《静电场》难题汇编

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高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)

高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)

高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)一、选择题1.如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是()A.电荷从a到b加速度减小B.b处电势能较大C.b处电势较高D.电荷在b处速度大2.如图所示,真空中有两个带等量正电荷的Q1、Q2固定在水平x轴上的A、B两点。

一质量为m、电荷量为q的带电小球恰好静止在A、B连线的中垂线上的C点,由于某种原因,小球带电荷量突然减半。

D点是C点关于AB对称的点,则小球从C点运动到D点的过程中,下列说法正确的是( )A.小球做匀加速直线运动B.小球受到的电场力可能先减小后增大C.电场力先做正功后做负功D.小球的机械能一直不变3.如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势分别为10V、20V、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,下列说法正确的是()A.粒子在三点所受的电场力不相等B.粒子必先过a,再到b,然后到cC.粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb>E ka>E kcD.粒子在三点的电势能大小关系为E pc<E pa<E pb4.图中虚线为电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等.现将M 、N 从虚线上的O 点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a 、b 、c 为实线与虚线的交点,已知O 点电势高于c 点.若不计重力,则A .M 带负电荷,N 带正电荷B .N 在a 点的速度与M 在c 点的速度大小相同C .N 在从O 点运动至a 点的过程中克服电场力做功D .M 在从O 点运动至b 点的过程中,电场力对它做的功等于零5.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )A .实验前,只用带电玻璃棒与电容器a 板接触,能使电容器带电B .实验中,只将电容器b 板向上平移,静电计指针的张角变小C .实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D .实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大6.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0V ,点A 处的电势为6V ,点B 处的电势为3V ,则电场强度的大小为A .200V /mB .2003/V mC .100/V mD .1003/V m7.如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A 与一灵敏静电计相连,极板B 接地.若极板B 稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )A .两极板间的电压不变,极板上的电荷量变大B .两极板间的电压不变,极板上的电荷量变小C .极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变小D .极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变大8.板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间电势差为1U ,板间场强为1E 现将电容器所带电荷量变为2Q ,板间距变为12d ,其他条件不变,这时两极板间电势差2U ,板间场强为2E ,下列说法正确的是A .2121,U U E E ==B .21212,4U U E E ==C .2121,2U U E E ==D .21212,2U UE E ==9.如图所示,匀强电场的场强为E , M 与N 两点间的距离为d , MN 与电场线的夹角为α,则M 、N 两点间的电势差为( )A .EdB .sin Ed αC .cos Ed αD .tan Ed α10.如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点,用E 表示两极板间电场强度,U 表示电容器的电压,Ep 表示正电荷在P 点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A .E 变大,Ep 变大B .U 变小,Ep 不变C .U 变大,Ep 变小D .U 不变,Ep 不变11.如图所示是一个平行板电容器,其板间距为d ,电容为C ,带电荷量为Q,上极板带正电.现将一个试探电荷q 由两极间的A 点移动到B 点,如图所示, ,A B 两点间的距离为s ,连线AB与极板间的夹角为30°,则电场力对试探电荷q 所做的功等于( )A . qCs QdB . qQs CdC . 2qQs CdD .2qCs Qd12.如图所示,用劲度系数为15N/m 的轻弹簧悬挂一个绝缘带有电荷量为72.010C -⨯的小球A ,此时弹簧的长度为10cm 。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(2)一、选择题1.关于电场和磁场,下列说法中正确的是()A.电场和磁场不是实际存在的,是人们想象假设出来的B.电场和磁场的观点是库仑首先提出来的,并得到物理学理论和实验的证实和发展C.磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中所受力的方向D.电场强度是电场本身的性质,与试探电荷的电量及其所受电场力大小无关2.如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势分别为10V、20V、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,下列说法正确的是()A.粒子在三点所受的电场力不相等B.粒子必先过a,再到b,然后到cC.粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb>E ka>E kcD.粒子在三点的电势能大小关系为E pc<E pa<E pb3.如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同.实线为一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是这条轨迹上的两点,由此可知( )A.三个等势面中,c等势面电势高B.带电质点通过Q点时动能较小C.带电质点通过P点时电势能较大D.带电质点通过Q点时加速度较大4.如图所示,将一带电小球A通过绝缘细线悬挂于O点,细线不能伸长。

现要使细线偏离竖直线30°角,可在O点正下方的B点放置带电量为q1的点电荷,且BA连线垂直于OA;也可在O点正下方C点放置带电量为q2的点电荷,且CA处于同一水平线上。

则为()A .B .C .D .5.空间存在平行于纸面方向的匀强电场,纸面内ABC 三点形成一个边长为1cm 的等边三角形。

将电子由A 移动到B 点,电场力做功2eV ,再将电子由B 移动到C 点,克服电场力做功1eV 。

匀强电场的电场强度大小为A .100V/mB .2003V/mC .200V/mD .2003V/m6.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点,30ABC CAB ∠=∠=︒,23m BC =,已知电场线平行于ABC 所在的平面,一个电荷量6110C q -=-⨯的点电荷由A 移到B 的过程中,电势能增加了51.210J -⨯,由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯,下列说法正确的是( )A .B 、C 两点的电势差为3VB .该电场的电场强度为1V/mC .正电荷由C 点移到A 点的过程中,电势能增加D .A 点的电势低于B 点的电势7.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O 处电场强度最大的是A.B.C.D.8.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是()A.摩擦起电说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电说明电荷可以创造C.感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分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9.某电场的电场线的分布如图所示一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析(4)一、选择题1.如图,P为固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c,速度大小分别为v a、v b、v c,则A.a a>a b>a c,v a>v c>v bB.a a>a b>a c,v b> v c> v aC.a b> a c> a a,v b> v c> v aD.a b> a c> a a,v a>v c>v b2.如图所示,A、B、C、D为半球形圆面上的四点,处于同一水平面,AB与CD交于球心且相互垂直,E点为半球的最低点,A点放置一个电量为+Q的点电荷,B点放置一个电量为-Q的点电荷,则下列说法正确的是()A.C、E两点电场强度不相同B.C点电势比E点电势高C.沿CE连线移动一电量为+q的点电荷,电场力始终不做功D.将一电量为+q的点电荷沿圆弧面从C点经E点移动到D点过程中,电场力先做负功,后做正功3.图中展示的是下列哪种情况的电场线()A.单个正点电荷B.单个负点电荷C.等量异种点电荷D.等量同种点电荷4.如图所示,在空间坐标系Oxyz中有A、B、M、N点,且AO=BO=MO=NO;在A、B两点分别固定等量同种点电荷+Q1与+Q2,若规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是()A .O 点的电势为零B .M 点与N 点的电场强度相同C .M 点与N 点的电势相同D .试探电荷+q 从N 点移到无穷远处,其电势能增加5.如图所示是示波管的原理示意图,XX′和YY′上不加电压时,在荧光屏的正中央出现一亮斑,现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压,从荧光屏正前方观察,你应该看到的是图中哪一个图形?A .B .C .D .6.下列说法正确的是( )A .电场不是实物,因此不是物质B .元电荷就是电子C .首次比较准确地测定电子电荷量的实验是密立根油滴实验,其实验原理是微小带电油滴在电场中受力平衡D .库仑定律122kq q F r =与万有引力定律122km m F r =在形式上很相似;由此人们认识到库仑力与万有引力是同种性质的力7.在某电场中,把电荷量为2×10-9C的负点电荷从A点移到B点,克服静电力做功4×10-8J,以下说法中正确的是()A.电荷在B点具有的电势能是4×10-8JB.点电势是20VC.电荷的电势能增加了4×10-8JD.电荷的电势能减少了4×10-8J8.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是()A.摩擦起电说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电说明电荷可以创造C.感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分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9.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大10.一个简易的电磁弹射玩具如图所示,线圈、铁芯组合充当炮筒,硬币充当子弹。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(6)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(6)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(6)一、选择题1.a 、b 、c 、d 是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在的平面平行.已知a 点的电势是20V ,b 点的电势是24V ,d 点的电势是4V ,如图.由此可知,c 点的电势为( )A .4VB .8VC .12VD .24V2.静电场方向平行于x 轴,将一电荷量为q -的带电粒子在x d =处由静止释放,粒子只在电场力作用下沿x 轴运动,其电势能E P 随x 的变化关系如图所示.若规定x 轴正方向为电场强度E 、加速度a 的正方向,四幅示意图分别表示电势ϕ 随x 的分布、场强E 随x 的分布、粒子的加速度a 随x 的变化关系和粒子的动能E k 随x 的变化关系,其中正确的是A .B .C .D .3.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E 、定值电阻R 、开关S 相连。

闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。

下列说法中正确的是( )A .液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B .电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C .电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D .定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长4.如图所示,某电场中的一条电场线,一电子从a 点由静止释放,它将沿电场线向b 点运动,下列有关该电场的判断正确的是( )A .该电场一定是匀强电场B .场强E a 一定小于E bC .电子具有的电势能E p a 一定大于E p bD .电势φa >φb5.如图所示的电场中,虚线a 、b 、c 为三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即ab BC U U =,一带负电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹如实线所示,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知A .a 、b 、c 三个等势面中,a 的电势最高B .带电质点在P 点的动能比在Q 点大C .带电质点在P 点的电势能比在Q 点小D .带电质点在P 点时的加速度比在Q 点小6.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同.实线为一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 是这条轨迹上的两点,由此可知( )A .三个等势面中,c 等势面电势高B .带电质点通过Q 点时动能较小C .带电质点通过P 点时电势能较大D .带电质点通过Q 点时加速度较大7.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点,30ABC CAB ∠=∠=︒,23m BC =,已知电场线平行于ABC 所在的平面,一个电荷量6110C q -=-⨯的点电荷由A 移到B 的过程中,电势能增加了51.210J -⨯,由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯,下列说法正确的是( )A .B 、C 两点的电势差为3VB .该电场的电场强度为1V/mC .正电荷由C 点移到A 点的过程中,电势能增加D .A 点的电势低于B 点的电势8.两个相同的金属小球,所带电荷量大小之比为1:9,相距为r (r 远大于金属球的直径),两球之间的库仑引力大小为F 。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(1)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(1)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(1)一、选择题1.如图,P 为固定的点电荷,虚线是以P 为圆心的两个圆.带电粒子Q 在P 的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a 、b 、c 为轨迹上的三个点.若Q 仅受P 的电场力作用,其在a 、b 、c 点的加速度大小分别为a a 、a b 、a c ,速度大小分别为v a 、v b 、v c ,则A .a a >a b >a c ,v a >v c >v bB .a a >a b >a c ,v b > v c > v aC .a b > a c > a a ,v b > v c > v aD .a b > a c > a a ,v a >v c >v b2.如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为123,,ϕϕϕ和4ϕ,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a 、b 、c 、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )A .4ϕ等势面上各点场强处处相同B .四个等势面的电势关系是1234ϕϕϕϕ<<<C .粒子从a 运动到d 的过程中静电力直做负功D .粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v <<= 3.图中展示的是下列哪种情况的电场线( )A .单个正点电荷B .单个负点电荷C .等量异种点电荷D .等量同种点电荷4.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E 。

在与环心等高处放有一质量为m、带电荷量+q的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是()A.小球在运动过程中机械能守恒B.小球经过环的最低点时机械能最大C.小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg+qE)D.小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg+qE)5.空间存在平行于纸面方向的匀强电场,纸面内ABC三点形成一个边长为1cm的等边三角形。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(4)一、选择题1.如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点,用E 表示两极板间电场强度,U 表示电容器的电压,Ep 表示正电荷在P 点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A .E 变大,Ep 变大B .U 变小,Ep 不变C .U 变大,Ep 变小D .U 不变,Ep 不变2.如图所示,将带正电的粒子从电场中的A 点无初速地释放,不计重力的作用,则下列说法中正确的是( )A .带电粒子一定做加速直线运动B .带电粒子的电势能一定逐渐增大C .带电粒子的动能一定越来越小D .带电粒子的加速度一定越来越大3.如图所示的电场中,虚线a 、b 、c 为三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即ab BC U U ,一带负电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹如实线所示,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知A .a 、b 、c 三个等势面中,a 的电势最高B .带电质点在P 点的动能比在Q 点大C .带电质点在P 点的电势能比在Q 点小D .带电质点在P 点时的加速度比在Q 点小4.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E 。

在与环心等高处放有一质量为m 、带电荷量+q 的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )A .小球在运动过程中机械能守恒B .小球经过环的最低点时机械能最大C .小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg +qE )D .小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg +qE )5.质量为m 的带电微粒以竖直向下的初速度0v 进入某电场,由于电场力和重力的作用,微粒沿竖直方向下落高度h 后,速度变为零。

重力加速度大小为g 。

该过程中微粒的电势能的增量为( )A .2012mvB .mghC .2012mv mgh +D .2012mv mgh - 6.三个α粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场,出现了如图所示的轨迹,由此可以判断下列不正确的是A .在b 飞离电场的同时,a 刚好打在负极板上B .b 和c 同时飞离电场C .进电场时c 的速度最大,a 的速度最小D .动能的增加值c 最小,a 和b 一样大7.在某电场中,把电荷量为2×10-9C 的负点电荷从A 点移到B 点,克服静电力做功4×10-8J ,以下说法中正确的是( )A .电荷在B 点具有的电势能是4×10-8J B .点电势是20VC .电荷的电势能增加了4×10-8J D .电荷的电势能减少了4×10-8J 8.空间存在着平行于x 轴方向的静电场,P 、M 、O 、N 、Q 为x 轴上的点,P 、Q 之间各点的电势φ随位置坐标x 的变化如图所示。

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(2)

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(2)

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(2)一、选择题1.如图所示,在一对带等量异号电荷的平行金属板间,某带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A运动到B.则()A.粒子带负电B.从A到B电场强度增大C.从A到B粒子动能增加D.从A到B粒子电势能增加2.如图所示,真空中有两个带等量正电荷的Q1、Q2固定在水平x轴上的A、B两点。

一质量为m、电荷量为q的带电小球恰好静止在A、B连线的中垂线上的C点,由于某种原因,小球带电荷量突然减半。

D点是C点关于AB对称的点,则小球从C点运动到D点的过程中,下列说法正确的是( )A.小球做匀加速直线运动B.小球受到的电场力可能先减小后增大C.电场力先做正功后做负功D.小球的机械能一直不变3.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。

