20192020学年高中物理 第一章 静电场 习题课电场能的性质的理解与应用练习含解析新人教版选修31.doc
高中物理 第一章 电场 习题课：电场能的性质的应用学案 粤教版选修
高中物理第一章电场习题课：电场能的性质的应用学案粤教版选修1、掌握电势、等势面、电势差、电势能的概念、2、掌握电场力做功与电势能、电势差的关系，并会进行有关计算、3、进一步增强运用力学规律处理电场问题的能力、1、动能定理：合外力所做的功等于物体动能的变化、2、电场力做功的计算方法(1)WAB ＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场线方向的位移、(2)WAB＝qUAB，适用于任何形式的电场、3、电势能大小由电场和电荷决定、电场力做功与电势能变化的关系为W＝ΔEp，电势能与电势的关系Ep＝φq、4、电势φ＝，是反映电场性质的物理量，其大小与零电势点的选取有关、通常把离场源电荷无穷远处的电势规定为零，或把大地的电势规定为零、5、A、B两点间的电势差UAB＝＝φA－φB，其大小与零电势点的选取无关、6、用电场线和等势面可以形象地研究电场：(1)沿电场线的方向电势逐渐降低；(2)等势面一定与电场线垂直，等差等势面越密的地方电场强度越大，反之则越小、7、匀强电场中电势差与场强的关系式：U＝Ed，其中d为电场中两点间沿电场线方向的距离、电场中场强方向是指电势降低最快的方向、一、电势、电势能、电场力做功的综合分析计算电场力做功的方法，常见的有以下几种：(1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB、(2)利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场、(3)利用公式WAB＝qUAB求解、(4)利用动能定理求解、例1 为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对电荷施加一恒力F，如图1所示、若AB＝0、4 m，α＝37，q＝－310－7 C，F＝1、510－4 N，A点电势φA＝100 V、(不计重力)图1(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值、(2)q在由A到B 的过程中电势能的变化量是多少？解析(1)由平衡条件可知电场力方向与F方向相反、大小相等，又知点电荷带负电，故电场强度方向与电场力方向相反，所以电场方向与F方向相同，如图所示、E＝＝ N/C＝5102 N/C，UBA＝φB－φA＝－Ecos α，φB＝φA－Ecos α＝－60 V、(2)负电荷在由A到B的过程中，电势能增加，增量为ΔEp＝－qEd＝qUBA＝－310－7(－160) J＝4、810－5 J、答案(1)见解析图(2)4、810－5 J二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的综合带电粒子在电场中运动时，在电场线密处所受电场力大，加速度也大；其速度方向沿轨迹的切线方向或与切线相反的方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧；其速度方向与电场力方向夹角小于90时电场力做正功，大于90时电场力做负功、例2 (单选)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图2中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受电场力的作用，则粒子在电场中()图2A、做直线运动，电势能先变小后变大B、做直线运动，电势能先变大后变小C、做曲线运动，电势能先变小后变大D、做曲线运动，电势能先变大后变小解析带负电的粒子受到的电场力垂直电势为0 V的等势面向上，粒子做曲线运动，电场力先做正功后做负功，电势能先变小后变大，故C正确、答案C针对训练(双选)某静电场中的电场线如图3所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由M运动到N，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是()图3A、粒子必定带正电荷B、由于M点没有电场线，粒子在M点不受电场力的作用C、粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度D、粒子在M点的动能小于在N点的动能答案AD解析根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定粒子受电场力的方向沿电场线方向，故此粒子带正电，A选项正确、由于电场线越密，电场强度越大，粒子受到的电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在N点加速度大，B、C项错误、粒子从M点运动到N点，电场力做正功，根据动能定理得此粒子在N点的动能大，故D选项正确、三、等分法确定等势点(等势线)根据“匀强电场中，任意方向上，平行且相等的两个线段之间的电势差相等”，先确定电势相等的点，画出等势面；根据电场线和等势面的关系，画出电场线、例3 如图4所示，A、B、C是匀强电场中等腰直角三角形的三个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为φA＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V，试确定场强的方向，并画出电场线、图4解析根据A、B、C三点电势的特点，在AC连线上取M、N两点，使AM＝MN ＝NC，如图所示，尽管AC不一定是场强方向，但可以肯定AM、MN、NC在场强方向上的投影长度相等，由U＝Ed可知，UAM＝UMN ＝UNC＝＝ V＝6 V、由此可知，φN＝3 V，φM＝9 V，B、N两点等电势，BN的连线即为等势线，那么电场线与BN 垂直、电场强度的方向为电势降低的方向：斜向下、答案见解析四、电场中的动力学问题带电体在电场中的平衡问题和一般的平衡问题相同，在原有受力分析的基础上增加了电场力，根据带电体在电场中的平衡情况列出平衡方程、当带电体在电场中做加速运动时，可用牛顿运动定律和动能定理求解、例4 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场、其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图5所示、请问：图5(1)小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？解析(1)由于小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示FTsin θ＝qE①FTcos θ＝mg②由得tan θ＝，故q＝(2)由第(1)问中的方程②知FT＝，而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于、小球的加速度a＝＝，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为x ＝，又由x＝at2得t＝＝＝答案(1) (2)1、(电势能、静电力和运动轨迹等方面的综合)(双选)如图6所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，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()图6A、三个等势面中，a的电势最高B、带电质点通过P点时电势能较大C、带电质点通过P点时动能较大D、带电质点通过P点时加速度较大答案BD解析由轨迹QP可以确定质点的受力方向，由于该质点带正电，所以可以判断P点电势高、由Q到P，电场力做负功，电势能增加，故质点在P 点电势能较大，由于P处等势面密集，所以带电质点通过P点时加速度较大、2、(电势差、静电力做功的计算)如图7所示，(单选)A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60，＝20 cm，把一个电荷量q＝10－5 C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为－1、7310－3 J，则该匀强电场的电场强度的大小和方向为()图7A、865 V/m，垂直AC向左B、865 V/m，垂直AC向右C、1 000 V/m，垂直AB斜向上D、1 000 V/m，垂直AB斜向下答案D解析把电荷q从A 移到B，电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上、因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故题图中直线AB即为等势线，电场强度方向应垂直于AB，可见，选项A、B错误；UBC＝＝ V＝－173 V，说明B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB 斜向下，电场强度大小E＝＝＝ V/m＝1 000 V/m，因此选项D正确，C错误、3、(电势、电势差、电场力做功的计算)如图8所示， a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面间距离均为2 cm，已知UAC＝60 V，求：图8(1)设B点电势为零，求A、C、D、P点的电势；(2)将q＝－1、010－10 C的点电荷由A移到D，电场力所做的功WAD；(3)将q＝1、010－10 C的点电荷由B移到C，再经过D最后回到P，电场力所做的功WBCDP、答案(1)30 V －30 V －60 V 0 (2)－9、010－9 J(3)0解析(1)由题意可知φP＝φB＝0UAC＝60 V，UAB＝UBC，所以UAB＝φA－0＝30 V则φA＝30 V，同理φC＝－30 V，φD＝－60 V(2)WAD＝qUAD＝q(φA－φD)＝－9、010－9 J(3)由于电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关，所以做功为WBCDP＝qUBP＝0、4、(电场中的动力学问题)如图9所示， Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0、25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好变为零，若此电荷在A点处的加速度大小为g，求：图9(1)此电荷在B点处的加速度；(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)、答案(1)3g，方向竖直向上(2)－解析(1)由题意可知，这一电荷必为正电荷，设其电荷量为q，由牛顿第二定律得，在A点时：mg－k＝m g、在B 点时：k－mg＝maB，解得aB＝3g，方向竖直向上、(2)从A到B的过程，由动能定理得mg(h－0、25h)＋qUAB＝0，解得UAB＝－、题组一电势、电势能、电场力做功的综合分析1、(双选)关于电势和电势能的说法正确的是()A、电荷在电场中电势越高的地方电势能也越大B、电荷在电场中电势越高的地方，电荷量越大，所具有的电势能也越大C、在正点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D、在负点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能答案CD解析沿电场线方向电势越来越低，正电荷的电势能越来越小，负电荷的电势能却越来越大、2、(单选)如图1所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为φa＝5 