2,方向竖直向下.【答案】(1)q mg E αcos 1=,方向与v 0垂直指向右下方 (2)q mg E =2,方向竖直向下10.在一高为h 的绝缘光滑水平桌面上,有一个带电量为+q 、质量为m 的带电小球静止,小球到桌子右边缘的距离为s ,突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E ,且qE = 2 mg ,如图9-1-11所示,求:(1)小球经多长时间落地?(2)小球落地时的速度.【解析】(1)小球在桌面上做匀加速运动,t 1=g s qE sm d s ==22,小球在竖直方向做自由落体运动,t 2=gh 2,小球从静止出发到落地所经过的时间:t =t 1+t 2=gh g s 2+ (2)小球落地时gh gt v y 22==,gh gs gt t m qE at v x 2222+====. 落地速度sh g gs gh v v v y x 2841022++=+=.图9-1-10 图9-1-11【答案】(1)gh g s 2+ (2)sh 2g 8gs 4gh 10++ 11、长木板AB 放在水平面上如图9-1-12所示,它的下表面光滑而上表面粗糙,一个质量为m 、电量为q 的小物块C 从A 端以某一初速起动向右滑行,当存在向下的匀强电场时,C 恰能滑到B 端,当此电场改为向上时,C 只能滑到AB 的中点,求此电场的场强.【解析】当电场方向向上时,物块C 只能滑到AB 中点,说明此时电场力方向向下,可知物块C 带负电.电场方向向下时有: 220)(2121)(V m M mv L qE mg +-=-μ V M m mv )(0+=电场方向向上时,有: 220)(21212)(V m M mv L qE mg +-=+μ V M m mv )(0+=2)()(L qE mg L qE mg +=-μμ qmg E 3= 【答案】q mg E 3=第Ⅱ课时 电势能·电势差·电势1、关于电势和电势能下列说法中正确的是( )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一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一定小于负电荷所具有的电势能.【解析】由q A A εϕ=可知,A A q ϕε=可得结果【答案】D2、如图9-2-9所示,M 、N 两点分别放置两个等量种异电荷,A 为它们连线的中点,B 为连线上靠近N 的一点,C 为连线中垂线上处于A 点上方的一点,在A 、B 、C 三点中( )图9-1-12A .场强最小的点是A 点,电势最高的点是B 点B .场强最小的点是A 点,电势最高的点是C 点C .场强最小的点是C 点,电势最高的点是B 点D .场强最小的点是C 点,电势最高的点是A 点 【解析】根据等量异种点电荷的电场线和等势面分布以及电场的迭加运算可知【答案】C3.某电场中等势面分布如图所示,图9-2-10中虚线表示等势面,:过a 、c 两点的等势面电势分别为40 V 和10 V ,则a 、c 连线的中点b 处的电势应( )A.肯定等于25 VB.大于25 VC.小于25 VD.可能等于25 V【解析】由电势的a 高b 低可知,电场线从a 等势面指向b 等势面;而且由等势面的形状可知(等势面一定跟电场线垂直)电场强度左边强,右边弱.因此bc ab U U >【答案】C4.AB 连线是某电场中的一条电场线,一正电荷从A 点处自由释放,电荷仅在电场力作用下沿电场线从A 点到B 点运动过程中的速度图象如图9-2-11所示,比较A 、B 两点电势φ的高低和场强E 的大小,下列说法中正确的是( )A.φA >φB ,E A >E BB.φA >φB ,E A <E BC.φA <φB ,E A >E BD.φA <φB ,E A <E B 【解析】由速度越来越大可知,动能增大,电势能减小,且由图中速度变化律可知,加速度越来越小,即电场力越来越小.【答案】A5.如图9-2-12所示,长为L ,倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电量为 +q ,质量为m 的小球,以初速度v 0由斜面底端的A 点开始沿斜面上滑,到达斜面顶端的速度仍为v 0,则( )A .A 、B 两点的电势差一定为mgL sin θ/qB .小球在B 点的电势能一定大于小球在A 点的电势能C .若电场是匀强电场,则该电场的场强的最大值一定是mg /qD .若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷Q 产生的,则Q一定是正电荷【解析】由动能定理可知:0=-mgh qU AB ,q mgL U AB ϑsin =.A 对 图9-2-9图9-2-10图9-2-11图9-2-12电场力做正功,电势能减少,B 错; 若对匀强电场,因为dU E AB =而d 不确定,所以C 错 【答案】A6、 在水深超过200m 的深海,光线极少,能见度极小.有一种电鳗具有特殊的适应性,能通过自身发出生物电,获取食物,威胁敌害,保护自己.该电鳗的头尾相当于两个电极,它在海水中产生的电场强度达到104N/C 时可击昏敌害.身长50cm 的电鳗,在放电时产生的瞬间电压可达 V .【解析】V m C N Ed U 50005.0/104=⨯==【答案】5000V7、.质量为m 、电荷量为q 的质点,在静电力作用下以恒定速率v 沿圆弧从A 点运动到B 点,其速度方向改变的角度为θ(rad ),AB 弧长为s ,则A 、B 两点间的电势差AB U =_______,AB 弧中点的场强大小E =_______.【解析】如图甲所示,带电体匀速圆周运动,一定在点电荷的电场中运动,设点电荷为Q ,可知弧AB 为一等势面,因此0=AB U .弧AB 上个点场强相等,有: 2rkQ E = 而对圆周运动:r mv r kQq 22=,所以qr mv r kQ 22= 又因为θsr = 得qsmv E 2θ= 【答案】0=AB U ,qsmv E 2θ= 8、在匀强电场中建立一直角坐标系,如图9-2-13所示从坐标系原点沿y +轴前进0.346 m 到A 点,电势降低34.6V ;从坐标原点沿x -前进0.2m 到B 点,电势升高34.6V ,求匀强电场的大小和方向.【解析】找出A 点关于x 轴的对称点A ′,由题意可知A ′和B 电势相等,连接这两点是一等势线,作A ′B 连线的垂线,便是电场线,由题意可知电场的方向斜向上如图甲,有:31346.02.0'0tan ===A OB θ, 030=θ OB A r 图甲 θ030sin AO E U U AO BO •== m V AO U E AO/20030sin 0==方向如图斜向上9、倾角为30°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O 处固定一正电荷Q ,让一个质量为m 的带正电质点q 从斜面顶端A 沿斜边滑下(不脱离斜面),如图9-2-14所示,已测得它滑到B 在斜面上的垂足D 处时速度为v ,加速度为a ,方向沿斜面向下,问该质点滑到斜边底端C 点时的速度和加速度各为多大?【解析】在D 点:ma F mg D =-0030cos 30sin在C 点:c D ma F mg =+0030cos '30sin D 和C 在同一等势面上,F D =F D ′可得a g a c -=又因为D 和C 在同一等势面上,质点从D 到C 的过程中电场力不作功,运用动能定理可得:220212160sin mv mv mgL C -= v C =gL v 32+ 【答案】v C =gL v 32+,a g a c -=10.(2002年理综全国卷)如图所示有三根长度皆为l =1.00 m 的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的 O 点,另一端分别挂有质量皆为m =1.00×210-kg 的带电小球A 和B ,它们的电量分别为一q 和+q ,q =1.00×710-C .A 、B 之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E =1.00×106N/C 的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时 A 、B 球的位置如图9-2-15所示.