已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能4.如图,电子在电压为U 1的加速电场中由静止开始运动,然后,射入电压为U 2的两块平行板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,在下述四种情况中,一定能使电子的侧向位移变大的是A .U 1增大,U 2减小B .U ı、U 2均增大C .U 1减小,U 2增大D .U 1、U 2均减小5.图中展示的是下列哪种情况的电场线( )A .单个正点电荷B .单个负点电荷C .等量异种点电荷D .等量同种点电荷6.如图所示的电场中,虚线a 、b 、c 为三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即ab BC U U ,一带负电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹如实线所示,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知A .a 、b 、c 三个等势面中,a 的电势最高B .带电质点在P 点的动能比在Q 点大C .带电质点在P 点的电势能比在Q 点小D .带电质点在P 点时的加速度比在Q 点小7.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同.实线为一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 是这条轨迹上的两点,由此可知( )A .三个等势面中,c 等势面电势高B .带电质点通过Q 点时动能较小C .带电质点通过P 点时电势能较大D .带电质点通过Q 点时加速度较大8.如图所示是示波管的原理示意图,XX′和YY′上不加电压时,在荧光屏的正中央出现一亮斑,现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压,从荧光屏正前方观察,你应该看到的是图中哪一个图形?A .B .C .D .9.质量为m 的带电微粒以竖直向下的初速度0v 进入某电场,由于电场力和重力的作用,微粒沿竖直方向下落高度h 后,速度变为零。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案(2)一、选择题1.特斯拉线圈是一种制造人工闪电的装置,该装置的简化结构如图所示。

金属顶端和大地构成一个特殊的电容器。

顶端放电后,“电荷补充线圈”给顶端补充电荷,因而能持续地放电。

设顶端与大地间电压为U,顶端带电量为Q,下列说法正确的是()A.放电过程中,该电容器的电容增大B.充电过程中,该电容器的电容增大C.若Q不变,顶端离地面越近U越小D.若Q不变,顶端正对面积越大U越大2.真空中静电场的电势φ在x正半轴随x的变化关系如图所示,x1、x2、x3为x轴上的三个点,下列判断正确的是()A.将一负电荷从x1移到x2,电场力不做功B.该电场可能是匀强电场C.负电荷在x1处的电势能小于在x2处的电势能D.x3处的电场强度方向沿x轴正方向3.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。

已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能4.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。

闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。

下列说法中正确的是()A.液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B.电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C.电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D.定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长5.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E。

在与环心等高处放有一质量为m、带电荷量+q的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是()A.小球在运动过程中机械能守恒B.小球经过环的最低点时机械能最大C.小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg+qE)D.小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg+qE)6.三个α粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场,出现了如图所示的轨迹,由此可以判断下列不正确的是A.在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上B.b和c同时飞离电场C.进电场时c的速度最大,a的速度最小D.动能的增加值c最小,a和b一样大7.空间存在着平行于x轴方向的静电场,P、M、O、N、Q为x轴上的点,P、Q之间各点的电势φ随位置坐标x的变化如图所示。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案解析(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案解析(2)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编附答案解析(2)一、选择题1.特斯拉线圈是一种制造人工闪电的装置,该装置的简化结构如图所示。

金属顶端和大地构成一个特殊的电容器。

顶端放电后,“电荷补充线圈”给顶端补充电荷,因而能持续地放电。

设顶端与大地间电压为U,顶端带电量为Q,下列说法正确的是()A.放电过程中,该电容器的电容增大B.充电过程中,该电容器的电容增大C.若Q不变,顶端离地面越近U越小D.若Q不变,顶端正对面积越大U越大2.如图所示,A、B、C、D为半球形圆面上的四点,处于同一水平面,AB与CD交于球心且相互垂直,E点为半球的最低点,A点放置一个电量为+Q的点电荷,B点放置一个电量为-Q的点电荷,则下列说法正确的是()A.C、E两点电场强度不相同B.C点电势比E点电势高C.沿CE连线移动一电量为+q的点电荷,电场力始终不做功D.将一电量为+q的点电荷沿圆弧面从C点经E点移动到D点过程中,电场力先做负功,后做正功3.在如图所示的电场中, A、B两点分别放置一个试探电荷, F A、F B分别为两个试探电荷所受的电场力.下列说法正确的是A.放在A点的试探电荷带正电B.放在B点的试探电荷带负电C.A点的电场强度大于B点的电场强度D.A点的电场强度小于B点的电场强度4.如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势分别为10V、20V、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,下列说法正确的是()A.粒子在三点所受的电场力不相等B.粒子必先过a,再到b,然后到cC.粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb>E ka>E kcD.粒子在三点的电势能大小关系为E pc<E pa<E pb5.如图所示,在空间坐标系Oxyz中有A、B、M、N点,且AO=BO=MO=NO;在A、B两点分别固定等量同种点电荷+Q1与+Q2,若规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是()A.O点的电势为零B.M点与N点的电场强度相同C.M点与N点的电势相同D.试探电荷+q从N点移到无穷远处,其电势能增加6.如图所示,将一带电小球A通过绝缘细线悬挂于O点,细线不能伸长。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(4)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析(4)一、选择题1.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0V ,点A 处的电势为6V ,点B 处的电势为3V ,则电场强度的大小为A .200V /mB .2003/V mC .100/V mD .1003/V m2.如图所示,用劲度系数为15N/m 的轻弹簧悬挂一个绝缘带有电荷量为72.010C -⨯的小球A ,此时弹簧的长度为10cm 。

在A 的正下方放一个带电球B 时,弹簧伸长量增加4cm ,此时两球相距12cm 。

已知静电力常量为922910N m /C k =⨯⋅,A 、B 可视为点电荷,则( )A .A 球受到的库仑力是2.1NB .A 球受到的库仑力是1.5NC .B 球带负电,电荷量是51.210C -⨯D .B 球带负电,电荷量是64.810C -⨯3.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、R 、Q 是这条轨迹上的三点,由此可知A .带电粒子在P 点时的电势能比在Q 点时的电势能大B .带电粒子在P 点时的加速度大小小于在Q 点时的加速度大小C .带电粒子在P 点时的速度大小大于在Q 点时的速度大小D .带电粒子在R 点时的动能与电势能之和比在Q 点时的小,比在P 点时的大4.如图所示,真空中有两个带等量正电荷的Q 1、Q 2固定在水平x 轴上的A 、B 两点。

一质量为m 、电荷量为q 的带电小球恰好静止在A 、B 连线的中垂线上的C 点,由于某种原因,小球带电荷量突然减半。

D 点是C 点关于AB 对称的点,则小球从C 点运动到D 点的过程中,下列说法正确的是( )A.小球做匀加速直线运动B.小球受到的电场力可能先减小后增大C.电场力先做正功后做负功D.小球的机械能一直不变5.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析

高考物理新电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析一、选择题1.如图,在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上,小球静止时细线与竖直方向成30°角,已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小,则小球所带电量应为( )A.mgEB.3mgEC.2mgED.2mgE2.如图所示,真空中有两个带等量正电荷的Q1、Q2固定在水平x轴上的A、B两点。

一质量为m、电荷量为q的带电小球恰好静止在A、B连线的中垂线上的C点,由于某种原因,小球带电荷量突然减半。

D点是C点关于AB对称的点,则小球从C点运动到D点的过程中,下列说法正确的是( )A.小球做匀加速直线运动B.小球受到的电场力可能先减小后增大C.电场力先做正功后做负功D.小球的机械能一直不变3.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。

已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能4.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。

闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。

下列说法中正确的是()A .液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B .电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C .电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D .定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长5.如图所示的电场中,虚线a 、b 、c 为三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即ab BC U U ,一带负电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹如实线所示,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知A .a 、b 、c 三个等势面中,a 的电势最高B .带电质点在P 点的动能比在Q 点大C .带电质点在P 点的电势能比在Q 点小D .带电质点在P 点时的加速度比在Q 点小6.如图所示,水平放置的平行板电容器,上板带负电,下板带正电,断开电源后一带电小球以速度0v 水平射入电场,且沿下板边缘飞出,若下板不动,将上板上移一小段距离,小球仍以相同的速度0v 从原处飞入,则带电小球( )A .将打在下板中央B .仍沿原轨迹由下板边缘飞出C .不发生偏转,沿直线运动D .若上板不动,将下板下移一段距离,小球可能打在下板的中央7.空间存在着平行于x 轴方向的静电场,P 、M 、O 、N 、Q 为x 轴上的点,P 、Q 之间各点的电势φ随位置坐标x 的变化如图所示。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编