V、φb＝3 V、下列叙述正确的是()图1A、该电场在c点处的电势一定为4 VB、a点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC、一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D、一正电荷运动到c点时受到的电场力方向由c指向a答案C解析由于无法确定该电场是否为匀强电场及a、b、c处场强的关系，所以A、B错、正电荷运动到c点受力方向为由a指向c，故D 错、3、(双选)等量异号点电荷的连线和中垂线如图2所示，现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b 点沿直线移动到c点，则试探电荷在此全过程中()图2A、所受电场力的方向不变B、所受电场力的大小恒定C、电势能一直减小D、电势能先不变后减小答案AD解析ab线是等量异号点电荷电场的等势线，而合电场的场强方向都是垂直ab线向下的，试探电荷在a→b过程中电场力方向始终竖直向上，与在c点相同，A对；沿ab方向越靠近两点电荷的连线，电场线越密，场强越大，所受电场力越大，B错；从a→b电场力不做功，从b→c电场力做正功，电势能先不变后减小，C错，D对、4、(双选)图3是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧、对矿粉分离的过程，下列表述正确的有()图3A、带正电的矿粉落在右侧B、电场力对矿粉做正功C、带负电的矿粉电势能变大D、带正电的矿粉电势能变小答案BD解析由题图可知，电场方向水平向左，带正电的矿粉所受电场力方向与电场方向相同，所以落在左侧；带负电的矿粉所受电场力方向与电场方向相反，所以落在右侧，选项A错误；无论矿粉所带电性如何，矿粉均向所受电场力方向偏转，电场力均做正功，选项B正确；电势能均减少，选项C错误，选项D正确、题组二静电力、电场线和运动轨迹等方面的综合5、(单选)一带电粒子沿图4中曲线穿过一匀强电场中的等势面，且四个等势面的电势关系满足φa>φb>φc>φd，若不计粒子所受重力，则()图4A、粒子一定带正电B、粒子的运动是匀变速运动C、粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D、粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大答案B解析由于φa>φb>φc>φd，所以电场线垂直于等势面由a指向d，根据电荷运动规律可知其受力由d指向a，即该粒子带负电，从A点到B点的运动过程中，粒子的动能在增大，电势能在减小、6、(双选)如图5所示，两个等量异种点电荷的连线和其中垂线上有a、b、c三点，下列说法正确的是()图5A、a点电势比b点电势高B、a、b两点的场强方向相同，b点场强比a点场强大C、b点电势比c点电势高，场强方向相同D、一个电子仅在电场力作用下不可能沿如图所示的曲线轨迹从a点运动到c点答案BD解析本题考查电场分布及其规律，意在考查学生对电场特点的掌握，由等量异种点电荷电场分布的特点可知，等量异种点电荷的中垂线为等势线，因此a、b两点电势相等，A错误；在中垂线上场强方向都与中垂线垂直，且从b点向外越来越小，B正确；在两点电荷连线上，沿电场线方向电势越来越低，所以b点电势比c点电势低，C错误；电子受力应指向电场的反方向，根据力与速度的关系可判断电子不可能沿图示曲线轨迹运动，D正确、7、(单选)如图6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()图6A、带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小B、带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C、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D、带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小答案A解析根据牛顿第二定律可得ma＝qE，又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小关系为ER>EQ，则带电粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为aR>aQ，故D错误；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故C错误；根据带电粒子做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右、假设粒子从Q向P运动，电场力做正功，电势能减小，动能增大，速度增大，所以A正确，B错误、题组三等分法确定等势点、等势线8、(单选)如图7所示，匀强电场中有一平行四边形abcd，且平行四边形所在平面与场强方向平行、其中φa＝10 V，φb＝6 V，φd＝8 V，则c点电势为()图7A、10 VB、4 VC、7 VD、8 V答案B解析因为bc与ad平行且相等，由匀强电场特点可得：φb－φc＝φa－φd，解得φc＝4 V，故选B、9、(单选)如图8所示，在平面直角坐标系中，有一个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0 