现将O 、B 之间的线烧断,由于有空气阻力,A 、B 球最后会达到新的平衡位置.求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少.(不计两带电小球间相互作用的静电力)【解析】图(甲)中虚线表示A 、B 球原来的平衡位置,实线表示烧断后重新达到平衡的位置,其中α、β分别表示OA 、AB 与竖直方向的夹角.A 球受力如图(乙)所示:重力mg ,竖直向下;电场力qE ,水平向左;细线OA 对A 的拉力T 1,方向如图;细线AB 对A 的拉力T 2,方向如图.由平衡条件得 qE T T =+βαsin sin 21① βαcos cos 21T mg T +=②B 球受力如图(丙)所示:重力mg ,竖直向下;电场力qE ,水平向右;细线AB 对B 的拉力T 2,方向如图.由平衡条件得图9-2-14qE T =βsin 2③ mg a T =cos 2④联立以上各式并代入数据,得 0=α⑤ ο45=β⑥由此可知,A 、B 球重新达到平衡的位置如图(丁)所示.与原来位置相比,A 球的重力势能减少了 )60sin 1(ο-=mgl E A ⑦ B 球的重力势能减少了 )45cos 60sin 1(οο+-=mgl E B ⑧A 球的电势能增加了 W A =qElcos 60°⑨B 球的电势能减少了 )30sin 45(sin οο-=qEl W B ⑩两种势能总和减少了 B A A B E E W W W ++-=代入数据解得 J W 2108.6-⨯= 第Ⅲ课时 电场力做功与电势能变化1、如图9-3-9,O 是一固定的点电荷,另一点电荷P 从很远处以初速度0v 射入点电荷O 的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN .a 、b 、c 是以O 为中心,c b a R R R 、、为半径画出的三个圆,a b b c R R R R -=-.1、2、3、4为轨迹MN 与三个圆的一些交点.以12W 表示点电荷P 由1到2的过程中电场力做的功的大小,34W 表示由3到4的过程中电场力做的功的大小,则( )(2004年春季高考理综)A .34122W W =B .34122W W >C .P 、O 两电荷可能同号,也可能异号D .P 的初速度方向的延长线与O 之间的距离可能为零【解析】由图中轨迹可可判断两电荷一定是异种电荷,且一定不对心,故C 、D 错;虽然 a b b c R R R R -=-,但越靠近固定电荷电场力越大,所以3412F F >可得34122W W >,故B 正确【答案】B2、如图9-3-10所示,光滑绝缘的水平面上M 、N 两点各放一电荷量分别为+q 和+2q ,完图9-3-9全相同的金属球A 和B ,给A 和B 以大小相等的初动能E 0(此时动量大小均为p 0)使其相向运动刚好能发生碰撞,碰后返回M 、N 两点时的动能分别为E 1和E 2,动量大小分别为p 1和p 2,则( )A.E 1=E 2=E 0 p 1=p 2=p 0B.E 1=E 2>E 0 p 1=p 2>p 0C.碰撞发生在M 、N 中点的左侧D.两球不同时返回M 、N 两点【解析】完全相同的两金属球初动能、动量大小相同,则初速度大小相同,于M 、N 中点相碰时速度均减为零,之后由于库仑斥力变大,同时返回M 、N 两点时速度大小同时变大但彼此相等,方向相反.【答案】B3、一个带正电的质点,电量q =2.0×10-9库,在静电场中由a 点移到b 点,在这过程中,除电场力外,其他力作的功为6.0×10-5焦,质点的动能增加了8.0×10-5焦,则a 、b 两点间的电势差ab U 为( ).A. 3×104伏;B. 1×104伏;C. 4×104伏;D. 7×104伏.【解析】 由动能定理 K ab E W qU ∆=+【答案】B4、如图9-3-11所示四个图中,坐标原点O 都表示同一半径为R 的带正电的实心金属球的球心O 的位置,横坐标表示离球心的距离,纵坐标表示带正电金属球产生的电场电势和场强大小.坐标平面上的线段及曲线表示场强大小或电势随距离r 的变化关系,选无限远处的电势为零,则关于纵坐标的说法,正确的是 ( )A .图①表示场强,图②表示电势B .图②表示场强,图③表示电势C .图③表示场强,图④表示电势D .图④表示场强,图①表示电势【解析】处于静电平衡状态的导体是一个等势体,内部场强处处为零【答案】B5、如图9-3-12所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab =U bc ,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,据此可知( )A .三个等势面中,a 的电势最高B .带电质点通过P 点时的电势能较Q 点大C .带电质点通过P 点时的动能较Q 点大D .带电质点通过P 点时的加速度较Q 点大【解析】先画出电场线,再根据速度、电场力和轨迹的关系,可以判定:质点在各点受的电场力方向是斜向下方.由于是正电荷,所以电场线方向也沿电场线向下方,相邻等差等势面中,等势面越密处,场强与大.图9-3-10 图9-3-12【答案】BD6、如图9-3-13,在匀强电场中,a 、b 两点连线与电场线成60o 角.将正电荷由a 点移到b 点,电场力做正功,可以判定电场线的方向是由_______指向_______的.如果ab 相距0.20m,场强为2×103N/C,正电荷的电量为4×10-4C,则电荷的电势能变化了_______焦耳.【解析】因为电场力做正功,可以判定电场线的方向是是从下方指向上方;J qES W ab ab 2010860cos -⨯==【答案】从下方指向上方; J 2108-⨯7、已知ΔABC 处于匀强电场中.将一个带电量C q 6102-⨯-=的点电荷从A 移到B 的过程中,电场力做功J W 51102.1-⨯-=;再将该点电荷从B 移到C ,电场力做功J W 62106-⨯=.已知A 点的电势φA =5V ,则B 、C 两点的电势分别为____V 和____V .试在图9-3-14中画出通过A 点的电场线. 【解析】先由W =qU 求出AB 、BC 间的电压分别为6V 和3V ,再根据负电荷A →B 电场力做负功,电势能增大,V B 1-=ϕ 、电势降低;B →C 电场力做正功,电势能减小,电势升高,知V C 2=ϕ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,所以斜向左下方如图甲.【答案】V B 1-=ϕ V C 2=ϕ8、在电场中一条电场线上有A 、B 两点,如图9-3-15所示.若将一负电荷C q 7100.2-⨯=,从A 点移至B 点,电荷克服电场力做功J 4100.4-⨯.试求:(1)电场方向;(2)A 、B 两点的电势差,哪一点电势高?(3)在这一过程中,电荷的电势能怎样变化?(4)如在这一电场中有另一点C ,已知V U AC 500=,若把这一负荷从B 移至C 电场力做多少功?是正功还是负功?【解析】(1)根据题意负电荷从A 点移至B 点电场力电场力做负功,可知电场方向A 指向B(2) 电场方向A 指向B,因此A 点电势高V CJ q W U AB AB 374102102104⨯=⨯-⨯-==-- 图9-3-13A B C图9-3-14A B D E 甲(3) 在这一过程中,电荷的电势能增加J 4100.4-⨯(4)因为V U AC 500=而V U AB 3102⨯=所以V U BC 1500-=J V C qU W BC BC 47103)1500()102(--⨯=-⨯⨯-== 电场力做正功9、如图9-3-16所示,一条长为L 的细线,上端固定,下端拴一质量为m 的带电小球.将它置于一匀强电场中,电场强度大小为E ,方向是水平的,已知当细线离开竖直的位置偏角为α时,小球处于平衡,问:(1)小球带何种电荷?求小球所带电量.(2)如果细线的偏角由α增大到 ϕ,然后将小球由静止开始释放,则ϕ应多大,才能使在细线到竖直位置时,小球的速度刚好为零.