电场习题讲解
静电场习题及解析
静电场习题及解析(1)电荷Q 均匀地分布在长为L 的细棒上。
求证:(1)在棒的延长线,且离棒中心为r处的电场强度为22041Lr QE -=πε(2)在棒的垂直平分线上,离棒为r 处的电场强度为22421Lr r Q E +=πε若棒为无限长(即∞→L ),试将结果与无限长均匀带电直线的电场强度相比较。
分析:这是计算连续分布电荷的电场强度。
此时棒的长度不能忽略,因而不能将棒当作点电荷处理。
但带电细棒上的电荷可看作均匀分布在一维的长直线上。
如图所示,在长直线上任意取一线元,其电荷为d q = Q d x /L ,它在点P 的电场强度为rr q e E 2d 41d '=πε整个带电体在点P 的电场强度⎰=E E d接着针对具体问题来处理这个矢量积分。
(1) 若点P 在棒的延长线上,带电棒上各电荷元在点P 的电场强度方向相同,⎰=LiE E d(2) 若点P 在棒的垂直平分线上,则电场强度E 沿x 轴方向的分量因对称性叠加为零,因此,点P 的电场强度就是⎰⎰==LLj j E E E d sin d y α证:(1)延长线上一点P 的电场强度⎰'=Lr qE 204d πε,利用几何关系xr r -='统一积分变量,则2200222-041212141)(d 41L r QL r L r L x r L x Q E L L P -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-=⎰πεπεπε电场强度的方向沿x 轴。
(3) 根据以上分析,中垂线上一点P 的电场强度E 的方向沿y 轴,大小为⎰'=Lr qE 204d sin πεα利用几何关系22,sin xr r r r +=''=α统一积分变量,则220232222-0412)(d 41rL rQ r x L x rQ E L L +=+=⎰πεπε当棒长∞→L时,若棒单位长度所带电荷为λ常量,则P 点电场强度rLrL Q rE L 022024121limπελπε=+=∞→此结果与无限长带电直线周围的电场强度分布相同。
电场习题含答案
电场线及等势面的习题一、知识点概括, 考点:电场线、电场强度、电势能、电势、等势面、电场力做功。
(一)比较电场中两点的电场强度的大小的方法:1、在同一电场散布图上,察看电场线的疏密程度,电场线散布相对密集处,场强疏处,场强。
2、等势面密集处场强,等势面稀少处场强;电场线散布相对稀(二)对于电势、等势面与电场线的关系:电场线等势面,且指向电势下降最陡的方向,等势面越密集的地方,电场强度越。
(三)比较电荷在电场中某两点的电势大小的方法:1、利用电场线来判断:在电场中沿着电场线的方向,电势。
2、利用等势面来判断:在静电场中,同一等势面上各的电势相等,在不一样的等势面间,沿着电场线的方向各等势面的电势愈来愈低。
(四)比较电荷在电场中某两点的电势能大小的方法:1、只有电场力做功时:电场力做正功,电势能动能这类方法与电荷的正负没关。
2、利用电场线来判断:正电荷顺着电场线的方向挪动时,电势能渐渐减少;逆着电场线方向挪动时,电势能逐渐增大。
负电荷则相反。
二、几种常有电场等势面散布图1、点电荷电场中的等势面:以点电荷为球心的一簇球面。
说出: A、 B、 C三点场强的大小、方向关系,以及三点电势的高低2、等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面。
问题 1取无量远处电势为零,中垂线上各点的电势为多少?是等势面吗?连线中点的场强为多少?问题 2中垂线左边的电势高仍是右边的电势高?3.等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面。
议论:取无量远处电势为零,中垂线是等势面吗?两电荷连线的中点的场强为多少?电势为多少?4、匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面5、形状不规则的带电导体邻近的电场线及等势面说出:匀强电场的电场线的特色及等势面的特色三、等势面的特色:(1)等势面必定与电场线,即跟场强的方向。
( 2)电场线老是由电势较的等势面指向电势较会订交。
( 3)电场线较密处等势面也较,即等势面较密处场强较( 4)在同一等势面上挪动电荷时,电场力不做功。
高中物理电场力练习题及讲解
高中物理电场力练习题及讲解## 高中物理电场力练习题及讲解### 练习题一:电场强度的计算题目描述:一个点电荷Q=10^-6 C,位于原点O。
求距离原点O 0.1m处的电场强度。
解题步骤:1. 根据库仑定律,点电荷产生的电场强度E与电荷量Q成正比,与距离r的平方成反比。
2. 公式为:\[ E = \frac{k \cdot Q}{r^2} \]其中,\( k \) 是库仑常数,\( k \approx 9 \times 10^9 \) N·m²/C²。
3. 将给定的数值代入公式:\[ E = \frac{9 \times 10^9 \cdot10^{-6}}{(0.1)^2} \]4. 计算结果:\[ E = 9 \times 10^4 \] N/C。
### 练习题二:电场力的作用题目描述:一个带电粒子,电荷量为q=2×10^-6 C,质量为m=0.01 kg,被放置在上述电场中。
求该粒子受到的电场力大小。
解题步骤:1. 电场力F由电场强度E和电荷量q决定,公式为:\[ F = q \cdotE \]2. 将已知的E和q代入公式:\[ F = 2 \times 10^{-6} \cdot 9\times 10^4 \]3. 计算结果:\[ F = 180 \] N。
### 练习题三:电场中粒子的运动题目描述:假设上述带电粒子在电场中只受到电场力作用,且从静止开始运动。
求粒子在0.1s内的运动距离。
解题步骤:1. 首先,根据牛顿第二定律,\[ F = m \cdot a \],其中a是加速度。
2. 求得加速度:\[ a = \frac{F}{m} = \frac{180}{0.01} \]3. 计算加速度:\[ a = 18000 \] m/s²。
4. 根据匀加速直线运动的位移公式:\[ s = \frac{1}{2} a t^2 \]5. 代入已知数值:\[ s = \frac{1}{2} \cdot 18000 \cdot (0.1)^2 \]6. 计算结果:\[ s = 0.9 \] m。
电场的叠加原理例题
电场的叠加原理例题1. 两个点电荷叠加的电场设有两个点电荷q1和q2分别位于点A和点B,距离为r。
根据电场的叠加原理,两点的电场可以叠加为:E = E1 + E2其中E1是点电荷q1在点A处产生的电场,E2是点电荷q2在点B处产生的电场。
根据库仑定律,可以求得各个电场分量的数值:E1 = k * q1 / r^2E2 = k * q2 / r^2所以两点的电场叠加为:E = k * q1 / r^2 + k * q2 / r^22. 线电荷产生的电场考虑一个长度为L的直线带电体,电量为Q,位于直线上的任意一点P处。
根据电场叠加原理,可以将线电荷分解为无数个微小电荷dq,并叠加它们所产生的电场。
设dq位于离P 处的距离为r。
由于电荷dq的电场是等距离的,而且线电荷上各点电荷数量密度相同,所以可以计算dq在点P处产生的电场为:dE = k * dq / r^2对于整个线电荷,可以将其分解为无数个微小线段dl,并对每个微小线段应用上述公式。
然后将所有微小线段的电场矢量相加,即可得到整个线电荷带来的总电场。
3. 均匀带电平面产生的电场考虑一个无限大的均匀带电平面,电荷密度为σ,位于平面上的任意一点P处。
根据电场叠加原理,可以将平面分解为无数个微小面元dA,并叠加它们所产生的电场。
根据库仑定律,可以计算微小面元dA在点P处产生的电场为:dE = (k * σ * dA) / r^2对于整个平面,可以将其分解为无数个微小面元dA,并对每个微小面元应用上述公式。
然后将所有微小面元的电场矢量相加,即可得到整个平面带来的总电场。
高中物理电场练习题及讲解讲解
高中物理电场练习题及讲解讲解### 高中物理电场练习题及讲解#### 练习题一:电场强度的计算题目:一个点电荷 \( Q = 3 \times 10^{-7} \) C 位于原点。
求距离点电荷 \( r = 2 \) m 处的电场强度。
解答:电场强度 \( E \) 由库仑定律给出,公式为:\[ E = \frac{kQ}{r^2} \]其中 \( k \) 是库仑常数,\( k = 8.99 \times 10^9 \)N·m²/C²。
将给定的值代入公式:\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-7}}{(2)^2} \]\[ E = \frac{26.97 \times 10^3}{4} \]\[ E = 6.7425 \times 10^3 \, \text{N/C} \]#### 练习题二:电势能的计算题目:一个带电粒子 \( q = 2 \times 10^{-6} \) C 从距离点电荷 \( Q \) 为 \( r = 3 \) m 的位置移动到 \( r' = 6 \) m 的位置,求此过程中电势能的变化。
解答:电势能 \( U \) 由以下公式给出:\[ U = k \frac{Qq}{r} \]首先计算初始位置的电势能 \( U_1 \):\[ U_1 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-7}\times 2 \times 10^{-6}}{3} \]\[ U_1 = \frac{26.97 \times 10^{-6}}{3} \]\[ U_1 = 8.98 \times 10^{-6} \, \text{J} \]然后计算最终位置的电势能 \( U_2 \):\[ U_2 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-7}\times 2 \times 10^{-6}}{6} \]\[ U_2 = \frac{26.97 \times 10^{-6}}{6} \]\[ U_2 = 4.495 \times 10^{-6} \, \text{J} \]电势能的变化 \( \Delta U \) 为:\[ \Delta U = U_2 - U_1 \]\[ \Delta U = 4.495 \times 10^{-6} - 8.98 \times 10^{-6} \] \[ \Delta U = -4.485 \times 10^{-6} \, \text{J} \]#### 练习题三:电场线的理解题目:给出一个正点电荷产生的电场线图,要求解释电场线的方向和密度。