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高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编一、选择题1.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,两板间有一个带正电的检验电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容,E表示两板间的场强, 表示P点的电势,E表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离pl,则下列各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是()A.B.C.D.2.如图所示,某电场中的一条电场线,一电子从a点由静止释放,它将沿电场线向b点运动,下列有关该电场的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场B.场强E a一定小于E bC.电子具有的电势能E p a一定大于E p bD.电势φa>φb3.如图所示,在空间坐标系Oxyz中有A、B、M、N点,且AO=BO=MO=NO;在A、B两点分别固定等量同种点电荷+Q1与+Q2,若规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是()A .O 点的电势为零B .M 点与N 点的电场强度相同C .M 点与N 点的电势相同D .试探电荷+q 从N 点移到无穷远处,其电势能增加4.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E 。

在与环心等高处放有一质量为m 、带电荷量+q 的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )A .小球在运动过程中机械能守恒B .小球经过环的最低点时机械能最大C .小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg +qE )D .小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg +qE )5.下列说法正确的是( )A .电场不是实物,因此不是物质B .元电荷就是电子C .首次比较准确地测定电子电荷量的实验是密立根油滴实验,其实验原理是微小带电油滴在电场中受力平衡D .库仑定律122kq q F r =与万有引力定律122km m F r=在形式上很相似;由此人们认识到库仑力与万有引力是同种性质的力 6.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点,30ABC CAB ∠=∠=︒,23m BC =,已知电场线平行于ABC 所在的平面,一个电荷量6110C q -=-⨯的点电荷由A 移到B 的过程中,电势能增加了51.210J -⨯,由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯,下列说法正确的是( )A .B 、C 两点的电势差为3VB .该电场的电场强度为1V/mC .正电荷由C 点移到A 点的过程中,电势能增加D .A 点的电势低于B 点的电势7.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0V ,点A 处的电势为6V ,点B 处的电势为3V ,则电场强度的大小为A .200V /mB .2003/V mC .100/V mD .1003/V m8.某电场的电场线分布如图所示,M 、N 、Q 是以电场线上一点O 为圆心的同一圆周上的三点,OQ 连线与直线MN 垂直.以下说法正确的是A .O 点电势与Q 点电势相等B .M 、O 间的电势差大于O 、N 间的电势差C .将一负电荷由M 点移到Q 点,电荷的电势能减少D .正电荷在Q 点所受电场力的方向与OQ 垂直且竖直向上 9.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,169k =B .a 、b 的电荷异号,169k =C .a 、b 的电荷同号,6427k =D .a 、b 的电荷异号,6427k = 10.一个简易的电磁弹射玩具如图所示,线圈、铁芯组合充当炮筒,硬币充当子弹。

高考物理大同电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析

高考物理大同电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析

高考物理大同电磁学知识点之静电场难题汇编含答案解析一、选择题1.一个电子只在电场力作用下从a 点运动到b 点的轨迹如图中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是A .如果实线是电场线,则a 点的电势比b 点的电势高B .如果实线是等势面,则a 点的电势比b 点的电势低C .如果实线是电场线,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大D .如果实线是等势面,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大2.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、R 、Q 是这条轨迹上的三点,由此可知A .带电粒子在P 点时的电势能比在Q 点时的电势能大B .带电粒子在P 点时的加速度大小小于在Q 点时的加速度大小C .带电粒子在P 点时的速度大小大于在Q 点时的速度大小D .带电粒子在R 点时的动能与电势能之和比在Q 点时的小,比在P 点时的大3.静电场方向平行于x 轴,将一电荷量为q -的带电粒子在x d =处由静止释放,粒子只在电场力作用下沿x 轴运动,其电势能E P 随x 的变化关系如图所示.若规定x 轴正方向为电场强度E 、加速度a 的正方向,四幅示意图分别表示电势ϕ 随x 的分布、场强E 随x 的分布、粒子的加速度a 随x 的变化关系和粒子的动能E k 随x 的变化关系,其中正确的是A .B .C.D.4.真空中静电场的电势φ在x正半轴随x的变化关系如图所示,x1、x2、x3为x轴上的三个点,下列判断正确的是()A.将一负电荷从x1移到x2,电场力不做功B.该电场可能是匀强电场C.负电荷在x1处的电势能小于在x2处的电势能D.x3处的电场强度方向沿x轴正方向5.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。

已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能6.如图所示,某电场中的一条电场线,一电子从a点由静止释放,它将沿电场线向b点运动,下列有关该电场的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场B.场强E a一定小于E bC .电子具有的电势能E p a 一定大于E p bD .电势φa >φb7.如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为123,,ϕϕϕ和4ϕ,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a 、b 、c 、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )A .4ϕ等势面上各点场强处处相同B .四个等势面的电势关系是1234ϕϕϕϕ<<<C .粒子从a 运动到d 的过程中静电力直做负功D .粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v <<=8.如图,电子在电压为U 1的加速电场中由静止开始运动,然后,射入电压为U 2的两块平行板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区的条件下,在下述四种情况中,一定能使电子的侧向位移变大的是A .U 1增大,U 2减小B .U ı、U 2均增大C .U 1减小,U 2增大D .U 1、U 2均减小9.如图所示,水平放置的平行板电容器,上板带负电,下板带正电,断开电源后一带电小球以速度0v 水平射入电场,且沿下板边缘飞出,若下板不动,将上板上移一小段距离,小球仍以相同的速度0v 从原处飞入,则带电小球( )A .将打在下板中央B .仍沿原轨迹由下板边缘飞出C .不发生偏转,沿直线运动D .若上板不动,将下板下移一段距离,小球可能打在下板的中央10.空间存在平行于纸面方向的匀强电场,纸面内ABC 三点形成一个边长为1cm 的等边三角形。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含解析(5)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含解析(5)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编含解析(5)一、选择题1.如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a 处运动到b 处,以下判断正确的是( )A .电荷从a 到b 加速度减小B .b 处电势能较大C .b 处电势较高D .电荷在b 处速度大2.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E 、定值电阻R 、开关S 相连。

闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。

下列说法中正确的是( )A .液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B .电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C .电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D .定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长3.下列说法正确的是( )A .电场不是实物,因此不是物质B .元电荷就是电子C .首次比较准确地测定电子电荷量的实验是密立根油滴实验,其实验原理是微小带电油滴在电场中受力平衡D .库仑定律122kq q F r =与万有引力定律122km m F r =在形式上很相似;由此人们认识到库仑力与万有引力是同种性质的力 4.质量为m 的带电微粒以竖直向下的初速度0v 进入某电场,由于电场力和重力的作用,微粒沿竖直方向下落高度h 后,速度变为零。

重力加速度大小为g 。

该过程中微粒的电势能的增量为( )A .2012mvB .mghC .2012mv mgh +D .2012mv mgh - 5.两个相同的金属小球,所带电荷量大小之比为1:9,相距为r (r 远大于金属球的直径),两球之间的库仑引力大小为F 。