【解析】(1)由受力平衡可得:αtan mg qE = E mg q αtan = 正电荷 (2)解法(一)由动能定理可知:00sin )cos 1(-=--ϕϕqEl mglϕϕsin cos 1-=mg qE 又因为 αtan =mgqE 2tan 2cos 2sin 22sin 2sin cos 1tan 2ϕϕϕϕϕϕα==-=所以 2ϕα= 得:ϕϕ2=解法(二)利用等效场(重力和电场力所构成的复合场)当细线离开竖直的位置偏角为α时,小球处于平衡的位置为复合场的平衡位置,即“最低”位置,小球的振动关于该平衡位置对称,可知ϕϕ2=【答案】①正电荷,q=mgtga/E ②ϕ=2a10、静止在太空的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度.已知飞行器的质量为M ,发射的是2价氧离子,发射功率为P ,加速电压为U ,每个氧离子的质量为m ,单位电荷的电量为e ,不计发射氧离子后飞行器质量的变化.求:(1)射出的氧离子速度;(2)每秒钟射出的氧离子数;(3)射出离子后飞行器开始运动的加速度.【解析】(1)据动能定理知:2212mv eU = m eU v 2= 图9-3-16(2)由NeU P 2=,得eU P N 2= (3)以氧离子和飞行器为系统,设飞行器的反冲速度为V ,根据动量守恒定律:0=-∆MV tmv N MV tmv N =∆所以飞行器的加速度eUm M P M Nmv t V a ==∆= 第Ⅳ课时 电容·带电粒子在电场中的直线运动1、如图9-4-11所示,让平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度,若不改变A 、B 两极板带的电量而减小两极板间的距离,同时在两极板间插入电介质,那么静电计指针的偏转角度 ( )A 、一定减小B 、一定增大C 、一定不变D 、可能不变【解析】由kd s C πε4=和CQ U =,电量不变,可知A 对 【答案】A2、如图9-4-12所示,平行板电容器经开关S 与电池连接,a 处有一电荷量非常小的点电荷,S 是闭合的,φa 表示a 点的电势,F 表示点电荷受到的电场力.现将电容器的B 板向下稍微移动,使两板间的距离增大,则A.φa 变大,F 变大B.φa 变大,F 变小C.φa 不变,F 不变D.φa 不变,F 变小 【解析】极板间电压U 不变,两极板距离d 增大,所以场强E减小故F 变小.a 到B 板距离变大则a 到B 板的电势差增大,而B 板接地,所以φa 变大,故B 对.【答案】B 3、.离子发动机飞船,其原理是用电压U 加速一价惰性气体离子,将它高速喷出后,飞船得到加速,在氦、氖、氩、氪、氙中选用了氙,理由是用同样电压加速,它喷出时( )A.速度大B.动量大C.动能大D.质量大【解析】由动能定理: 221mv qU =得到动能均相同 但 动量K mE P 2= ,质量越大,动量越大,反冲也大.故选B【答案】B4、如图9-4-13所示,水平放置的平行金属板a 、b 分别与电源的两极相连,带电液滴P在金属板a 、b 间保持静止,现设法使P 固定,再使两金属板a 、b 分别绕中心点O 、O /垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α,然后释放P ,则P 在电场内将做( )A .匀速直线运动B .水平向右的匀加速直线运动C .斜向右下方的匀加速直线运动图9-4-11 图9-4-12D .曲线运动【解析】原来有:mg qE = 即mg d U q = 设转过α角时(如图甲),则两极板距离为变αcos 'd d =U 保持不变,在竖直方向有:mg d U q d U q qE ===αααcos cos cos ' 所以竖直方向合外力为零水平方向受到恒定的外力αsin 'qE因此带电液滴P 将水平向右的匀加速直线运动,B【答案】B 5、如图9-4-14所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔.右极板电势随时间变化的规律如图所示.电子原来静止在左极板小孔处.(不计重力作用)下列说法中正确的是( )A.从t=0时刻释放电子,电子将始终向右运动,直到打到右极板上B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动C.从t=T /4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上D.从t=3T /8时刻释放电子,电子必将打到左极板上 【解析】从t=0时刻释放电子,如果两板间距离足够大,电子将向右先匀加速T /2,接着匀减速T /2,速度减小到零后,又开始向右匀加速T /2,接着匀减速T /2……直到打在右极板上.电子不可能向左运动;如果两板间距离不够大,电子也始终向右运动,直到打到右极板上.从t=T /4时刻释放电子,如果两板间距离足够大,电子将向右先匀加速速度减小到零后,改为向左先匀加速T /4,接着匀减速T /4.即在两板间振动;如果两板间距离不够大,则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上.从t=3T /8时刻释放电子,如果两板间距离不够大,电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上;如果第一次向右运动没有打在右极板上,那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上.选AC【答案】AC6、如图9-4-15所示,水平放置的两平行金属板相距为d,充电后其间形成匀强电场.一带电量为+q,质量为m 的液滴从下板边缘射入电场,并沿直线运动恰好从上板边缘射出.可知,该液滴在电场中做_______运动,电场强度为_______,电场力做功大小为_______【解析】由题意可知,带电粒子只能作匀速直线运动,所受重力和电场力的合外力为零.有:mg qE =q mg E =,根据动能定理:0=-mgd qU mgd qU =qE ′ mgP 甲 t uU 0-U 0o 2T T 图9-4-14 图9-4-15【答案】作匀速直线运动,q mg E =,mgd W = 7、密立根油滴实验进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性.如图所示是密立根实验的原理示意图9-4-16,设小油滴质量为m ,调节两板间电势差为U ,当小油滴悬浮不动时,测出两板间距离为d .可求出小油滴的电荷量q =_______.【解析】受力平衡可得:mg qE =mg dU q = Umgd q = 【答案】U mgd 8、如图9-4-17所示,在倾角37°的斜面两端,垂直于斜面方向固定两个弹性板,两板相距2米,质量10克,带电量1×10-7库仑的物体与斜面的摩擦系数为0.2,物体在斜面中点时速度大小为10米/秒,物体在运动中与弹性板碰撞中机械能不损失,物体在运动中电量不变,若匀强电场场强E=2×106牛/库,求物体在斜面上通过的路程?(g=10米/秒2)【解析】N mg F f N 016.037cos ===ομμmg sin370=0.06N Eq =0.2Nf + mg sin37°<Eq故最后应停在紧靠上边弹性板处,由动能定理得:2210sin 22mv fS L mg L Eq -=--θ解得:S =40m 【答案】S =40m9、如图9-4-18所示,空间相距为d 的平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场,其变化如图,当t=0时,A 板电势比B 板电势高,这时在靠近B 板处有一初速度为零的电子(质量为m ,电量为q )在电场力作用下开始运动,若要使这电子到达A 板时具有最大的动能,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?【解析】根据题意当电子从t=0时开始运动,运动时间t ∆≤2T 时,电子到达A 板时具有最 大的动能.