电场强度知识点和经典习题附答案
第02讲电场强度基本知识、电场强度1 •静电场(1) 电场是存在于电荷周围的一种物质,静电荷产生的电场叫静电场.(2) 电荷间的相互作用是通过电场实现的. 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.2 .电场强度(1) 物理意义:表示电场的强弱和方向.(2) 定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度.⑶定义式:E=.q(4)标矢性:电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,电场强度的叠加遵从平行四边形定则.Q⑸点电荷的场强:E = k —r二、电场线1 .定义:为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一系列的曲线,使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向,曲线的疏密表示电场强度的大小.2 .特点:(1) 电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处;(2) 电场线在电场中不相交;(3) 在同一电场里,电场线越密的地方场强越大;—(4) 电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向;⑸沿电场线方向电势逐渐降低;(6)电场线和等势面在相交处互相垂直.3 .几种典型电场的电场线.(1)正、负点电荷形成的电场线.①离电荷越近,电场线越密集,场强越强.方向是正点电荷由点电荷指向无穷远,而负为电荷则由无穷远处指向点电荷.②在正(负)点电荷形成的电场中,不存在场强相同的点③若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面相垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向处处不相同.(2)等量异种点电荷形成的电场线.①两点电荷连线上各点,电场线方向从正电荷指向负电荷,场强大小可以计算.②两点电荷连线的中垂面(中垂线)上,电场线方向均相同,即场强方向均相同,且总与中垂面(线)垂直.在中垂面(线上)到O点等距离处各点的场强相等(0为两点电荷连线中点).③在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直,因此,在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功.(3)等量同种点电荷形成的电场线.①两点电荷连线中点处场强为零,此处无电场线.②两点电荷中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为零.③两点电荷连线中垂面(中垂线)上,场强方向总沿面(线)远离(等量正电荷).④在中垂面(线)上从0沿面(线)到无穷远,是电场线先变密后变疏,即场强先变强后变弱.⑤两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同,只是电场线的方向相反.(4)带等量异种电荷的平行板间的电场线的电场线).①电场线是间隔均匀,互相平行的直线.②电场线的方向是由带正电荷的极板指向带负电荷的极板.(5) 点电荷与带电平板间的电场线.① 带电平板表面的电场线与其表面垂直!基础练习1、关于电场强度的概念,下列说法正确的是A .由E= F可知,某电场的场强E与q成反比,与F q成正比B .正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C .电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D .电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零2、在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和场强都相同的是3、以下关于电场和电场线的说法中正确的是A .电场、电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B .在电场中,凡是电场线通过的点,场强不为零,不画电场线区域内的点场强为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D .电场线是人们假想的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在4、如图是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是A .这个电场可能是负点电荷的电场B . A点的电场强度大于B点的电场强度C. A、B两点的电场强度方向不相同D .负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向5、下列关于电场强度的说法中,正确的是A .公式E =—只适用于真空中点电荷产生的电场qB. 由公式E =—可知,电场中某点的电场强度E与试q探电荷q在电场中该点所受的电场力成正比C. 在公式F= k°1Q2中,k —2是点电荷Q2产生的电r rQ1场在点电荷Q1处的场强大小;而k-^是点电荷Q i产r生的电场在点电荷Q 2处场强的大小D.由公式E 可知,在离点电荷非常近的地方r(r T 0,)电场强度E可达无穷大参考答案1、C2、C3、CD4、BC5、C提高练习1、如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根据此图可以作出的正确判断是A .带电粒子所带电荷的正、负B .带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大(即匀强电场£. * 4-UJ a %- --------- \ - 1-: * :円-0?u ! /寸C我:密\ :丿飞*D7¥丿. BD .带电粒子在a 、b 两点的速度何处较大C . Q 为正电荷时,E A >E BD . Q 为正电荷时,E A < E B2、一负电荷从电场中的 A 点由静止释放,只受电场力 作用,沿电场线运动到 B 点,它运动的速度一时间图象 如图所示,则A 、B 两点所在区域的电场线分布情况可 能是下列图中的 7、如图所示,用绝缘细线拴一个质量为 m 的小球,小 球在竖直向下的场强为 E 的匀强电场中的竖直平面内 做匀速圆周运动,则小球带 电荷,所带电荷量为8、如图所示,A 为带正电Q 的金属板,沿金属板的垂 直平分线,在距板r 处放一质量为 m 、电荷量为q 的小 球,小球受水平向右的电场力偏转 B 角而静止,小球用 绝缘丝线悬挂于 O 点.试求小球所在处的电场强度.3、AB 和CD 为圆上两条相互垂直的直径,圆心为 O. 将电荷量分别为+ q 和一q 的两点电荷放在圆周上,其 位置关于AB 对称且距离等于圆的半径,如图所示.要 使圆心处的电场强度为零, 可在圆周上再放一个适当的 点电荷Q ,则该点电荷QA .应放在A 点,Q = 2qB .应放在B 点,Q =- 2qC .应放在C 点,Q =- qD .应放在D 点,Q = -q 4、如图所示,在真空中带电荷量分别为 +Q 和-Q 的点电荷A 、B 相距r ,则:(1)两点电荷连线的中点 0的场强多大?⑵ 在两点电荷连线的中垂线上,距 A 、B 两点都为r的0'点的场强如何?+ Q -Q5、如图,用金属丝 A 、B 弯成半径r=1m 的圆弧,但在 A B 之间留出宽度为d =2cm ,相对圆弧来说很小的间 隙,将电荷量Q =3.13 10^C 的正电荷均匀分布在金 属丝上,求圆心 O 处的电场强度.9、在光滑的绝缘水平面上,有一个正三角形abc ,顶点 a 、b 、c 处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图 所示,D 点为正三角形外接圆的圆心, E 、G 、H别为ab 、ac 、bc 的中点,F 点为E 关于c 电荷的对称 点,则下列说法中正确的是A . D 点的电场强度一定不为零、电势可能为零 B. E 、F 两点的电场强度等大反向 C. E 、G 、H 三点的电场强度相同 D .若释放c 电荷,c 电荷将一直做加速运动10、如图所示,a 、b 两点处分别固定有等量异种点电荷 + Q 和一Q , c 是线段ab 的中点,d 是ac 的中点,e 是 ab 的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d 、c 、e 点,它所受的电场力分别为 F d 、F c 、F e ,则下 列说法中正确的是6、如图为点电荷 Q 产生的电场的三条电场线,下面说 法正确的是+0 -(? ®—• ---------- ------------------ S探沖£bA . F d 、F c 、F e 的方向都是水平向右B . F d 、F c 的方向水平向右,F e 的方向竖直向上 C. F d 、F e 的方向水平向右,F c = 0 D. F d 、F c 、F e 的大小都相等A . Q 为负电荷时,E A >EB B . Q 为负电荷时,E A < E B11、如图所示,电荷量为+ q 和一q 的点电荷分别位于/T * ■ ■ n ■二* 尸A■**A .