V，点A处的电势为6 V，点B处的电势为3 V，则电场强度的大小为()图8A、200 V/mB、200 V/mC、100 V/mD、100 V/m答案A解析在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方向上电势均匀降落，故OA的中点C的电势φC ＝3 V(如图所示)，因此B、C在同一等势面上、O点到BC的距离d＝OCsin α，而sin α＝＝，所以d＝OC＝1、510－2 m、根据E＝得，匀强电场的电场强度E＝＝ V/m ＝200 V/m，故选项A正确，选项B、C、D错误、10、如图9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、已知φA＝12 V，φB＝6 V，φC ＝－6 V、试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线、若将一个电子从A点移到B点，电场力做多少电子伏的功？图9答案见解析解析由于电场线与等势面垂直，而且在匀强电场中，电势相等的点的连线必在同一等势面上，所以与等势点连线垂直的线必是电场线、电势相等的点可根据匀强电场的特点，利用等分法来找、因φB＝6 V，φC＝－6 V，由匀强电场的特点：知，BC连线的中点D处的电势必为零；同理，把AC线段等分成三份，在等分点D′处的电势也必为零、连结DD′即为该电场中的一条等势线、根据电场线与等势线垂直，可以画出电场中的电场线，如图中实线所示，由沿场强方向电势降低可确定场强的方向、将一电子从A移到B，电场力做功为：W＝－eUAB＝－e(12－6)V＝－6 eV、题组四匀强电场中的力学综合题11、匀强电场的场强为40 N/C，在同一条电场线上有A、B两点，把质量为210－9 kg、带电荷量为－210－9 C的微粒从A点移到B点，电场力做了1、510－7 J的正功、求：(1)A、B两点间的电势差UAB；(2)A、B两点间的距离；(3)若微粒在A点具有与电场线同向的速度为10 m/s，在只有电场力作用的情况下，求经过B点的速度、答案(1)－75 V (2)1、875 m (3)5 m/s，方向与电场线同向解析(1)WAB＝UABqUAB＝＝ V＝－75 V、(2)由题意知：场强方向由B→A，故UBA＝Ed，d＝＝ m＝1、875 m、(3)由动能定理有WAB＝mv－mv解得vB＝5 m/s，方向与电场线同向、12、如图10所示，匀强电场中有A、B、C三点构成等边三角形，边长均为4 cm，将一带电荷量q ＝1、010－10 C的正电荷(不计重力)从A点移到C点，电场力做功为－10－9 J，若把同一电荷从A点移到B点，电场力做功也为－10－9 J，那么该电场的场强是多大？图10答案5102 V/m 解析如题图所示，把正电荷从电场中的A点分别移到C点或B 点，电场力做的功相同，根据WAB＝qUAB可知，B、C两点电势相同，在同一等势面上，由于电场中的等势面与电场线垂直，可见A点与BC等势面在场强方向的距离d＝sin60＝410－2 m＝210－2 m、A、B两点的电势差UAB＝＝ V＝－10 V、该电场的电场强度E ＝＝ V/m＝5102 V/m、13、如图11所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点、现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑、已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2、求：图11(1)小球滑到C点时的速度大小；(2)若以C点作为参考点(零电势点)，试确定A点的电势、答案(1) (2)解析(1)因为B、C两点电势相等，故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零、由几何关系可得BC的竖直高度hBC＝根据动能定理有mg＝－解得vC＝、(2)小球从A到C，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有mg3R＋W电＝，又根据电场力做功与电势能的关系：W电＝EpA－EpC＝－qφA－(－qφC)、又因为φC＝0，可得φA＝、。
8 电场性质的理解和应用
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第一章 静电场的描述
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解析：由题图可知，x2 处的电势高，将电荷量为 q 的点电荷从 x1 移到 x2， 电场力做的功为－qφ2，故 A 错误；φ－x 图像的斜率表示电场强度；在 x 轴 上，x1 处的斜率不等于 0，则电场强度不等于 0，故 B 错误；由题图可知， x2 处的电势高，将负电荷从 x1 移到 x2，电场力做正功，则电势能减小，故 C 正确；φ－x 图像的斜率表示电场强度，在 x 轴上，x2 处图像的斜率为零， 表示电场强度为零，可知将负电荷 x1 移到 x2，受到的电场力减小，故 D 正 确．
正确．
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第一章 静电场的描述
19
题型三 静电场中的图像问题
1．v－t 图像
根据 v－t 图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受
电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低
及电势能的变化．
2．φ－x 图像