临界条件:202)2(2121T md qU at d == 028qU md T =所以 208md qU f = 【答案】不能超过208mdqU 图9-4-16图9-4-17图9-4-18图9-4-1910、(2003年上海高考)为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上下底面是面积204.0m A =的金属板,间距m L 05.0=,当连接到V U 2500=的高压电源正负两极时,能在两金属板间产生一个匀强电场,如图9-4-19所示.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,每立方米有烟尘颗粒1310个,假设这些颗粒都处于静止状态,每个颗粒带电量为C q 17100.1-⨯+=,质量为kg m 15100.2-⨯=,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力.求合上电键后:⑴经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附? ⑵除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功?⑶经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?【解析】 ⑴当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时,烟尘就被全部 吸附.烟尘颗粒受到的电场力: L qU F =而222121t mL qU at L ==可得s t 02.0= ⑵由于板间烟尘颗粒均匀分布,可以认为烟尘的质心位置位于板的中心位置,因此除尘过程中电场力对烟尘做的总功为: J NALqU W 4105.221-⨯==⑶设烟尘颗粒下落距离为x ,则当时所有烟尘颗粒的总动能:)()(212x L NA x L qU x L NA mv E K -•=-•= 当L x 21=时,K E 最大,又根据2121at x =得s L qUm a x t 014.021=== 第Ⅴ课时 带电粒子在电场中的曲线运动1、如果不计重力的电子,只受电场力作用,那么,电子在电场中可能做 ( )A .匀速直线运动B .匀加速直线运动C .匀变速曲线运动D .匀速圆周运动【解析】电子绕核运动便可看成匀速圆周运动【答案】B C D2、一束由不同种正离子组成的粒子流以相同的速度,从同一位置沿垂直于电场方向射入匀强电场中,所有离子的轨迹都是一样的,这说明所有粒子( )A.都具有相同的比荷B.都具有相同的质量C.都具有相同的电量D.都属于同一元素的同位素 【解析】当粒子从偏转电场中飞出时的侧移y ,速度的偏角θ相同时,则粒子的轨迹相同.由2022121⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛==v L dm Uq at y 及2000tan dmv UqL v at v v y ===θ知:当粒子的比荷m q 相同时,侧移y 、偏。

人教版高中物理选修3-1 第1章-《第一章 静电场》章末总结(测)

人教版高中物理选修3-1 第1章-《第一章 静电场》章末总结(测)

【优选整合】人教版高中物理选修3-1 第1章-《第一章 静电场》章末总结(测)一、单选题1. 某带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B点。

如图所示,实线为电场线,虚线为粒子运动轨迹,由此可以判定( )A.粒子在A 点的加速度大于它在B点的加速度B.粒子在A点的动能小于它在 B点的动能C.电场中A 点的电势低于B 点的电势D.粒子在A点的电势能小于它在 B点的电势能2. 下列说法中正确的是( )A.在场强较小处,电荷在该处的电势能也较小;B.电荷在场强为零处的电势能也为零;C.在场强相等的各点,电荷的电势能必相等;D.在选定为零电势的位置处,任何电荷的电势能必为零.3. 如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线.设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()A .a 、b 的电荷同号,B .a 、b 的电荷异号,C .a 、b 的电荷同号,D .a 、b 的电荷异号,4. 如图所示为某一点电荷 Q 产生的电场中的一条电场线,A 、B 为电场线上的两点,当电子以某一速度沿电场线由 A 运动到 B 的过程中,动能增加,则可以判断A .场强大小B .电势C .电场线方向由 B 指向 AD .若 Q 为负电荷,则 Q 在 B 点右侧5. 如题图所示,金属球A 的半径为R ,球外一个点电荷带电量为q ,到球心的距离为L,则金属球上感应电荷在球心产生电场的电场强度大小为A .B .C .+D .他条件不变,则该粒子从PQ 竖直面上的D 点离开场区.若粒子在上述三种情况下通过场区的总时间分别是t 1、t 2和t 3,运动的加速度大小分别为a区恰能沿直线运动,并从PQ 竖直面上的C 点离开场区.若撤去磁场,其他条件不变,则该粒子从PQ 竖直面上的B 点离开场区;若撤去电场,其6.如图,在MN 和PQ 这两个平行竖直面之间存在垂直纸面的匀强磁场和平行纸面的匀强电场,一个带电粒子以某一初速度由A 点水平射入这个场、a2和a3,不计粒子所受重力的影响,则下列判断中正确的是1A.t1=t2<t3,a1<a2=a3B.t2<t1<t3,a1<a3<a2C.t1=t2=t3,a1<a2<a3D.t1=t3>t2,a1=a3<a27. 如图所示,A、B是匀强电场中相距4cm的两点,其连线与电场方向的夹角为60°,两点间的电势差为20V,则电场强度大小为()A.5V/m B.50V/m C.1×102V/m D.1×103V/m8. 如图,一正电荷在电场中由P运动到Q,下列说法正确的是()A.Q点的电势高于P点的电势B.Q点的电场强度大于P点的电场强度C.P点的电场强度大于Q点的电场强度D.该电荷在P所受电场力的方向向左9. 如图所示,一直角三角形处于平行于纸面的匀强电场中,∠A=90°,∠B=30°,AC长为L,已知A点的电势为,B点的电势为,C点的电势为0.一带电的粒子从C点以的速度出发,方向如图所示(与AC边成60°).不计粒子的重力,下列说法正确的是A.电场强度的方向由B指向CB.电场强度的大小为C.若粒子能击中图中的A点,则该粒子的比荷为D.只要粒子的速度大小合适,就可能击中图中的B点二、多选题10. 在如图所示的4种情况中,a、b两点的场强相同,电势不同的是()A .带电平行板电容器两极板间的a、b两点B .离点电荷等距的a、b两点C .达到静电平衡时导体内部的a、b两点D .两个等量异种电荷连线上,与连线中点O等距的a、b两点11. 如图,水平固定的圆盘a带正电Q,电势为零,从盘心O处释放质量为m、带电量为+q的小球.由于电场的作用,小球最高可上升到竖直高度为H的N点,且过P点时速度最大,已知重力加速度为g.由此可求得Q所形成的电场中()A.P点的电势B.N点的电势C.P点的电场强度D.N点的电场强度12. 如图所示,实线的两点电荷形成的电场线,若不计重力的带电粒子从C点运动到D点,轨迹如图虚线所示,则下列说法中正确的是()A.由C到D过程中电场力对带电粒子做正功B.由C到D过程中带电粒子动能减小三、解答题C .粒子带正电D .A 电荷的电荷量大于B 电荷的电荷量13. 电场中有A 、B 两点,A 点的场强为E =4.0×103N/C ,A 、B 两点的电势差为U =3.0×103V .有一电荷量q =1.2×10-8C 的微粒,质量m =2.0×10-12kg ,在A 点由静止释放,微粒在电场力作用下由A 点移到B 点,不计重力作用.求:(1)带电微粒在A 点所受电场力多大?微粒被释放的瞬间加速度多大?(2)带电微粒从A 点移到B 点时,电场力做了多少功?若电场力做的功全部转化为动能,则微粒到达B 点时速度多大?14. 如图所示,粗糙水平轨道与半径为R 的竖直光滑半圆轨道在B 点平滑连接,在过圆心O 的水平界面M的下方分布有水平向右的匀强电场,场强,现有一质量为m 、电量为+q 的小球(可视为质点)从水平轨道上A 点由静止释放,小球运动到C 点离开圆轨道后经界面MN 上的P 点进入电场(P 点恰好在A 点的正上方).