体中心、各面中心和各边中点14、一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列各图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)B .体中心和各边中点C .各面中心和各边中点D .体中心和各面中心12、静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器. 某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线ab为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上. 若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列四幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)15、如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上. P、N是小球连线的中垂线上的两点,且P0 = ON.现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点),由P点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C的速度、加速度的图象中,可能正确的是16、用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱•如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:0是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对0对称的两点,B、C和A、D也相对0对称.则13、两个等量正点电荷位于x轴上,关于原点0呈对称分布,下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图象是A . B、C两点场强大小和方向都相同B . A、D两点场强大小相等,方向相反C. E、0、F三点比较,0点场强最强正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有D . B 、0、C 三点比较,0点场强最弱参考答案1、BCD2、C3、C4、( 1) E o =2E A = 8k 2Q ,方向由 AF (2) O'点的合 r5、E =9 10‘N/C ,方向向左.9、D 10、A 11、D12、A 13、A 14、D15、BC 16、ACD6、AC7、负mg/E 8、mg tanr 方向向右q场强 E'o = E'A = E'BkQ-,方向与A 、B 的中垂线垂r。
高中物理电场练习题(含详解答案)
1、运动电荷进入磁场后(无其他外力作用)可能做()A.匀速圆周运动B.匀速直线运动C.匀加速直线运动D.平抛运动2、如图所示,正方形容器处于匀强磁场中,一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中,其中一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,容器处于真空中,则下列结论中正确的是()A.从两孔射出的电子速率之比v c∶v d=2∶1B.从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比t c∶t d=1∶2C.从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比a c∶a d=∶1D.从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ωc∶ωd=2∶13、如图所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,则该粒子的比荷和所带电荷的电性分别是()A.,正电荷B.,正电荷C.,负电荷D.,负电荷4、一磁场宽度为L,磁感应强度为B,如图所示,一粒子质量为m,带电荷量为-q,不计重力,以某一速度(方向如图)射入磁场。
若不使其从右边界飞出,则粒子的速度应为多大?5、已知质量为m的带电液滴,以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动。
重力加速度为g,求:(1)液滴在空间受到几个力作用;(2)液滴的带电荷量及电性;(3)液滴做匀速圆周运动的半径。
6、如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度B=2×10-3 T;磁场右边是宽度L=0.2 m、场强E=40 V/m、方向向左的匀强电场。
一带电粒子的电荷量q=-3.2×10-19 C,质量m=6.4×10-27 kg,以v=4×104 m/s的速度沿OO'垂直射入磁场,在磁场中偏转后进入右侧的电场,最后从电场右边界射出。
静电场习题与解答
静电场1、在正方形的两个相对的角上各放置一点电荷Q ,在其它两个相对的角上各置一点电荷q ,如果作用在Q 上的力为零,求Q 与q 的关系。
分析:若使Q 所受合力为零,如图所示,两种电荷符号必然相反,大小关系有Qq QQ F F 2=。
设正方形边长为a 。
解:222222a Qqk F a Q k F QqQQ === 得 q Q 22-=2、在直角三角形ABC 的A 点放置点电荷q 108.1⨯=C Q 9108.4-⨯-=,已知BC = 4cm ,AC = 3cm ,试求直角顶点C 处的场强。
分析:如图,C 点场强为两电荷激发电场的合场强。
解:r q E AC q 8.11091085.814.34108.141412920=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---πε m V r Q E AC Q /107.210161085.814.34108.4414412920⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---πε m V E E E q Q /1024.3422⨯=+=5.18.17.2tan ===qQ E E θ 则 ︒=34θ 3、一均匀带电细棒,长为L ,带电量Q 。
求在棒的延长线上与棒的近端相距为R 的A 点的场强。
分析:如图建立坐标系,取棒上一小段dx ,电量为dq ,与A 点距离为L-x+R ,在A 点激发的场强为dE 。
则A 点的总场强只需对dE 积分即可。
解:由分析得)(41)(41)(41002020L R R Q x R L dx L Q x R L dq dE E L+=-+=-+==⎰⎰⎰πεπεπε 4、一半圆形带电线,半径为R ,电荷线密度为η,求圆心O 处的电场强度。
分析:如图建立坐标系,取线上一小段d l ,电量为dq , 有dq = ηd l = ηRd θ。
在O 点激发的场强为dE 。
由于电线轴 对称,dE y= 0则dE = dE x ,则O 点的总场强只需对dE 积分即 可。
解:由分析得RR Rd RdqdE dE dE E x 02220202cos 41cos 41cos πεηθθηπεθπεθππ======⎰⎰⎰⎰⎰-5、在一个半径为R 的球体内,分布着电荷体密度ρ= k r ,式中r 为径向距离,k 是常数,求空间的场强分布,并画出E ——r 的关系曲线。
电场强度练习题及答案解析
第3节电场强度1.下列说法正确的是A.电场强度反映了电场力的性质,因此电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比B.电场中某点的电场强度,由电场本身的性质决定,与试探电荷在该点所受的静电力及带电荷量无关C.规定电场中某点的电场强度的方向与正试探电荷在该点所受的静电力的方向相同D.公式和对于任何静电场都是适用的2.(2018·山东省济南第一中学学考)在电场中某点放入正点电荷q,它受到的电场力方向向右。
当放入负点电荷q时,它受到的电场力方向向左。
下列说法正确的是A.该点放入正电荷时,电场方向向右,放入负电荷时,电场方向向左B.该点电场强度的方向向右C.该点放人2q的正点电荷时,电场强度变为原来的2倍D.该点不放电荷时,电场强度为零3.(2018·浙江省温州市十五校联合体)如图所示,B为线段AC的中点,如果在A处放一个+Q的点电荷,测得B处的场强E B=60 N/C,则下列说法正确的A.C处的场强大小为E C=30 N/CB.C处的场强大小为E C=20 N/CC.若要使E B=0,可在C处放一个–Q的点电荷D.把q=10–9 C的点电荷放在C点,则其所受电场力的大小为1.5×10–8 N4.如图所示,是电场中某区域的电场线分布图,a、b是电场中的两点。
下列说法正确的是A.b点的场强较小B.b点的场强较大C.同一个检验点电荷放在a点所受的电场力比放在b点时所受电场力大D.同一个检验点电荷放在b点所受的电场力比放在a点时所受电场力大5.(2018·辽宁省庄河市高级中学)如图所示,空间有两个等量的正点电荷,两点在其连线的中垂线上,则下列说法一定正确的是A.场强B.场强C.电势D.电势6.如图所示,真空中仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷,则图中a、b 两点电场强度相同的是7.(2018·天津市河西区高三三模)如图所示,以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f等量正、负点电荷分别放置在a、d两点时,在圆心O产生的电场强度大小为E。
静电场习题讲义
(A)
Q
4 0
1 r1
1 r2
(B)
4 0
1 r1
1 r2
A
r1 a
(C)
4 0
1 r1
1 r2
(D) 4 0 r2 r1
r2
b
答案C
19. 如图所示,半径为R的均匀带电球面,总电荷为
Q,设无穷远处的电势为零,则球内距离球心为r
的P点处的电场强度的大小和电势为:
(A) E=0
(B) E=0,
(C) 曲面S的电场强度通量变化, 曲面上各点场强变化.