如果把这两个小球相互接触后再使它们之间的距离变为原来的2倍,它们之间的库仑力大小将变为( )A .2536FB .56FC .23FD .49F 6.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O 处电场强度最大的是 A . B . C . D .7.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是( )A .摩擦起电说明通过做功可以创造电荷B .摩擦起电说明电荷可以创造C .感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分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8.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是( )A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大9.某电场的电场线分布如图所示,M、N、Q是以电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点,OQ连线与直线MN垂直.以下说法正确的是A.O点电势与Q点电势相等B.M、O间的电势差大于O、N间的电势差C.将一负电荷由M点移到Q点,电荷的电势能减少D.正电荷在Q点所受电场力的方向与OQ垂直且竖直向上10.如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度垂直于电场线、两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。

高考物理朝阳电磁学知识点之静电场难题汇编附答案

高考物理朝阳电磁学知识点之静电场难题汇编附答案

高考物理朝阳电磁学知识点之静电场难题汇编附答案一、选择题1.一个电子只在电场力作用下从a 点运动到b 点的轨迹如图中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是A .如果实线是电场线,则a 点的电势比b 点的电势高B .如果实线是等势面,则a 点的电势比b 点的电势低C .如果实线是电场线,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大D .如果实线是等势面,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大2.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E 、定值电阻R 、开关S 相连。

闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一金属板上。

下列说法中正确的是( )A .液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B .电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C .电源电动势越大,液滴在板间运动的时间越长D .定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长3.如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为123,,ϕϕϕ和4ϕ,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a 、b 、c 、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )A .4ϕ等势面上各点场强处处相同B .四个等势面的电势关系是1234ϕϕϕϕ<<<C .粒子从a 运动到d 的过程中静电力直做负功D .粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v <<=4.如图所示,A 、B 、C 、D 为半球形圆面上的四点,处于同一水平面,AB 与CD 交于球心且相互垂直,E 点为半球的最低点,A 点放置一个电量为+Q 的点电荷,B 点放置一个电量为-Q 的点电荷,则下列说法正确的是( )A .C 、E 两点电场强度不相同B .C 点电势比E 点电势高C .沿CE 连线移动一电量为+q 的点电荷,电场力始终不做功D .将一电量为+q 的点电荷沿圆弧面从C 点经E 点移动到D 点过程中,电场力先做负功,后做正功5.如图所示,在空间坐标系Oxyz 中有A 、B 、M 、N 点,且AO =BO =MO =NO ;在A 、B 两点分别固定等量同种点电荷+Q 1与+Q 2,若规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )A .O 点的电势为零B .M 点与N 点的电场强度相同C .M 点与N 点的电势相同D .试探电荷+q 从N 点移到无穷远处,其电势能增加6.如图所示是示波管的原理示意图,XX′和YY′上不加电压时,在荧光屏的正中央出现一亮斑,现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压,从荧光屏正前方观察,你应该看到的是图中哪一个图形?A.B.C.D.7.如图所示,将一带电小球A通过绝缘细线悬挂于O点,细线不能伸长。

《静电场》难题汇编

《静电场》难题汇编

第七部分 静电场第一讲 基本知识介绍在奥赛考纲中,静电学知识点数目不算多,总数和高考考纲基本相同,但在个别知识点上,奥赛的要求显然更加深化了:如非匀强电场中电势的计算、电容器的连接和静电能计算、电介质的极化等。

在处理物理问题的方法上,对无限分割和叠加原理提出了更高的要求。

如果把静电场的问题分为两部分,那就是电场本身的问题、和对场中带电体的研究,高考考纲比较注重第二部分中带电粒子的运动问题,而奥赛考纲更注重第一部分和第二部分中的静态问题。

也就是说,奥赛关注的是电场中更本质的内容,关注的是纵向的深化和而非横向的综合。

一、电场强度1、实验定律a 、库仑定律内容;条件:⑴点电荷,⑵真空,⑶点电荷静止或相对静止。

事实上,条件⑴和⑵均不能视为对库仑定律的限制,因为叠加原理可以将点电荷之间的静电力应用到一般带电体,非真空介质可以通过介电常数将k 进行修正(如果介质分布是均匀和“充分宽广”的,一般认为k ′= k /εr )。

只有条件⑶,它才是静电学的基本前提和出发点(但这一点又是常常被忽视和被不恰当地“综合应用”的)。

b 、电荷守恒定律c 、叠加原理2、电场强度a 、电场强度的定义电场的概念;试探电荷(检验电荷);定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段;电场线是抽象而直观地描述电场有效工具(电场线的基本属性)。

b 、不同电场中场强的计算决定电场强弱的因素有两个:场源(带电量和带电体的形状)和空间位置。

这可以从不同电场的场强决定式看出——⑴点电荷:E = k 2r Q 结合点电荷的场强和叠加原理,我们可以求出任何电场的场强,如——⑵均匀带电环,垂直环面轴线上的某点P :E =2322)R r (kQr,其中r 和R 的意义见图7-1。

⑶均匀带电球壳内部:E 内 = 0外部:E 外 = k 2r Q ,其中r 指考察点到球心的距离 如果球壳是有厚度的的(内径R 1 、外径R 2),在壳体中(R 1<r <R 2):E = 2313rR r k 34-πρ ,其中ρ为电荷体密度。

高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析

高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析

高考物理最新电磁学知识点之静电场难题汇编及答案解析一、选择题1.如图,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点,已知在P、Q连线至某点R处的电场强度为零,且PR=2RQ,则A.q1=2q2B.q1=4q2C.q1=-2q2D.q1=-4q22.某静电场的一簇等差等势线如图中虚线所示,从A点射入一带电粒子,粒子仅在电场力作用下运动的轨迹如实线ABC所示。

已知A、B、C三点中,A点的电势最低,C点的电势最高,则下列判断正确的是( )A.粒子可能带负电B.粒子在A点的加速度小于在C点的加速度C.粒子在A点的动能小于在C点的动能D.粒子在A点的电势能小于在C点的电势能3.如图所示是示波管的原理示意图,XX′和YY′上不加电压时,在荧光屏的正中央出现一亮斑,现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压,从荧光屏正前方观察,你应该看到的是图中哪一个图形?A.B.C .D .4.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E 。

在与环心等高处放有一质量为m 、带电荷量+q 的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )A .小球在运动过程中机械能守恒B .小球经过环的最低点时机械能最大C .小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg +qE )D .小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg +qE )5.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点,30ABC CAB ∠=∠=︒,23m BC =,已知电场线平行于ABC 所在的平面,一个电荷量6110C q -=-⨯的点电荷由A 移到B 的过程中,电势能增加了51.210J -⨯,由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯,下列说法正确的是( )A .B 、C 两点的电势差为3VB .该电场的电场强度为1V/mC .正电荷由C 点移到A 点的过程中,电势能增加D .A 点的电势低于B 点的电势6.a 、b 、c 、d 分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120°.现将三个等量的正点电荷+Q 固定在a 、b 、c 三个顶点上,将一个电量为+q 的点电荷依次放在菱形中心点O 点和另一个顶点d 点处,两点相比:( )A .+q 在d 点所受的电场力较大B .+q 在d 点所具有的电势能较大C .d 点的电势低于O 点的电势D .d 点的电场强度大于O 点的电场强度7.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O处电场强度最大的是A.B.C.D.8.如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相连,极板B接地.若极板B稍向上移动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是()A.两极板间的电压不变,极板上的电荷量变大B.两极板间的电压不变,极板上的电荷量变小C.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变小D.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变大9.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是A .如果实线是电场线,则a 点的电势比b 点的电势高B .如果实线是等势面,则a 点的电势比b 点的电势低C .如果实线是电场线,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大D .如果实线是等势面,则电子在a 点的电势能比在b 点的电势能大10.如图所示,匀强电场的场强为E , M 与N 两点间的距离为d , MN 与电场线的夹角为α,则M 、N 两点间的电势差为( )A .EdB .sin Ed αC .cos Ed αD .tan Ed α11.如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点,用E 表示两极板间电场强度,U 表示电容器的电压,Ep 表示正电荷在P 点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( )A .E 变大,Ep 变大B .U 变小,Ep 不变C .U 变大,Ep 变小D .U 不变,Ep 不变12.真空中静电场的电势φ在x 正半轴随x 的变化关系如图所示,x 1、x 2、x 3为x 轴上的三个点,下列判断正确的是( )A .将一负电荷从x 1移到x 2,电场力不做功B .该电场可能是匀强电场C.负电荷在x1处的电势能小于在x2处的电势能D.x3处的电场强度方向沿x轴正方向13.如图所示,在一对带等量异号电荷的平行金属板间,某带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A运动到B.则()A.粒子带负电B.从A到B电场强度增大C.从A到B粒子动能增加D.从A到B粒子电势能增加14.如图所示,平行板a、b组成的电容器与电池E连接,平行板电容器P处固定放置一带负电的点电荷,平行板b接地。