已知A 、B 间距离为2R,重力加速度为g,求:(1)小球在C 处的速度大小;(2)小球从A 运动到B 克服阻力所做的功;(3)球从A 运动到C 的过程中对轨道压力的最大值.15. 地面上方存在水平向右的匀强电场,一质量为m 带电量为q 的小球用绝缘丝线悬挂在电场中,当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为,此时小球到地面的高度为h,求:(2)若丝线突然断掉,小球经过多长时间落地?(1)匀强电场的场强?16. 两块水平平行放置的导体板如图 (甲)所示,大量电子(质量m、电量e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间.当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图 (乙)所示的周期为2t0,幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过.问:⑴这些电子通过两板之间后,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?⑵侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?。

物理(选修3-1)第一章-静电场-全章复习资料

物理(选修3-1)第一章-静电场-全章复习资料

物理(选修3-1)第一章静电场全章复习资料1.1 库仑定律【知识梳理】1.电荷:自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为正电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为负电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.2.电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少.单位是库仑,字母为“C”.物体不带电的实质是物体带有等量的异种电荷.3.元电荷:电子所带电荷量e=1.6⨯10-19C,所有带电体的电荷量都是e的整数倍,因此电荷量e称为元电荷.4.点电荷:点电荷是一种理想化的模型,当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多,以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时,这样的带电体就可以看做点电荷.5.物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电.6.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能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,在转移过程中电荷总量保持不变.7.库仑定律:(1)适用条件:①真空中,②点电荷(2)公式:221 r QQkF=说明:①两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力,不论两个带电体的电量是否相等,甚至相差悬殊,但它们间的作用力一定大小相等、方向相反,并与它们的质量无关.②均匀带电的圆球、圆板、圆环,等效为电荷都集中在球心、圆心.③微观粒子(如电子、质子)间的万有引力比它们之间的库仑力小得多,万有引力通常忽略不计,电荷在电场中受力分析时,一般情况下物体的重力不计.【典型例题】例1下列说法中正确的是( )A .点电荷就是体积很小的带电体B .据221rQ Q kF =可知,当r →0时,F →∞C .两个相同的、球心距离为r 的金属球,带有等量同种电荷Q 时的库仑力22rQ k F <D .两个点电荷的电荷量不变,只使它们之间的距离成为原来的一半,则它们之间的库仑力变为原来的2倍. 例2两个完全相同的金属小球带有正、负电荷,相距一定的距离,先把它们相碰后置于原处,则它们之间的库仑力和原来相比将()A .变大B .变小C .不变D .以上情况均有可能例3如图1.1-1所示,质量均为m 的三个带电小球A 、B 、C ,放置在光滑的绝缘水平面上,A 与B 、B 与C 相距L ,A 带电Q A =+8q ,B 带电Q B =+q .若在C 上加一水平向右的恒力F ,能使A 、B 、C 三球始终保持相对静止.则外力F 的大小如何?C 球所带电荷量是多少?电性如何?例4一半径为R 的绝缘球壳上均匀地带电量+Q ,另一电量为+q 的点电荷放在球心O 上,由于对称性,点电荷所受的力为零,现在球壳上挖去半径为r (r <<R )的一个小圆孔(如图1.1-2),则此时置于球心的点电荷所受力的大小为________(已知静电力常量为k ),方向______.例5如图1.1-3所示,在光滑绝缘的水平面上固定一个金属小球A ,用绝缘弹簧把A 与另一个金属小球B 连接起来,然后让A 和B 带等量同种电荷,此时弹簧伸长量为x 0,如果由于某种原因,A 、B 两球电量各漏掉一半,伸长量变为x ,则x 与x 0的关系一定满足( )A .x =x 0/2B .x =x 0/4C .x >x 0/4D .x <x 0/4【巩固练习】 _________班 姓名_______________ 1.关于点电荷的说法中正确的是( ) A .真正的点电荷是不存在图1.1-1图1.1-2图1.1-3B .点电荷是一种理想化的物理模型C .小的带电体就是点电荷D .形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体2.两个放在绝缘架上的相同金属球,相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷,相互斥力为3F ,现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为( ) A .0 B .F C .3F D .4F3.如图1.1-4所示,质量分别是m 1和m 2带电量分别为q 1和q 2的小球,用长度不等的轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β(α>β),两小球恰在同一水平线上,那么( ) A .两球一定带异种电荷 B .q 1一定大于q 2C .m 1一定小于m 2D .m 1所受库仑力一定大于m 2所受的库仑力4.两点电荷A 、B 带电量q A >q B ,在真空中相距为L 0,现将检验电荷q 置于某一位置时所受库仑力恰好为零,则此位置当A 、B 为( )A .同种电荷时,在A 、B 连线上靠近B 一侧 B .同种电荷时,在A 、B 连线上靠近A 一侧C .异种电荷时,在BA 连线的延长线上靠近A 一侧D .异种电荷时,在AB 连线的延长线上靠近B 一侧5.真空中有甲、乙两个点电荷相距为r ,它们间的静电引力为F .若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的31,它们间的距离变为2r ,则它们之间的静电引力将变为( ) A .F 83B .F 61C .F 38D .F 326.两个相同的金属小球,带电荷量之比为1:7,相距为r ,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的( )A .74B .73C .79D .7167.如图1.1-5所示,两根细线拴着两个质量相同的小球A 、B ,上、下两根细线中的拉力分别是T A 、T B ,现在使A 、B 带同种电荷,此时上、下细线受力分别为T A ′、T B ′,则()图1.1-5图1.1-4A .T A ′=T A ,TB ′>T BB .T A ′=T A ,T B ′<T BC .T A ′<T A ,T B ′>T BD .T A ′>T A ,T B ′<T B8.真空中两个同种点电荷Q 1和Q 2,它们相距较近,使它们保持静止状态今释放Q 2,且Q 2只在Q 1的库仑力作用下运动,则在Q 2运动过程中速度和加速度的变化情况是( ) A .速度不断变大,加速度不断变大B .速度不断变大,加速度不断变小C .