(D) 曲面S的电场强度通量不变, 曲面上各点场强变化.
Q
q
S
答案D
9. 有一边长为a的正方形平面,在其中垂线上距 中心O点a/2处,有一电荷为q的正点电荷,如图 所示,则通过该平面的电场强度通量为
(A) q
3 0
q
(C)3 0
(B)
q
4 0
电.在忽略导线的影响下,两球表面的电荷面密
度之比
R
为
r
(A) R / r .
(C) r2 / R2.
(B) R2 / r2 (D) r / R
答案D
2. 选无穷远处为电势零点,半径为R的导体球带
电后,其电势为U0,则球外离球心距离为r处的电 场强度的大小为
(A) R2U0
r3
(C)
RU 0 r2
(B) U0
点场强不一定处处为零.
(D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定 处处无电荷.
答案C
8. 点电荷Q被曲面S所包围 , 从无穷远处引入另一 点电荷q至曲面外一点,如图所示,则引入前后:
电磁学课后习题答案及解析
第五章 静 电 场5 -9若电荷Q 均匀地分布在长为L 的细棒上.求证:<1>在棒的延长线,且离棒中心为r 处的电场强度为<2>在棒的垂直平分线上,离棒为r 处的电场强度为若棒为无限长<即L →∞>,试将结果与无限长均匀带电直线的电场强度相比较.分析这是计算连续分布电荷的电场强度.此时棒的长度不能忽略,因而不能将棒当作点电荷处理.但带电细棒上的电荷可看作均匀分布在一维的长直线上.如图所示,在长直线上任意取一线元d x ,其电荷为d q =Q d x /L ,它在点P 的电场强度为整个带电体在点P 的电场强度接着针对具体问题来处理这个矢量积分.<1>若点P 在棒的延长线上,带电棒上各电荷元在点P 的电场强度方向相同,<2>若点P 在棒的垂直平分线上,如图<A >所示,则电场强度E 沿x 轴方向的分量因对称性叠加为零,因此,点P 的电场强度就是证 <1>延长线上一点P 的电场强度⎰'=L r πεq E 202d ,利用几何关系 r ′=r -x 统一积分变量,则 ()220022204π12/12/1π4d π41L r Q εL r L r L εQ x r L x Q εE L/-L/P -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-=⎰电场强度的方向沿x 轴.<2>根据以上分析,中垂线上一点P 的电场强度E 的方向沿y 轴,大小为利用几何关系 sin α=r /r ′,22x r r +='统一积分变量,则当棒长L →∞时,若棒单位长度所带电荷λ为常量,则P 点电场强度此结果与无限长带电直线周围的电场强度分布相同[图<B >].这说明只要满足r 2/L 2<<1,带电长直细棒可视为无限长带电直线.5 -14设匀强电场的电场强度E 与半径为R 的半球面的对称轴平行,试计算通过此半球面的电场强度通量.分析方法1:由电场强度通量的定义,对半球面S 求积分,即⎰⋅=S S d s E Φ 方法2:作半径为R 的平面S ′与半球面S 一起可构成闭合曲面,由于闭合面内无电荷,由高斯定理这表明穿过闭合曲面的净通量为零,穿入平面S ′的电场强度通量在数值上等于穿出半球面S 的电场强度通量.因而解1由于闭合曲面内无电荷分布,根据高斯定理,有依照约定取闭合曲面的外法线方向为面元d S 的方向,解2取球坐标系,电场强度矢量和面元在球坐标系中可表示为①5 -17设在半径为R 的球体内,其电荷为球对称分布,电荷体密度为k 为一常量.试分别用高斯定理和电场叠加原理求电场强度E 与r 的函数关系.分析通常有两种处理方法:<1>利用高斯定理求球内外的电场分布.由题意知电荷呈球对称分布,因而电场分布也是球对称,选择与带电球体同心的球面为高斯面,在球面上电场强度大小为常量,且方向垂直于球面,因而有2S π4d r E ⋅=⋅⎰S E 根据高斯定理⎰⎰=⋅V ρεd 1d 0S E ,可解得电场强度的分布. <2>利用带电球壳电场叠加的方法求球内外的电场分布.将带电球分割成无数个同心带电球壳,球壳带电荷为r r ρq ''⋅=d π4d 2,每个带电球壳在壳内激发的电场0d =E ,而在球壳外激发的电场由电场叠加可解得带电球体内外的电场分布解1因电荷分布和电场分布均为球对称,球面上各点电场强度的大小为常量,由高斯定理⎰⎰=⋅V ρεd 1d 0S E 得球体内<0≤r ≤R > 球体外<r >R >解2将带电球分割成球壳,球壳带电由上述分析,球体内<0≤r ≤R >球体外<r >R >5 -20一个内外半径分别为R 1和R 2的均匀带电球壳,总电荷为Q 1,球壳外同心罩一个半径为R 3的均匀带电球面,球面带电荷为Q 2.求电场分布.电场强度是否为离球心距离r 的连续函数?试分析.分析以球心O 为原点,球心至场点的距离r 为半径,作同心球面为高斯面.由于电荷呈球对称分布,电场强度也为球对称分布,高斯面上电场强度沿径矢方向,且大小相等.因而24d r πE ⋅=⎰S E .在确定高斯面内的电荷∑q 后,利用高斯定理∑⎰=0/d εq S E 即可求出电场强度的分布.解取半径为r 的同心球面为高斯面,由上述分析r <R 1,该高斯面内无电荷,0=∑q ,故01=ER 1<r <R 2,高斯面内电荷()31323131R R R r Q q --=∑ 故 ()()23132031312π4rR R εR r Q E --= R 2<r <R 3,高斯面内电荷为Q 1,故r >R 3,高斯面内电荷为Q 1+Q 2,故电场强度的方向均沿径矢方向,各区域的电场强度分布曲线如图<B >所示.在带电球面的两侧,电场强度的左右极限不同,电场强度不连续,而在紧贴r =R 3的带电球面两侧,电场强度的跃变量这一跃变是将带电球面的厚度抽象为零的必然结果,且具有普遍性.实际带电球面应是有一定厚度的球壳,壳层内外的电场强度也是连续变化的,本题中带电球壳内外的电场,在球壳的厚度变小时,E 的变化就变陡,最后当厚度趋于零时,E 的变化成为一跃变.5 -21两个带有等量异号电荷的无限长同轴圆柱面,半径分别为R 1和R 2>R 1>,单位长度上的电荷为λ.求离轴线为r 处的电场强度:<1>r <R 1,<2> R 1<r <R 2,<3>r >R 2.分析电荷分布在无限长同轴圆柱面上,电场强度也必定沿轴对称分布,取同轴圆柱面为高斯面,只有侧面的电场强度通量不为零,且⎰⋅=rL E d π2S E ,求出不同半径高斯面内的电荷∑q .即可解得各区域电场的分布.解作同轴圆柱面为高斯面,根据高斯定理r <R 1,0=∑q 在带电面附近,电场强度大小不连续,电场强度有一跃变 R 1<r <R 2,L λq =∑r >R 2,0=∑q 在带电面附近,电场强度大小不连续,电场强度有一跃变这与5-20题分析讨论的结果一致.5 -22如图所示,有三个点电荷Q 1、Q 2、Q 3沿一条直线等间距分布且Q 1=Q 3=Q .已知其中任一点电荷所受合力均为零,求在固定Q 1、Q 3的情况下,将Q 2从点O 移到无穷远处外力所作的功.分析由库仑力的定义,根据Q 1、Q 3所受合力为零可求得Q 2.外力作功W ′应等于电场力作功W 的负值,即W ′=-W .求电场力作功的方法有两种:<1>根据功的定义,电场力作的功为 其中E 是点电荷Q 1、Q 3产生的合电场强度.<2>根据电场力作功与电势能差的关系,有其中V 0是Q 1、Q 3在点O 产生的电势<取无穷远处为零电势>.解1由题意Q 1所受的合力为零解得 Q Q Q 414132-=-=由点电荷电场的叠加,Q 1、Q 3激发的电场在y 轴上任意一点的电场强度为将Q 2从点O 沿y 轴移到无穷远处,<沿其他路径所作的功相同,请想一想为什么?