静电场难题系列

静电场难题系列

绝密★启用前静电场(难题系列)本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共683分,考试时间150分钟。

学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题(共14小题,每小题5.0分,共70分)1.如图4所示,在竖直放置间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场.有一质量为m,电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g.则点电荷运动到负极板的过程()图4A.加速度大小为a=+gB.所需的时间为t=C.下降的高度为y=D.电场力所做的功为W=Eqd2.水平面上A、B、C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷,将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点,OABC恰构成一棱长为L的正四面体,如图所示.已知静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在O点,小球所带的电荷量为()A.B.C.D.3.质量为m1、m2的小球分别带同种电荷q1和q2,它们用等长的细线吊在同一点O,由于静电斥力的作用,使m1球靠在竖直光滑墙上,m1球的拉线l1呈竖直方向,使m2球的拉线l2与竖直方向成θ角,m1、m2均处于静止,如图所示.由于某种原因,m2球的带电量q2逐渐减少,于是两球拉线之间夹角θ也逐渐小直到零.在θ角逐渐减小的过程中,关于l1、l2中的张力FT1、F T2的变化是()A.F T1不变,F T2不变B.F T1不变,F T2变小C.F T1变小,F T2变小D.F T1变小,F T2不变4.如图所示,A、B是带有等量的同种电荷的两小球,它们的质量都是m,它们的悬线长度是L,悬线上端都固定在同一点O,B球悬线竖直且被固定,A球在力的作用下,在偏离B球x的地方静止平衡,此时A受到绳的拉力为F T;现保持其他条件不变,用改变A球质量的方法,使A球在距离B为处静止平衡,则A受到绳的拉力为()A.F TB. 2F TC. 4F TD. 8F T5.如图所示,竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定点A,在Q的正上方的P处用绝缘细线悬挂另一质点B,A、B两质点因带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A、B两质点的带电量减少,在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力为()A.不变B.变小C.变大D.先变小后变大6.如图所示,光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上,可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q1、Q2,其中小球1固定在碗底A点,小球2可以自由运动,平衡时小球2位于碗内的B位置处,如图所示.现在改变小球2的带电量,把它放置在图中C位置时也恰好能平衡,已知AB弦是AC弦的两倍,则()A.小球在C位置时的电量是B位置时电量的一半B.小球在C位置时的电量是B位置时电量的四分之一C.小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小D.小球2在B点对碗的压力大小大于小球2在C点时对碗的压力大小7.如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点,A和C围绕B做匀速圆周运动,B恰能保持静止,其中A、C和B的距离分别是L1和L2.不计三个质点间的万有引力,则A和C的比荷(电荷量与质量之比)应是()A. ()2B. ()2C. ()3D. ()38.如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=处的场强大小为(k为静电力常量)()A.kB.kC.kD.k9.如图所示,M、N为真空中两根完全相同的均匀带正电绝缘棒,所带电荷量相同,且平行正对放置,两棒中点分别为O1、O2,a、b、c、d、e为O1O2连线上的六等分点,a点处有一带正电的固定点电荷.已知c处和d处的场强大小均为E0,方向相反,则b处的场强大小为()A.E0B.C.D.10.如图所示,A、B为平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极相连,两板的中央各有小孔M、N.今有一带电质点,自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上),空气阻力不计,到达N点时速度恰好为零,然后按原路径返回.若保持两板间的电压不变,则()A.若把A板向上平移一小段距离,质点自P点下落仍能返回B.若把B板向下平移一小段距离,质点自P点下落仍能返回C.若把A板向上平移一小段距离,质点自P点下落后将穿过N孔继续下落D.若把B板向上平移一小段距离,质点自P点下落后将穿过N孔继续下落11.无限大接地金属板竖直放置,与金属板右侧面中心点O相距为d的位置处放有一电荷量为q的正点电荷,它们之间的电场线分布如图甲所示,与两个等量异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧的电场线分布类似,如图乙.甲图电场中有M(MO的连线与板垂直)、N(N点位于板右侧面上)两点,M到点电荷之间、N到O点之间的距离均为d.则M、N两点的电场强度EM、EN的大小关系是()A.EM>ENB.EM=ENC.EM<END.无法确定12.在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示,由此可知()A.小球带正电B.电场力大小为3mgC.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到B与从B到C的速度变化相等13.某带电物体所在空间形成一个电场,沿x轴方向其电势φ的变化如图所示.电子从O点以v的初速度沿x轴正方向射出,依次通过A、B、C、D点.则下列关于电子运动的描述正确的是()A.在Oa间电子做匀加速直线运动B.电子在Od之间一直在做减速直线运动C.要使电子能到达无穷远处,粒子的初速度v0至少为D.在cd间运动时电子的电势能一定减小14.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接.当3个小球处于静止状态时,每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为()A.l+B.l-C.l-D.l-二、多选题(共9小题,每小题5.0分,共45分)15.(多选)如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧直立于地面上,上面放一个质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接.现将小球向下压到某位置后由静止释放,若小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力和电场力对小球做功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,小球的电荷量保持不变,则上述过程中()A.小球的电势能增加W2B.弹簧弹性势能最大值为mv2+W1-W2C.弹簧弹性势能、小球的电势能和小球的重力势能三者之和可能一直在减小D.小球和弹簧组成系统的机械能增加W216.(多选)如图,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E,方向沿斜面向下的匀强电场中。

高考物理常德电磁学知识点之静电场难题汇编附解析

高考物理常德电磁学知识点之静电场难题汇编附解析

高考物理常德电磁学知识点之静电场难题汇编附解析一、选择题1.特斯拉线圈是一种制造人工闪电的装置,该装置的简化结构如图所示。

金属顶端和大地构成一个特殊的电容器。

顶端放电后,“电荷补充线圈”给顶端补充电荷,因而能持续地放电。

设顶端与大地间电压为U ,顶端带电量为Q ,下列说法正确的是( )A .放电过程中,该电容器的电容增大B .充电过程中,该电容器的电容增大C .若Q 不变,顶端离地面越近U 越小D .若Q 不变,顶端正对面积越大U 越大2.如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为123,,ϕϕϕ和4ϕ,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a 、b 、c 、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )A .4ϕ等势面上各点场强处处相同B .四个等势面的电势关系是1234ϕϕϕϕ<<<C .粒子从a 运动到d 的过程中静电力直做负功D .粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v <<=3.在如图所示的电场中, A 、B 两点分别放置一个试探电荷, F A 、F B 分别为两个试探电荷所受的电场力.下列说法正确的是A .放在A 点的试探电荷带正电B .放在B 点的试探电荷带负电C .A 点的电场强度大于B 点的电场强度D .A 点的电场强度小于B 点的电场强度4.如图所示,匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点,30ABC CAB ∠=∠=︒,23m BC =,已知电场线平行于ABC 所在的平面,一个电荷量6110C q -=-⨯的点电荷由A 移到B 的过程中,电势能增加了51.210J -⨯,由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯,下列说法正确的是( )A .B 、C 两点的电势差为3VB .该电场的电场强度为1V/mC .正电荷由C 点移到A 点的过程中,电势能增加D .A 点的电势低于B 点的电势5.质量为m 的带电微粒以竖直向下的初速度0v 进入某电场,由于电场力和重力的作用,微粒沿竖直方向下落高度h 后,速度变为零。