速度不断变小,加速度不断变大D .速度不断变小,加速度不断变小9.三个电量相同的正电荷Q ,放在等边三角形的三个顶点上,问在三角形的中心应放置多大的电荷,才能使作用于每个电荷上的合力为零?10.如图1.1-6所示,A 、B 是带等量同种电荷的小球,A 固定在竖直放置的10cm 长的绝缘支杆上,B 平衡于绝缘的倾角为30°的光滑斜面上时,恰与A 等高,若B 的质量为g 330,则B 带电荷量是多少?(g 取10m/s 2) 11.如图1.1-7所示,在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球A 、B 、C ,三球质量均为m ,相距均为L ,若三球均带电,且q A = + 10q ,q B =+ q ,为保证三球间距不发生变化,将一水平向右的恒力F 作用于C 球,使三者一起向右匀速运动.求:(1)F 的大小;(2)C 球的电性和电量.1.2 电场强度 电场力的性质【知识梳理】 1.电场:(1)电场:带电体周围存在的一种物质,是电荷间相互作用的媒体.它是一种看不见的客观存在的物质.它具有力的特性和能的特性.(2)电场最基本的性质:对放入电场中的电荷由电场力的作用.图1.1-6(3)电场力:放入电场中的电荷受到电场的力的作用,此力叫电场力. 2.电场强度E :描述电场力的性质的物理量(1)定义:放入电场中某点的电荷所受电场力与此电荷所带电荷量的比值,叫电场强度. (2)定义式:q F E /=.(3)物质性:电场是电荷周围客观存在的物质,电荷之间的相互作用力通过电场而发生.(4)客观性:场强是描述电场力的性质的物理量,只由电场本身决定.电场中某点的场强与检验电荷的电性和电量q 无关,与检验电荷所受的电场力F 无关,即使无检验电荷存在,该点的场强依然是原有的值. (5)矢量性:电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向.与放在该点的负电荷受的电场力的方向相反. (6)场强大小判断:a .根据电场力判断:q F E /=b .根据电场线判断:只与电场线疏密有关,与电场线方向无关.c .根据匀强电场中电势差判断:E=U/d (7)电场强度的计算:q F E /=(定义式,普遍适用)2rQkE =(用于真空中点电荷形成的电场) U/d E =(用于匀强电场)3.电场线:在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致,这些曲线就叫做电场线.(1)电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线,它不是电场中实际存在的线.电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹.(2)电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密的地方,其场强就越大.(3)电场线上某点的切线方向即该点的场强力向,也就是正电荷在该点所受电场力的方向.(4)静电场的电场线是不闭合的曲线,总是从正电荷(或无穷远处)发出,终止于负电荷(或无穷远处).在没有电荷的地方电场线不会中断,也不会相交.正电荷一定要发出电场线,负电荷一定要接收电场线. (5)电场线不会相交或相切. 4.电场的叠加:同时存在几个产生电场的场源时,电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和. 【典型例题】例1如图1.2-1,A 为带正电荷Q 的金属板,沿金属板的垂直平分线在距离板r 处放一质量为m 、电量为q 的小球,小球受水平向右的电场力作用而偏转θ角后静止.设小球是用绝缘丝线悬挂于O 点,求小球所在处的电场强度.例2如图1.2-2所示,用金属丝AB 弯成半径r =lm 的圆弧,但在A 、B 之间留出宽度为d =2cm 、相对来说很小的间隙.将电荷量Q =3.13×10-9C 的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心O 处的电场强度.例3如图1.2-3所示,相距为2d 的A 和B 两点上固定着等量异种的两个点电荷,电荷量分别为+Q 和-Q .在AB 连线的中垂线上取一点P ,垂足为O ,∠PAO =α,求:(1)P 点的场强的大小和方向; (2)α为何值时,场强最大?例4在场强为E 的匀强电场中,取O 点为圆心,r 为半径作一圆周,在O 点固定一电量为+Q 的点电荷,a 、b 、c 、d 为相互垂直的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷+q放在d 点恰好平衡(如图1.2-4所示).(1)匀强电场场强E 的大小、方向如何?(2)检验电荷+q 放在点c 时,受力F c 的大小方向如何?图1.2-3图1.2-2图1.2-4(3)检验电荷+q放在b点,受力F b的大小、方向如何?例5法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场.图 1.2-5为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图,以下几种说法正确的是()A.a、b为异种电荷,a带电量大于b带电量B.a、b为异种电荷,a带电量小于b带电量C.a、b为同种电荷,a带电量大于b带电量D.a、b为同种电荷,a带电量小于b带电量例6把质量为m的正点电荷q,在电场中从静止开始释放,在它运动的过程中,如果不计重力,下面说法正确的是()A.点电荷运动轨迹必和电场线重合B.点电荷的速度方向必定与所在电场线的切线方向一致C.点电荷的加速度方向必定与所在电场线的切线方向垂直D.点电荷受电场力的方向必定与所在电场线的切线方向一致【巩固练习】_________班姓名_______________1.下列关于电场线的说法中,不正确的是( )A.电场线是电场中实际存在的线B.在复杂电场中的电场线是可以相交的C.沿电场线方向,场强必定越来越小D.电场线越密的地方.同一试探电荷所受的电场力越大2.在如图1.2-6所示的电场中的P点放置一正电荷,使其从静止开始运动,其中加速度逐渐增大的是图中的()3.如图1.2-7甲所图1.2-6图1.2-5示,AB 是一点电荷电场中的电场线,图1.2-7乙是放在电场线上a 、b 处的检验电荷所受电场力大小与所带电荷量大小间的函数关系图象,由此可判定( )A .如果场源是正电荷,位置在A 侧B .如果场源是正电荷,位置在B 侧C .如果场源是负电荷,位置在A 侧D .如果场源是负电荷,位置在B 侧4.如图1.2-8所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条电场线上有A 、B 两点,用E A 、E B 表示A 、B 两点的场强,则( ) A .A 、B 两点的场强方向相同B .因为电场线从A 指向B ,所以E A >E BC .A 、B 在一条电场线上,且电场线是直线,所以E A =E BD .不知A 、B 附近的电场线分布状况,E A 、E B 的大小关系不能确定 5.如图1.2-9所示为点电荷产生的电场中的一条电场线,若一带负电的粒子从B 点运动到A 点时,加速度增大而速度减小,则可判定()A .点电荷一定带正电B .点电荷一定带负电C .点电荷一定在A 的左侧D .点电荷一定在B 的右侧6.图1.2-10所示的各电场中,A 、B 两点场强相同的是()7.一带电粒子从电场中的A 点运动到B 点,径迹如图1.2-11中虚线所示,不计粒子所受重力,则(图1.2-8图1.2-9图 1.2-11图1.2-10)A .粒子带正电B .粒子加速度逐渐减小C .A 点的场强大于B 点场强D .粒子的速度不断减小8.如图1.2-12所示,甲、乙两带电小球的质量均为m ,所带电荷量分别为+q 和-q ,两球间用绝缘细线连接,甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向右的匀强电场,电场强度为E ,平衡时细线被拉紧.则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的( ) 9.