>外力所作的功为解2与解1相同,在任一点电荷所受合力均为零时Q Q 412-=,并由电势的叠加得Q 1、Q 3在点O 的电势将Q 2从点O 推到无穷远处的过程中,外力作功比较上述两种方法,显然用功与电势能变化的关系来求解较为简洁.这是因为在许多实际问题中直接求电场分布困难较大,而求电势分布要简单得多.5 -23已知均匀带电长直线附近的电场强度近似为为电荷线密度.<1>求在r =r 1和r =r 2两点间的电势差;<2>在点电荷的电场中,我们曾取r →∞处的电势为零,求均匀带电长直线附近的电势时,能否这样取?试说明.解 <1>由于电场力作功与路径无关,若沿径向积分,则有<2>不能.严格地讲,电场强度r e rελE 0π2=只适用于无限长的均匀带电直线,而此时电荷分布在无限空间,r →∞处的电势应与直线上的电势相等.5 -27两个同心球面的半径分别为R 1和R 2,各自带有电荷Q 1和Q 2.求:<1>各区域电势分布,并画出分布曲线;<2>两球面间的电势差为多少?分析通常可采用两种方法<1>由于电荷均匀分布在球面上,电场分布也具有球对称性,因此,可根据电势与电场强度的积分关系求电势.取同心球面为高斯面,借助高斯定理可求得各区域的电场强度分布,再由⎰∞⋅=p p V l E d 可求得电势分布.<2>利用电势叠加原理求电势.一个均匀带电的球面,在球面外产生的电势为在球面内电场强度为零,电势处处相等,等于球面的电势其中R 是球面的半径.根据上述分析,利用电势叠加原理,将两个球面在各区域产生的电势叠加,可求得电势的分布.解1 <1>由高斯定理可求得电场分布由电势⎰∞⋅=r V l E d 可求得各区域的电势分布.当r ≤R 1时,有当R 1≤r ≤R 2时,有当r ≥R 2时,有<2>两个球面间的电势差解2 <1>由各球面电势的叠加计算电势分布.若该点位于两个球面内,即r ≤R 1,则若该点位于两个球面之间,即R 1≤r ≤R 2,则若该点位于两个球面之外,即r ≥R 2,则<2>两个球面间的电势差第六章 静电场中的导体与电介质6 -1将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,则导体B 的电势将〔 〔A 升高 〔B 降低 〔C 不会发生变化 〔D 无法确定分析与解不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。
高中物理(新人教版)必修第三册课后习题:电场 电场强度(课后习题)【含答案及解析】
电场电场强度第一课时电场电场强度合格考达标练1.(2021河南鹤壁高中段考)如图所示,在一半径为R的圆周上均匀分布有N个绝缘带电小球(可视为质点)无间隙排列,其中A点的小球带电荷量为+4q,其余小球带电荷量为+q,此时圆心O点的电场强度大小为E,现仅撤去A点的小球,则O点的电场强度()A.大小为E,方向沿AO连线斜向下B.大小为E,方向沿AO连线斜向下2C.大小为E,方向沿AO连线斜向上3D.大小为E,方向沿AO连线斜向上4+q的小球,根据对称性及电场的叠加原理知圆心O处电场强度为0,所以圆心O点的电场强度大小等效于A点处电荷量为+3q的小球在O点产生的电场强度,方向沿AO连线斜向下;除A点小球外,其余带电荷量为+q的小球在O点处产生的合大小,有E=3kqR2电场强度大小等于在A处带电荷量为+q的小球在圆心O点产生的电场强度的大小,方向相反,A处电,方向沿AO连线斜向下,则其余带电荷量为+q 荷量为+q的小球在圆心O点产生的电场强度大小为E3的小球在O点处产生的电场强度大小为E,方向沿AO连线斜向上,故仅撤去A点的小球,O点的电场3,方向沿AO连线斜向上,C项正确,A、B、D项错误。
强度大小为E32.在同一电场中的A 、B 、C 三点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量和它所受静电力的函数图像如图所示,则此三点的电场强度大小E A 、E B 、E C 的关系是( ) A.E A >E B >E C B.E B >E A >E C C.E C >E A >E B D.E A >E C >E BF=Eq 可知,F -q 图线的斜率等于电场强度,由图线可知C 的斜率最大,B 的斜率最小,此三点的电场强度大小E A 、E B 、E C 的关系是E C >E A >E B ,故选项C 正确。
3.如图所示,真空中O 点有一点电荷,在它产生的电场中有A 、B 两点,A 点的电场强度大小为E A ,方向与AB 连线成60°角,B 点的电场强度大小为E B ,方向与AB 连线成30°角。
静电场习题及解析
1、关于静电场,下列说法正确的是A. 电势等于零的物体一定不带电B. 电场强度为零的点,电势一定为零C. 同一电场线上的各点,电势一定相等D. 负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加解析:考察电场和电势概念,选D2、一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc 从a 运动到c ,已知质点的速率是递减的。
关于b 点电场强度E 的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b 点的切线)(D )解析:主要考查电场力方向和曲线运动所受合外力与轨迹的关系。
正确答案是D 。
3、板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间的电势差为U 1,板间场强为E 1。
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为U 2,板间场强为E 2,下列说法正确的是A .U 2 = U 1,E 2 = E 1B .U 2 = 2U 1,E 2 = 4E 1C .U 2 = U 1,E 2 = 2E 1D .U 2 = 2U 1,E 2 = 2E 1【解析】:考查平行板电容器的相关知识。
144Q Q kdQ U S C S kdπεεπ===,114U kQ E d Sπε==,当电荷量变为2Q 时,212242Q Q kdQ U U S C S kdπεεπ====',22182/2U kQ E E d S πε===,C 选项正确。
【答案】:C 4、.电场线分布如图昕示,电场中a ,b 两点的电场强度大小分别为已知a E 和b E ,电势分别为a ϕ和b ϕ,则 c(A) a b E E >,a b ϕϕ> (B) a b E E >,a b ϕϕ<(C) a b E E <,a b ϕϕ> (D) a b E E <,a b ϕϕ<.关于静电场,下列结论普遍成立的是A .电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关B .电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低C .将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零D .在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向【答案】C【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A 错误。
(完整word版)恒定电场习题解答
习题33-1 半径为a 的均匀极化介质球以它的一条直径为轴匀速旋转,角速度ω,该轴平行于球的极化强度P ,求:(1)由于旋转形成的面电流密度分布;(2)通过球面上ϕ =ϕ0的半圆周也即球的一条“经线”的总电流;(3)通过这条“经线”的上半段(0≤θ≤π/2)和下半段(π/2≤θ≤π)的电流分别是多少?解:由于介质球均匀极化,极化强度为常矢量,可设P z a P =。