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(3)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(3)

高考物理电磁学知识点之静电场难题汇编及答案(3)一、选择题1.如图所示,虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子(重力不计),以不同的速率,沿不同的方向,从A点飞入电场后,沿不同的轨迹1和2运动,由轨迹可以断定( )A.两个粒子带电量一定不同B.两个粒子的电性一定不同C.粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大D.经过B、C两点,两粒子的速度可能不等2.如图所示,A、B、C、D为半球形圆面上的四点,处于同一水平面,AB与CD交于球心且相互垂直,E点为半球的最低点,A点放置一个电量为+Q的点电荷,B点放置一个电量为-Q的点电荷,则下列说法正确的是()A.C、E两点电场强度不相同B.C点电势比E点电势高C.沿CE连线移动一电量为+q的点电荷,电场力始终不做功D.将一电量为+q的点电荷沿圆弧面从C点经E点移动到D点过程中,电场力先做负功,后做正功3.如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同.实线为一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是这条轨迹上的两点,由此可知( )A.三个等势面中,c等势面电势高B.带电质点通过Q点时动能较小C.带电质点通过P点时电势能较大D.带电质点通过Q点时加速度较大4.如图所示,一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E。

在与环心等高处放有一质量为m 、带电荷量+q 的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )A .小球在运动过程中机械能守恒B .小球经过环的最低点时机械能最大C .小球经过环的最低点时对轨道压力为2(mg +qE )D .小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg +qE ) 5.下列说法正确的是( ) A .电场不是实物,因此不是物质 B .元电荷就是电子C .首次比较准确地测定电子电荷量的实验是密立根油滴实验,其实验原理是微小带电油滴在电场中受力平衡D .库仑定律122kq q F r =与万有引力定律122km m F r=在形式上很相似;由此人们认识到库仑力与万有引力是同种性质的力6.质量为m 的带电微粒以竖直向下的初速度0v 进入某电场,由于电场力和重力的作用,微粒沿竖直方向下落高度h 后,速度变为零。

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第七部分 静电场第一讲 基本知识介绍在奥赛考纲中,静电学知识点数目不算多,总数和高考考纲基本相同,但在个别知识点上,奥赛的要求显然更加深化了:如非匀强电场中电势的计算、电容器的连接和静电能计算、电介质的极化等。

在处理物理问题的方法上,对无限分割和叠加原理提出了更高的要求。

如果把静电场的问题分为两部分,那就是电场本身的问题、和对场中带电体的研究,高考考纲比较注重第二部分中带电粒子的运动问题,而奥赛考纲更注重第一部分和第二部分中的静态问题。

也就是说,奥赛关注的是电场中更本质的内容,关注的是纵向的深化和而非横向的综合。

一、电场强度1、实验定律 a 、库仑定律 内容;条件:⑴点电荷,⑵真空,⑶点电荷静止或相对静止。

事实上,条件⑴和⑵均不能视为对库仑定律的限制,因为叠加原理可以将点电荷之间的静电力应用到一般带电体,非真空介质可以通过介电常数将k 进行修正(如果介质分布是均匀和“充分宽广”的,一般认为k ′= k /εr )。

只有条件⑶,它才是静电学的基本前提和出发点(但这一点又是常常被忽视和被不恰当地“综合应用”的)。

b 、电荷守恒定律c 、叠加原理 2、电场强度a 、电场强度的定义电场的概念;试探电荷(检验电荷);定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段;电场线是抽象而直观地描述电场有效工具(电场线的基本属性)。

b 、不同电场中场强的计算决定电场强弱的因素有两个:场源(带电量和带电体的形状)和空间位置。

这可以从不同电场的场强决定式看出——⑴点电荷:E = k2r Q 结合点电荷的场强和叠加原理,我们可以求出任何电场的场强,如——⑵均匀带电环,垂直环面轴线上的某点P :E =2322)R r (k Qr ,其中r 和R 的意义见图7-1。

⑶均匀带电球壳 内部:E 内 = 0外部:E 外 = k2r Q,其中r 指考察点到球心的距离 如果球壳是有厚度的的(内径R 1 、外径R 2),在壳体中(R 1<r <R 2):E = 2313rR r k 34-πρ ,其中ρ为电荷体密度。

这个式子的物理意义可以参照万有引力定律当中(条件部分)的“剥皮法则”理解〔)R r (3433-πρ即为图7-2中虚线以内部分的总电量…〕。

⑷无限长均匀带电直线(电荷线密度为λ):E =rk 2λ⑸无限大均匀带电平面(电荷面密度为σ):E = 2πk σ二、电势1、电势:把一电荷从P 点移到参考点P 0时电场力所做的功W 与该电荷电量q 的比值,即U =qW 参考点即电势为零的点,通常取无穷远或大地为参考点。

和场强一样,电势是属于场本身的物理量。

W 则为电荷的电势能。

2、典型电场的电势 a 、点电荷以无穷远为参考点,U = k rQ b 、均匀带电球壳以无穷远为参考点,U 外 = kr Q ,U 内 = k R Q 3、电势的叠加由于电势的是标量,所以电势的叠加服从代数加法。

很显然,有了点电荷电势的表达式和叠加原理,我们可以求出任何电场的电势分布。

4、电场力对电荷做功W AB = q (U A - U B )= qU AB三、静电场中的导体静电感应→静电平衡(狭义和广义)→静电屏蔽 1、静电平衡的特征可以总结为以下三层含义—— a 、导体内部的合场强...为零;表面的合场强...不为零且一般各处不等,表面的合场强...方向总是垂直导体表面。

b 、导体是等势体,表面是等势面。

c 、导体内部没有净电荷;孤立导体的净电荷在表面的分布情况取决于导体表面的曲率。

2、静电屏蔽导体壳(网罩)不接地时,可以实现外部对内部的屏蔽,但不能实现内部对外部的屏蔽;导体壳(网罩)接地后,既可实现外部对内部的屏蔽,也可实现内部对外部的屏蔽。

四、电容1、电容器孤立导体电容器→一般电容器 2、电容a 、定义式 C =UQ b 、决定式。

决定电容器电容的因素是:导体的形状和位置关系、绝缘介质的种类,所以不同电容器有不同的电容⑴平行板电容器 C = k d 4S r πε = dSε ,其中ε为绝对介电常数(真空中ε0=k41π ,其它介质中ε=k 41'π),εr 则为相对介电常数,εr =εε。

⑵柱形电容器:C =12r R R lnk 2Lε ⑶球形电容器:C = )R R (k R R 1221r -ε3、电容器的连接 a 、串联C 1 = 1C 1+2C 1+3C 1+ … +nC 1 b 、并联 C = C 1 + C 2 + C 3 + … + C n4、电容器的能量用图7-3表征电容器的充电过程,“搬运”电荷做功W 就是图中阴影的面积,这也就是电容器的储能E ,所以E = 21q 0U 0 = 21C 20U = 21Cq 2电场的能量。