上题中,上下两根绝缘细线张力的大小分别为()A .T 1=2mg ,222)()(qE mg T +=B .T 1>2mg ,222)()(qE mg T +=C .T 1>2mg ,222)()(qE mg T +<D .T 1=2mg ,222)()(qE mg T +<10.如图1.2-13所示,两个可看成点电荷的带正电小球A 和B 位于同一竖直线上,在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离沿竖直方向匀速下落.已知A 球带电荷量为Q ,质量为4m ,B 球带电荷量为4Q ,质量为m ,求匀强电场的场强大小和两球间的距离. 11.如图1.2-14所示,绝缘细线一端固定于O 点,另一端连接一带电荷量为q ,质量为m 的带正电小球,要使带电小球静止时细线与竖直方向成α角,可在空间加一匀强电场则当所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?最小的场强多大?这时细线中的张力多大?1.3 电势 电场能的性质图1.2-13图1.2-12图1.2-14【知识梳理】 1.电势差U AB :(1)定义:电荷在电场中,由一点A 移动到另一点B 时,电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值W AB /q ,叫做A 、B 两点间的电势差,用U AB 表示. (2)定义式:U AB =W AB /q .(3)电势差是标量,但有正负,正负表示电势的高低. 2.电势φ:描述电场能的性质的物理量(1)定义:电势实质上是和标准位置的电势差.即电场中某点的电势,在数值上等于把单位正电荷从某点移到标准位置(零电势点)时电场力所做的功. (2)定义式:φA =U A∞= W A∞/q .(3)电势是标量,但有正负,正负表示该点电势比零电势点高还是低. (4)电势高低判断:a .根据移动检验电荷做功判断:移动正电荷电场力做正功(负功)时,电势降落(升高);移动负电荷电场力做正功(负功)时,电势升高(降落).b .根据电场线判断:沿着电场线方向,电势越来越低,逆着电场线方向电势越来越高.c .根据场源电荷判断:离正电荷越近,电势越高,离场源负电荷越近,电势越低.d .根据电势差判断:AB U >0,则A 点电势比B 点高;AB U <0,则A 点电势比B 点低. 3.电势能E P :(1)电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量叫电荷的电势能. (2)电势能是标量.(3)电场力做功与电势能的变化的关系:电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,做功量等于电势能的减少量;电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加,做功量等于电势能的增加量,即W 电=-△E P (类比于W G =-△E P ).4.电场力做功的计算:(1)根据电势能的变化与电场力做功的关系计算:即W电=-△E P.(2)应用公式W AB =qU AB计算:①正负号运算法:按照符号规约把电量q和移动过程的始、终两点的电势差U AB的值代入公式W AB =qU AB.②绝对值运算法:公式中的q和U AB都取绝对值代入计算,功的正负再另判断:当正(或负)电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时,是电场力做正功(或电场力做负功);当正(或负)电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时,是电场力做负功(或电场力做正功).5.等势面:(1)定义:电场中电势相同的点构成的面叫做等势面.(2)等势面的特点:①等势面是为了形象描述电场中各点电势高低分布而引入的假想图,不是电场中实际存在的面.②同一等势面上各点间的电势差为零,电荷在等势面上移动时电场力不做功.③电场线垂直于等势面,并指向电势降低最快的方向.④等势面不相交.⑤电场强度较大的地方,等差的等势面较密.⑥电场线的描绘:利用电场线和等势面的垂直关系,先描绘出电场中的等势面,再画出电场线.6.匀强电场中场强和等势面的关系:在匀强电场中,沿着场强方向的两点间的电势差等于电场强度跟这两点间距离的乘积,即U=Ed,也可理解为:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势降落,即E=U/d.【典型例题】例1有一带电量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4J,从B点移到C点时电场力做功9×10-4J.问:(1)以B为零势能点,电荷在A点时的电势能E PA1是多少?(2)如选取C 点的电势能为零,则电荷在A 点时的电势能E PA2又是多少?例2将一个-7.0μC 的电荷从地面移动到如图1.3-1所示的电场中的A 点时,电荷的电势能为-140μJ ,问此过程中电场力做功多少?例3如图1.3-2电场中有A 、B 两点,则下列说法正确的是( ) A .电势φA >φB ,电场强度E A >E B B .电势φA >φB ,电场强度E A <E BC .将+q 从A 点移到B 点电场力做正功D .负电荷-q 在A 点的电势能大于其在B 点时的电势能例4根据图1.3-3示的电场线和等势面分布(同一图中相邻的等势面之间的电势变化量相同),讨论下列问题:(1)在等势面密集的地方,电场强度有何特征?(2)在丙图中的AB 两点,它们的电势是否相同?它们的电场强度是否相同?(3)利用图中的某些点来说明:电场强度为零的点电势不一定为零,电势为零的点,电场强度不一定为零.图1.3-2例5如图 1.3-4所示,电荷量为-e ,质量为m 的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场,初速度为v 0,当它通过电场中B 点时,速度与场强方向成150°角,不计电子的重力,以A 点的电势为零,求B点的电势.例6如图1.3-5所示,虚线方框内为一匀强电场,A 、B、C 为该电场中的三个点,若将-2×10-8C的点电荷从A 移到B,克服电场力做功1.2×10-7J ,而把该电荷从C 移到A ,电场力做功3.6×10-7J ,已知ϕB=6V ,(1)求ϕA、ϕc ;(2)试在该方框中的A、B、C 三点画出三条电场线,并简要叙述作图的理由. 【巩固练习】 _________班 姓名_______________ 1.关于电场中场强和电势的关系,下列说法哪些是正确的( ) A .场强相同处,电势也一定相同;电势相同处,场强也一定相同 B .场强相同处,电势不一定相同;电势相同处,场强也不一定相同 C .电场中场强为零的区域电势处处相同 D .电场中电势相同的位置,场强一定为零2.下列关于电势高低的判断,哪些是正确的( ) A .正电荷从A 移到B 时,其电势能增加,A 点电势一定较低甲 等量异号点电荷的电场乙 等量同号点电荷的电场丙 正点电荷的电场丁 孤立带电体的电场图1.3-3电场线与等势面分布图1.3-4图1.3-5B .正电荷只在电场力作用下从A 移到B ,A 点电势一定较高C .负电荷从A 移到B 时,外力作正功,A 点电势一定较高D .负电荷从A 移到B 时,电势能增加,A 点电势一定较低 3.关于等势面的说法,下列哪些说法是正确的( ) A .等势面和电场线处处垂直B .同一等势面上的点场强大小必定处处相等C .电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直,并指向电势升高的方向D .电荷从电场中一点移到另一点,电场力不做功,电荷必在同一等势面上移动 4.如图1.3-6所示,A 、B 两点放有电量为+Q 和+2Q 的点电荷,A 、B 、C 、D 四点在同一直线上,且AC =CD =DB ,将一正电荷从C 点沿直线移到D 点,则( )A .电场力一直做正功B .电场力先做正功再做负功C .电场力一直做负功D .电场力先做负功再做正功 5.下列说法中,正确的是()A .沿着电场线的方向场强一定越来越弱B .沿着电场线的方向电势一定越来越低C .匀强电场中,各点的场强一定大小相等,方向相同D .