(1)介质球表面的极化面电荷密度为θcos PS P P ρr z =•=•=a a n P球面上任一点的线速度为θωωϕsin a a r z a a a r ωv =⨯=⨯= 旋转时介质球表面的极化电荷形成面电流,其密度为 θωθθωρϕϕ2sin 21cos sin PS S a P P a a a v J === (2)通过球面上ϕ =ϕ0的半圆周的总电流为 0d 2sin 21d π02πS ==•=⎰⎰θθωθϕa P a I a J(3)通过上半段(0≤θ≤π/2)的电流为22π0221d 2sin 21a P a P I ωθθω==⎰通过下半段(π/2≤θ≤π)的电流为 2π2π221d 2sin 21a P a P I ωθθω-==⎰ 3-2 如题3.2图所示的平行板电容器中充满线形介质,σ是常数,ax b εσ=+(a 、b 为常数)。
若已知电容器中恒定漏电流为J x ,求电容器中的电荷密度ρf 。
题3-2图解:由导电媒质的本构关系可知,两极板之间的电场强度为 σxx J E =Ox于是可得电位移矢量x x xx J b ax J )(+===a a E D σεε电容器中的电荷密度为x aJ ρ=•∇=D f3-3 内、外导体半径分别为a 和b 的同轴电缆,内外导体之间填充两层电容率分别为ε1和ε2、电导率分别为σ1和σ2的介质,介质分界面半径为c 。
当外加电压为U 时,求两种介质中的电场及分界面上的自由电荷密度。
电场练习题辅导
A.该点的场强大小为2q的试探电荷,该点的场强大小仍为F/q;D.以上说法都不对。
5、在电场中A点放一个+2×10-2C的电荷,受到的电场力为4×10-6N,把电荷拿走后,A点的场强为()
9、在如图10-16电场中,正确的是()
A.A点场强大于B点场强B.A点电势高于B点电势
C.同一个负电荷在A点电势能比在B点小
D.同一个电荷沿AB连线从A移到B电场力做功最大
10、关于UAB=WAB/q,下列说法正确的是:( )
A.UAB与WAB成正比;B.UAB与q成反比;
C.UAB与WAB及q无关,它是电场本身的性质,只与A、B的位置有关。
A、0 B、2 × 102N/C C、5× 10-3N/CD、无法确定
6、如图是点电荷电场中的一条电场线,下面说法正确的是
A.A点场强一定大于B点场强
B.在B点释放一个电子,将一定向A点运动
C.这点电荷一定带正电D.正电荷运动中通过A点时,其运动方向一定沿AB方向
7、图一中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条直线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两处的场强大小,则()
B、根据E=F/q可知,电场中某点的电场强度与电场力F成正比,与电量q成反比;
C、E是矢量,与F的方向一致;D、公式E=kQ/r2对任何电场都适用。
3、下列结论正确的是()
A、匀强电场中的电场强度可用E=F/q计算;
B、电场强度为零的地方电势一定为零;
C、电势高的地方电场强度一定大;
D、在电势高的地方电荷的电势能一定大
A、A、B两点的场强方向相同
B、电场线从A指向B,所以EA> EB·C、因电场线是直线,所以EA= EB
电磁学练习题电场和电荷计算
电磁学练习题电场和电荷计算电磁学练习题: 电场和电荷计算在电磁学中,电场和电荷计算是基础而重要的内容。
本文将针对电磁学练习题,探讨电场和电荷计算的相关知识和应用。
通过解答具体的练习题,帮助读者加深对电场和电荷计算的理解。
1. 问题一假设一个点电荷q1 = 2μC位于原点(0,0),另一个点电荷q2 = -5μC位于点(3,4)。
计算在点(5,0)处的电场强度。
解析:根据库仑定律,两个电荷之间的电场强度与电荷之间的距离成反比,与电荷的大小成正比。
首先,计算q1对点(5,0)处的电场强度,记为E1。
根据库仑定律可得:E1 = k * |q1| / r1^2其中,k是库仑常数,约为9×10^9 N·m^2/C^2;r1是点(0,0)到点(5,0)的距离。
根据勾股定理,点(0,0)到点(5,0)的距离r1 = √(5^2 + 0^2) = 5。
将q1 = 2μC代入上式,可得:E1 = (9×10^9 N·m^2/C^2) * (2×10^-6 C) / (5^2) = 3.6 N/C接下来,计算q2对点(5,0)处的电场强度,记为E2。
同样根据库仑定律可得:E2 = k * |q2| / r2^2其中,q2 = -5μC,r2是点(3,4)到点(5,0)的距离。
根据勾股定理,点(3,4)到(5,0)的距离r2 = √(2^2 + (-4)^2) = √20。
将q2 = -5μC代入上式,可得:E2 = (9×10^9 N·m^2/C^2) * (5×10^-6 C) / (20) = 1.125 N/C由于电场强度是矢量量值,其方向由正电荷向量指向负电荷向量。
因此,E1和E2的合成电场强度E = E1 + E2。
考虑到两者方向相反,应该相减。
E = E1 - E2 = 3.6 N/C - 1.125 N/C = 2.475 N/C所以,点(5,0)处的电场强度为2.475 N/C。
9.3.2 电场线(练习题)(解析版)
第九章静电场及其应用9.3 电场电场强度(二)第2课时电场线一、单选题:1.关于电场线的说法,正确的是A.电场线就是电荷运动的轨迹B.在静电场中静止释放的点电荷,一定沿电场线运动C.电场线上某点的切线方向与正电荷的运动方向相同D.电场线上某点的切线方向与负电荷在该点所受电场力的方向相反答案:D解析:电场线上某点的切线方向即为电场强度的方向,若是正电荷,电场力方向与电场强度的方向相同,而电荷运动的轨迹在电场线上,电场线必须是直线,故A错误;在静电场中静止释放的点电荷,若电场线是直线,则电场力与电场线共线,而电场线不一定直线,故B错误;电场线上某点的切线方向是电场强度的方向,是正电荷所受电场力的方向,不一定是运动方向,若是从静止开始,则一定是相同,故C错误;电场线上某点的切线方向与负电荷在该点所受电场力的方向相反,与正电荷在该点所受电场力的方向相同,故D正确。
2..静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线ab为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图1-3-2所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于p点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列四幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( )【答案】 B【解析】粉尘受力方向应该与电场线的切线方向相反,从静止开始在非匀强电场中运动时,带电粉尘颗粒一定做曲线运动,且运动曲线总是向电场力一侧弯曲,运动轨迹介于P点切线与经P点的电场线之间,故带电粉尘应沿B图那样运动,B正确;不可能偏向同一电场线内侧或沿电场线运动或振动,故不可能出现A、C、D图的情况.3.A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图象如图所示。
则此电场的电场线分布可能是()A运动到B,并由v-t图象知:负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动。
高中物理电场习题含解析