电容器储存的能量究竟是属于电荷还是属于电场?正确答案是后者,因此,我们可以将电容器的能量用场强E 表示。

对平行板电容器 E 总 =k8Sd πE 2认为电场能均匀分布在电场中,则单位体积的电场储能 w = k81πE 2 。

而且,这以结论适用于非匀强电场。

五、电介质的极化1、电介质的极化a 、电介质分为两类:无极分子和有极分子,前者是指在没有外电场时每个分子的正、负电荷“重心”彼此重合(如气态的H 2 、O 2 、N 2和CO 2),后者则反之(如气态的H 2O 、SO 2和液态的水硝基笨)b 、电介质的极化:当介质中存在外电场时,无极分子会变为有极分子,有极分子会由原来的杂乱排列变成规则排列,如图7-4所示。

2、束缚电荷、自由电荷、极化电荷与宏观过剩电荷 a 、束缚电荷与自由电荷:在图7-4中,电介质左右两端分别显现负电和正电,但这些电荷并不能自由移动,因此称为束缚电荷,除了电介质,导体中的原子核和内层电子也是束缚电荷;反之,能够自由移动的电荷称为自由电荷。

事实上,导体中存在束缚电荷与自由电荷,绝缘体中也存在束缚电荷和自由电荷,只是它们的比例差异较大而已。

b 、极化电荷是更严格意义上的束缚电荷,就是指图7-4中电介质两端显现的电荷。

而宏观过剩电荷是相对极化电荷来说的,它是指可以自由移动的净电荷。

宏观过剩电荷与极化电荷的重要区别是:前者能够用来冲放电,也能用仪表测量,但后者却不能。

第二讲 重要模型与专题一、场强和电场力【物理情形1】试证明:均匀带电球壳内部任意一点的场强均为零。

【模型分析】这是一个叠加原理应用的基本事例。

如图7-5所示,在球壳内取一点P ,以P 为顶点做两个对顶的、顶角很小的锥体,锥体与球面相交得到球面上的两个面元ΔS 1和ΔS 2 ,设球面的电荷面密度为σ,则这两个面元在P 点激发的场强分别为ΔE 1 = k 211r S ∆σ ΔE 2 = k222r S ∆σ 为了弄清ΔE 1和ΔE 2的大小关系,引进锥体顶部的立体角ΔΩ ,显然211r cos S α∆ = ΔΩ = 222r cos S α∆ 所以 ΔE 1 = kα∆Ωσcos ,ΔE 2 = k α∆Ωσcos ,即:ΔE 1 = ΔE 2 ,而它们的方向是相反的,故在P 点激发的合场强为零。

同理,其它各个相对的面元ΔS 3和ΔS 4 、ΔS 5和ΔS 6 … 激发的合场强均为零。

原命题得证。

【模型变换】半径为R 的均匀带电球面,电荷的面密度为σ,试求球心处的电场强度。

【解析】如图7-6所示,在球面上的P 处取一极小的面元ΔS ,它在球心O 点激发的场强大小为ΔE = k2R S∆σ ,方向由P 指向O 点。

无穷多个这样的面元激发的场强大小和ΔS 激发的完全相同,但方向各不相同,它们矢量合成的效果怎样呢?这里我们要大胆地预见——由于由于在x 方向、y 方向上的对称性,Σix E= Σiy E = 0 ,最后的ΣE = ΣE z ,所以先求ΔE z = ΔEcos θ= k2R cos S θ∆σ ,而且ΔScos θ为面元在xoy 平面的投影,设为ΔS ′所以 ΣE z =2R k σΣΔS ′ 而 ΣΔS ′= πR 2【答案】E = k πσ ,方向垂直边界线所在的平面。

〖学员思考〗如果这个半球面在yoz 平面的两边均匀带有异种电荷,面密度仍为ς,那么,球心处的场强又是多少?〖推荐解法〗将半球面看成4个81球面,每个81球面在x 、y 、z 三个方向上分量均为41 k πς,能够对称抵消的将是y 、z 两个方向上的分量,因此ΣE = ΣE x …〖答案〗大小为k πς,方向沿x 轴方向(由带正电的一方指向带负电的一方)。

【物理情形2】有一个均匀的带电球体,球心在O 点,半径为R ,电荷体密度为ρ ,球体内有一个球形空腔,空腔球心在O ′点,半径为R ′,O O '= a ,如图7-7所示,试求空腔中各点的场强。

【模型分析】这里涉及两个知识的应用:一是均匀带电球体的场强定式(它也是来自叠加原理,这里具体用到的是球体内部的结论,即“剥皮法则”),二是填补法。

将球体和空腔看成完整的带正电的大球和带负电(电荷体密度相等)的小球的集合,对于空腔中任意一点P ,设OP = r 1 ,P O ' = r 2 ,则大球激发的场强为E 1 = k 2131r r 34πρ = 34k ρπr 1 ,方向由O 指向P“小球”激发的场强为E 2 = k 2232r r 34πρ = 34k ρπr 2 ,方向由P 指向O ′E 1和E 2的矢量合成遵从平行四边形法则,ΣE 的方向如图。

又由于矢量三角形PE 1ΣE 和空间位置三角形OP O ′是相似的,ΣE 的大小和方向就不难确定了。

【答案】恒为34k ρπa ,方向均沿O → O ′,空腔里的电场是匀强电场。

〖学员思考〗如果在模型2中的OO ′连线上O ′一侧距离O 为b (b >R )的地方放一个电量为q 的点电荷,它受到的电场力将为多大?〖解说〗上面解法的按部就班应用…〖答〗34πk ρq …23b R −23)a b (R -'‟。

二、电势、电量与电场力的功【物理情形1】如图7-8所示,半径为R 的圆环均匀带电,电荷线密度为λ,圆心在O 点,过圆心跟环面垂直的轴线上有P 点,PO = r ,以无穷远为参考点,试求P 点的电势U P 。

【模型分析】这是一个电势标量叠加的简单模型。

先在圆环上取一个元段ΔL ,它在P 点形成的电势ΔU = k 22r R L +∆λ环共有LR2∆π段,各段在P 点形成的电势相同,而且它们是标量叠加。

【答案】U P =22rR R k 2+λπ〖思考〗如果上题中知道的是环的总电量Q ,则U P 的结论为多少?如果这个总电量的分布不是均匀的,结论会改变吗?〖答〗U P =22r R k Q + ;结论不会改变。

〖再思考〗将环换成半径为R 的薄球壳,总电量仍为Q ,试问:(1)当电量均匀分布时,球心电势为多少?球内(包括表面)各点电势为多少?(2)当电量不均匀分布时,球心电势为多少?球内(包括表面)各点电势为多少?〖解说〗(1)球心电势的求解从略;球内任一点的求解参看图7-5ΔU 1 = k 11r S ∆σ= k 1r σ〃α∙∆Ωcos r 21= k ςΔΩαcos r 1ΔU 2 = k ςΔΩαcos r 2它们代数叠加成 ΔU = ΔU 1 + ΔU 2 = k ςΔΩα+cos r r 21 而 r 1 + r2 = 2Rcos α 所以 ΔU = 2Rk ςΔΩ所有面元形成电势的叠加 ΣU = 2Rk ςΣΔΩ注意:一个完整球面的ΣΔΩ = 4π(单位:球面度sr ),但作为对顶的锥角,ΣΔΩ只能是2π ,所以——ΣU = 4πRk ς= kRQ (2)球心电势的求解和〖思考〗相同;球内任一点的电势求解可以从(1)问的求解过程得到结论的反证。

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