匀强电场中,各点的电势一定相等6.如图1.3-7所示为负点电荷电场中的一条电场线,a 、b 为电场线上的两点.设a 、b两点的场强大小分别为E a 、E b 、a 、b 两点的电势分别为φa 、φb ,则下列说法中正确的是()A .E a >E b ,φa >φbB .E a <E b ,φa >φbC .E a >E b ,φa <φbD .E a =E b ,φa >φb7.下列关于电场强度和电势的说法中,正确的是( )A .电场强度为零的地方,电势一定为零B .电势为零的地方,电场强度一定为零图1.3-7C .电场强度较大的地方,电势一定较高D .沿着电场强度的方向,电势逐渐降低8.关于电势与电势能的四种说法中,正确的是( )A .在电场中,电势较高的地方,电荷在那一点具有的电势能较大B .在电场中某一点,若放入电荷的电荷量越大,它具有的电势能越大C .在正的点电荷电场中的任一点,正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能D .在负的点电荷电场中的任一点,负检验电荷具有的电势能一定大于正检验电荷具有的电势能9.图1.3-8中a 、b 为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a 点静止释放,沿电场线向上运动,到b 点恰好速度为零,下列说法中正确的是( ) 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 点的电势比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10.如图1.3-9所示,在等量异种电荷形成的电场中,有A 、B 、C 三点,A 点为两点电荷连线的中点,B 点为连线上距A 点为d 的一点,C 点为连线中垂线距A 点也为d 的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是()A .EB >E A >E CB .E A >E B >E CC .U A =U C >U BD .U B =U C >U A11.如图1.3-10所示,一电场中的等势面是一簇互相平行的平面,间隔均为d ,各等势面的电势如图所示,现有一质量为m 的带电微粒,以速度v 0射入电场,v 0的方图1.3-8图 1.3-9图1.3-10向与水平方向成45°斜向上,要使质点做直线运动,则 (1)微粒带何种电荷?电荷量是多少? (2)在入射方向的最大位移是多少?12.如图1.3-11所示,一质量为M 的塑料球形容器放在桌面上,它的内部有劲度系数为k 的轻弹簧直立固定于容器的内壁底部,弹簧上端经绝缘线系住一只带正电荷量为q 、质量为m 的小球,从加上一个向上的匀强电场,场强缓慢增强为E 的时候,容器对桌面压力恰好减为零.问:(1)小球的电势能怎样改变? (2)小球的电势能改变了多少?1.4 电容器 带电粒子在电场中的运动【知识梳理】 1.电容器、电容(1)电容器:两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器. (2)电容:描述电容器容纳电荷本领的物理量.①定义:电容器所带的电荷量Q (一个极板所带电荷量的绝对值)与两个极板间电势差U 的比值,叫做电容器的电容. ②定义式:U QU Q C ∆∆==.电容C 由电容器本身的构造因素决定,与电容器所带电量Q 和充电电压U 无关. ③单位:1F=106μF=1012pF ④几种电容器(a )平行板电容器:平行板电容器的电容跟介电常数ε成正比,跟正对面积S 成正比,跟两板间的距离d 成反比,即kdSC πε4=. 带电平行板电容器两极板间的电场可认为是匀强电场,板间场强为U/d E =.图1.3-11(b )固定电容器、可变电容器、电解电容器.电解电容器接入电路时应注意其极性. 2. 带电体在电场中的运动(1)平衡(静止或匀速):仅在电场力和重力作用下满足mg qE = (2)加速(1)能量:在任何电场中,若只有电场力做功,有21222121mv mv qU -=.(2)动力学:在匀强电场中,若只有电场力作用,带电体做匀变速运动,其加速度为mEq a =. (3)偏转当不计重力的带电粒子以一定初速垂直电场方向进入匀强电场时,粒子的运动为类平抛运动,其轨迹是抛物线.当带电粒子的质量为m ,电量为q ,两平行金属板板长为l ,距离为d ,板间电压为U ,当带电粒子以初速v 0平行于两板进入电场时,两板间的场强为dUE =. 在垂直于场强方向上,粒子做匀速直线运动:t v x v v 0x ==,0. 在平行于场强方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动:mqE a =,221,t mqE y t m qEv y ==. 离开电场时,粒子在板间的运动时间为0v lt =﹔ 沿电场力方向上的位移为;2212022mdv qUl at y == 速度方向上的偏转角为φ,20tan mdv qUlv v y ==φ.(4)圆周运动带电粒子在点电荷形成的径向辐射状分布的静电场中,可做匀速圆周运动.如氢原子核外电子的绕核运动.此时有rv m r Qq k22=. 3.示波器:(1)构造:示波器的核心部件是示波管,它由电子枪、偏转电极、荧光屏组成.(2)示波管的基本工作原理:利用两组正交的偏转极板,可。

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2019-2019学年高中物理人教版选修3-1第1章静电场专 题突破1-1静电场力的性质的描述
【典例2】 如图2所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强 电场中,用一绝缘丝ห้องสมุดไป่ตู้系一带电小球,小球的质量为m,电荷 量为q,为了保证当丝线与竖直方向的夹角为60°时,小球处于 平衡状态,则匀强电场的场强大小可能为( ).
A.mgtaqn 60° C.mgsiqn 60°
B.mgcoqs 60° D.mqg
图2
解析 取小球为研究对象,它受到重力 mg、丝线的拉力 F 和 电场力 Eq 的作用.因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于 零,由平衡条件知,F 和 Eq 的合力与 mg 是一对平衡力.根据力 的平行四边形定则可知,当电
滑块只要过了 F 合与竖直方向成 45°的 O 点便可以完成圆周运 动到达 D 点.设滑块在 O 点的最小速度为 v,由牛顿第二定律得
mg2+qE2=mvR2,而 qE=mg.
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场力 Eq 的方向与丝的拉力方向垂直时,电场力为最小,如图 所示,则 Eq=mgsin 60°,得最小场强 E=mgsiqn 60°.所以,选项 A、 C、D 正确.
答案 ACD 借题发挥 本题考查了三力作用下的物体平衡问题.通 过矢量图解法求得场强E的最小值,便可迅速求得场强E的大小 和方向.
三、静电力与圆周运动知识综合问题 这类问题的处理方法跟力学中的问题相同,处理时要明 确电场力的特点,明确向心力来源,灵活应用等效法,叠加法 分析解决问题.
【典例3】 如图3所示,光滑绝缘水平轨道AB与半径为R 的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接,圆形轨道竖直放置,空间 存在水平向右的匀强电场,场强为E.今有一质量为m的带电荷量 为q的滑块,所受电场力大小等于重力,滑块在A点由静止释 放,若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点,则AB至少为多 长?
图3
解析 滑块在圆轨道上的运动,可类比重物在竖直平面内的 圆周运动,不过此滑块有最小速度的点并不在最高点,而是在 F 合 = mg2+qE2与竖直方向成 45°角的 O 点,可类比竖直平面内 圆周运动的规律及重力、电场力做功的特点求解.
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