一、单选题1.如图,已知某匀强电场方向平行于正大边形ABCDEF所在平面。
已知A、B、C、D点的电势分别为4V、3V、1V、0V。
现有一电荷量大小为2e的带电粒子(不计重力)从A点以初动能6eV沿AC方向射入电场,恰好经过AB的中点G。
下列说法中正确的是()A. 该粒子一定带正电B. 该匀强电场的场强方向是从A沿直线指向DC. 该粒子达到G点时的动能为1eVD. 若只改变该粒子在A点时的初速度方向,该粒子可能经过C点2.如图所示,直角梯形所在的平面内存在匀强电场,其中,,。
在点有一粒子源,可以沿平面向各个方向发射动能为6 eV的质子,质子经过点、点时的动能分别为12 eV和10 eV,不考虑质子间的相互作用。
该匀强电场的电场强度大小为()A. 50 V/mB. 75 V/mC. 100 V/mD. 200 V/m3.如图所示,水平放置的两平行金属板间存在匀强电场,电场沿竖直方向。
两个比荷不同、电性相同的带电粒子和,先后从两平行金属板间的点以相同的水平速度射入。
测得和与下极板的撞击点到点之间的水平距离之比为。
不计粒子重力,则和的比荷之比是()A. B. C. D.4.如图所示,两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个粒子从两板正中央垂直电场、磁场入射,它在金属板间运动轨迹如图中曲线所示,则在粒子通过金属板间区域过程中()A. 粒子的电势能增大B. 粒子的动能增大C. 电场力对粒子做负功D. 磁场力对粒子做负功5.生活科技上处处存在静电现象,有些是静电的应用,有些是要防止静电,下列关于静电的说法错误的是()A. 在地毯中夹杂的不锈钢丝导电纤维,是防止静电危害B. 静电复印机应用了静电吸附原理C. 印染厂应该保持空气干燥,避免静电积累带来的潜在危害D. 在超高压带电作业中,电工所穿的高压工作服内有编织的金属丝,这样做能起到静电屏蔽的作用6.某电场的电场线分布如图所示,电场中a,b两点的电场强度大小分别为E a和E b,电势分别为φa和φb,则()A. E a>E b,φa>φbB. E a>E b,φa<φbC. E a<E b,φa>φbD. E a<E b,φa<φb7.两个大小材质完全相同的金属小球a、b,带电量分别为+3q和-q,距离为r时库仑力为.两小球接触后分开,距离为2r时库仑力为(r比半径大得多),则两力之比为()A. 1:12B. 12:1C. 3:4D. 4:38.如图所示,在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线,O是两点电荷连线与直线MN的交点.a、b是两点电荷连线上关于O的对称点,c、d是直线MN上的两个点.下列说法中正确的是( )A. a点的场强大于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小B. a点的场强小于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大C. a点的场强等于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小D. a点的场强等于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大9.如图所示,一水平面内有一半径为R=2cm的圆O,A、B、C为圆上的三等分点,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。
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25、下面各图中A球系在绝缘细线的 下端,B球固定在绝缘平面上,它们 带电的种类以及位置已在图中标 出.A球能保持静止的是( )
26、一正电荷在电场中只受电场力作用下,从A点 运动到B点,速度随时间变化的图象如图所示,tA、 tB分别对应电荷在A、B两点的时刻,则下列说法中 正确的有( ) A.A处的场强一定大于B处的场强 B.A处的电势一定低于B处的电势 C.正电荷在A处的电势能一定大于B处的电势能 D.由A至B的过程中,电场力一定对正电荷做负功
8、如图a所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个 点电荷。t=0时,乙电荷向甲运动,速度为6m/s, 甲的速度为0。之后,它们仅在静电力的相互作用 下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触), 它们运动的v—t图象分别如图b中甲、乙两曲线所 示。则由图线可知( ) A.两电荷的电性不一定相同 B.t1时刻两电荷的电势能最小 C.0~t2时间内,两电荷的静 电力先增大后减小 D.0~t3时间内,甲的动能一直 增大,乙的动能一直减小
21、如图所示,圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面, 相邻两等势面间的电势差相等.光滑绝缘直杆沿电场方向 水平放置并固定不动,杆上套有一带正电的小滑块(可视 为质点),滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O相连,并以某 一初速度从M点运动到N点,OM<ON.若滑块在M、N时 弹簧的弹力大小相等,弹簧始终在弹性限度内,则( ) A.滑块从M到N的过程中,速度可能一直增大 B.等势面3、4的间距一定大于等势面1、2的间距 C.在M、N之间的范围内,不可能存在滑块速度相同的 两个位置 D.在M、N之间不可能存在只由电 场力决定滑块加速度大小的两个位置
12、实线为方向未知的三条电场线,虚线分别为 等势线1、2、3,已知MN=NQ,a、b两带电粒子 从等势线2上的O点以相同的初速度飞出。仅在电 场力作用下,两粒子的运动轨迹如图所示,则( ) A.a一定带正电,b一定带负电 B.a加速度增大,b加速度减小 C.MN两点电势差|UMN|大于NQ两点电势差 |UNQ| D.a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达 等势线1的动能变化量小
7、如图所示,在匀强电场中,有边长为2m的等 边三角形ABC,其中O点为该三角形的中心,各点 电势分别为φA=2V,φB=4V,φC=6V,则下列 说法正确的是( ) A.O点电势为2 V B.该匀强电场的场强 大小为4V/m,方向由C指向A C.将电量为e的电子由C移到A,电子的电势能增 加了4eV D.将电量为e的电子由O移到无穷远,电子的电 势能增加2
( q1 q 2 ) E
D.T ( q1 q 2 ) E
16、如图所示,在水平放置的已经充电的平行板 电容器之间,有一带负电的油滴处于静止状态.若 某时刻油滴的电荷量开始减小(质量不变), 为维持该油滴原来的静止状态应( ) A.给平行板电容器继续充电,补充电荷量 B.让平行板电容器放电,减少电荷量 C.使两极板相互靠近些 D.使两极板相互远离些
23、有一个负点电荷只受电场力的作用,分别从 两电场中的a点由静止释放,在它沿直线运动到b 点的过程中,动能随位移S变化的关系图象如左下 图中的①、②图线所示,则能与图线相对应的两 个电场的电场线分布图分别是下图中的:( )
Ek
② ①
E
a
b
E
a
b
b
a
E
E
a
b
0
S
A
B
C
D
24、图中三条实线a、b、c表示三个等差等势面。 一个带电粒子射入电场后只在电场力作用下沿虚 线所示途径由M点运动到N点,由图可以看出( ) A.三个等势面的电势关系是a>b>c B. 带电粒子在 M点的加速度较大。 C.带电粒子在N点的动能较小,电势能较大 D.带电粒子在N点的动能较大,电势能较小
6、在光滑的绝缘水平面上,有一个边长为L的正 三角形abc,顶点a、b、c处分别固定一个电荷量 为q的正电荷,D点为正三角形外接圆的圆心,E、 G、H点分别为ab、ac、bc的中点,F点为E点关 于电荷c的对称点,下列说法中正确的是( ) A.D点的电场强度一定不为零,电势可能为零 B.E、F两点的电场强度等大反向,电势相等 2 C.c点电荷受到a、b点电荷的库仑力 F 2 k q 库 2 D.若释放点电荷c,它将做加速运动 L (不计空气阻力)
11、如图所示,带有等量异种电荷的两块等大的 平行金属板M、N水平正对放置于真空中.两板间 有一带电微粒(不考虑微粒对电场的影响) 以速度沿 直线由A点运动到P点,当微粒运动到P点时,将M 板迅速向上平移一小段距离后,则此后微粒的可 能运动情况是( ) A.沿轨迹④运动 B.沿轨迹①运动 C.沿轨迹②运动 D.沿轨迹③运动
18、在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另 一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓 慢地从A的正上方经过,若此过程中A始终保持静 止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有 库仑力的作用,则下列说法正确的是( ) A.物体A受到地面的支持力先增大后减小 B.物体A受到地面的支持力保持不变 C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大 D.库仑力对物体B先做正功后做负功
22、平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻 不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器 中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器 的上极板竖直向上移动一小段距离( ) A.带点油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点的电势将降低 C.带点油滴的电势将减少 D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
v0
D.质子从b运动到c,电场力做功为4eV
10、电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷的连线 上有a、c两点,在连线的中垂线上有b、d 两点, a、b、c、d 都与连线的中点O等距.可知( ) A.b点电势高于d点电势 B.a点场强和b点的场强方向相反 C.负电荷q在a点电势能小于在O点电势能 D.负电荷q在c点电势能小于在b点电势能
19、某电场中的电场线(方向未标出),现将 一带负电的点电荷从A点移至B点需克服电场 力做功,则C、D两点的电场强度、电势大小 关系应为( ) A.EC>ED,φC>φD B.EC<ED,φC>φD C.EC>ED,φC<φD D.EC<ED,φC<φD
20、如图所示,P、Q是电荷量相等的两个正点电 荷,它们的连 线中点为O点,A、B是PQ连线的中 垂线上的两点,OA<OB,用EA、EB、ΦA、ΦB 分别表示A、B两点的场强和电势,则( ) A.EA一定大于EB,ΦA一定大于ΦB B.EA一定大于EB,ΦA不一定大于ΦB C.EA不一定大于EB,ΦA一定大于ΦB D.EA不一定大于EB,ΦA不一定大于ΦB
27、如图所示,O点是等量异种点电荷A、B连线 的中点,PQ是AB连线的中垂线,CD、MN是圆O 的直径,下列说法中正确的是( ) A.M、N两点的电势相等 B.C、D两点的电势相等 C.负点电荷在M点的电势能 大于它在N点的电势能 D.将正点电荷从M点移到N点 的过程中,电场力做正功
28、在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长 的绝缘细线一端拴一个质量为m电荷量为q的带负 电小球,另一端固定在O点。把小球拉到使细线水 平的位置A,然后将 小球由静止释放,小球沿弧 线运动到细线与水平成θ=60°的位置B时速度为 零。以下说法正确的是( ) 3 A.小球重力与电场力的关系是mg= Eq B.小球重力与电场力的关系是Eq= 3 mg C.球在B点时,细线拉力为T= 3 mg D.球在B点时,细线拉力为T=2Eq
4、真空中,两个相距L的固定点电荷E、F所带电 荷量分别为QE和QF,在它们共同形成的电场中, 有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表 示电场线的方向。电场线上标出了M、N两点,其 中N点的切线与EF连线平行,且∠NEF>∠NFE。 则( ) A.E带正电,F带负电,且QE>QF B.在M点由静止释放一带正电的检验电荷,检验电 荷将沿电场线运动到N点 C.过N点的等势面与过N点的切线垂直 D.负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
17、如图所示,一簇电场线的分布关于y轴对称, O是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一 个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x 轴上,则( ) A.OM间的电势差小于NO间的电势差 B.M点的电势比P点的电势高 C.一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电 势能 D.将一负电荷由M点移到P点,电场力做正功
14、两平行板的金属板间始终与电源两极相 连,电源电压为8.0V,两板的间距为2cm, 而且极板B接地。极板间有C、D两点,C距 A板0.5cm,D距B板0.5cm,则( ) A.两板间的场强为400V/m B.C、D两点的电势相等 C.C点的电势φC = 2.0V D.D点的电势φD = 2.0V
电场习题讲解
1、如图所示,A、B、C为电场中同一电场线上的三点.设 电荷在电场中只受电场力作用,则下列说法中正确的 是( ) A.若在C点无初速地释放正电荷,则正电荷向B运动,电 势能减少 B.若在C点无初速地释放正电荷,则正电荷向B运动,电 势能增加 C.若在C点无初速地释放负电荷,则负电荷向A运动,电 势能增加 D.若在C点无初速地释放负电荷,则负电荷向A运动,电 势能减少
29、在重力加速度为g的空间,有一带电量为+Q 的场源电荷置于O点,B、C为以O为圆心,半径 为R的竖直圆周上的两点,A、B、O在同一竖直线 上,AB=R,O、C在同一水平线上。现在有一质 量为m,电荷量为-q的有孔小球,沿光滑绝缘细杆 AC从A点由静止开始下滑,滑至C点时的速度的大 小为 ,下列说法正确的是( ) A.从A到C小球做匀加速直线运动 B.从A到C小球的机械能守恒 C.A、C两点间的电势差为D.若从A点沿ABO自由释放, 则下落到B点时的速度大小 为
13、如图所示,虚线a、b、c表示某静电场中的三 个等势面,它们的电势分别为 a、 b、 c , a b c ,一带正电的粒子射入电场后,只 在电场力作用下的运动轨迹如实线KLMN所示,则 ( ) A.粒子从L点运动到M点过程中,电场力做负功 B.粒子从K点运动到L点过程中,电场力做负功 C.粒子从K点运动到L点的过程中,电势能减少 D.粒子从L点运动到M点的过程中,动能减少