(1)电场强度的大小等于 φ－x 图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x 图线
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第一章 静电场的描述
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[针对训练 1] (多选)(2020·济宁市实验中学高一开学考)如图所示，带箭头的 线表示某一电场的电场线．在电场力作用下，一带电粒子(不计重力)经 A 点 飞向 B 点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是( )
A．粒子带正电
√B．粒子在 A 点加速度小
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第一章 静电场的描述
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3．E－x 图像 在给定了电场的 E－x 图像后，可以由图线确定电场强度的变化情况，电势 的变化情况，E－x 图线与 x 轴所围图形“面积”表示电势差．在与粒子运 动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情 况．
高中物理第一章静电场习题课二电场能的性质课件教科版选修3
根据所给的等势面，明确电场分布情况，画出电场线，再根据轨迹弯曲方向确定电 荷的受力方向、受力大小变化；根据运动轨迹或路径，判断功的正负、动能及电势 能的变化．
类型二 E＝Ud (或 U＝Ed)在匀强电场中的应用
1．U 和 E 是分别描述电场能和电场力性质的物理量，大小取决于电场本身，与 F、 q、W 无关． 2．利用 E＝Ud (或 U＝Ed)进行定量计算时，仅适用于匀强电场．
复习课件
高中物理第一章静电场习题课二电场能的性质课件教科版选修3
2021/4/17
高中物理第一章静电场习题课二电场能的性质课件教科版选修3
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第一章 静电场 习题课(二) 电场能的性质
01 课堂 合作探究 02 课后 巩固提升
课时作业
类型一 基本概念辨析
电场强度、电势、电势差、电势能的比较
名称 比较点
解析：由于等势线水平，则电场线一定沿竖直方向，根据曲线运动的轨迹与合外力 的关系可知，小球受到的电场力一定竖直向上，且合外力也竖直向上，由此可知， 若小球从 a 点向 b 点运动，合外力对小球做正功，小球的动能一定增加，故小球在 b 点的动能大于小球在 a 点的动能．若小球从 b 点向 a 点运动，合外力对小球做负功， 小球的动能减小，故小球在 b 点的动能大于小球在 a 点的动能，则重力势能和电势 能之和一定增加，故选项 A 正确，选项 C 错误．若小球从 a 点向 b 点运动，重力势 能增加，根据能量守恒定律，可知动能和电势能之和一定减小，故选项 B 错误．若 小球从 a 点向 b 点运动，电场力做正功，则电势能减小，故小球在 a 点的电势能比 在 b 点的电势能大，同理可得小球从 b 点向 a 点运动时电势能增加，小球在 a 点的 电势能比在 b 点的电势能大，故选项 D 错误．
2019_2020版高中物理第一章习题课电场力的性质课件新人教版
思维导图:
解析:由三个粒子运动轨迹的弯曲方向可知,a 虚线对应的粒子与场源电荷为同号电荷,b 和 c 虚线对应的粒子与场源电荷为异号电荷,又因为不知道场源电荷的带电性质,则无法 确定三个粒子的电性,选项 A 错误;由三个粒子的运动轨迹可知,a,c 虚线对应的粒子的速 度方向与受力方向夹角小于 90°,因而静电力对它们做正功,而 b 虚线对应的粒子的速度 方向与受力方向始终垂直,故静电力对 b 虚线对应的粒子不做功,选项 B 错误;因为 a 虚 线对应的粒子经过区域的电场线越来越稀疏,电场强度变小,所以加速度变小;b 虚线对 应的粒子的轨迹为圆弧,经过区域的电场强度大小不变,所以加速度大小不变;c 虚线对 应的粒子经过区域的电场线越来越密,电场强度变大,所以加速度变大,选项 C 正确;b 和 c 虚线对应的粒子从 O 点以相同速度射入,b 虚线对应的粒子恰好做圆周运动,则有
B.+Q 在小球处产生的电场强度为 E1= mg tan q
C.+q
在
O
点产生的电场强度为
E2=
kq L2
D.+q 在 O 点产生的电场强度为 E2= mg tan Q
解析:金属板不能看做点电荷,在小球处产生的电场强度不能用 E= kQ 计算,故 r2
A 错 误 ; 根 据 小 球 处 于 平 衡 得 小 球 受 静 电 力 F=mgtan α , 由 E= F 得 q
解析:从运动的轨迹来看,微粒与点电荷 Q 一定带异种电荷,可能 Q 带负电,q 带
正电,A 错误;由于 b 点距离 Q 近,根据 E= kQ 可知 a 点的电场强度一定比 b 点 r2
的小,B 正确;微粒只受 Q 的静电力,加速度方向与受静电力的方向相同,因此 C 正确;微粒从 a 向 b 运动,静电力做正功,动能增加,速度增大,微粒通过 b 点的 速率比通过 a 点的速率大,D 错误.
高中物理第一章静电场第7讲习题课电场能的性质课件教科版选修3 106193241
C.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
D.带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小
方法点拨 解析答案
例2
如图2 ， P是固定的点电荷，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
图6
mgR 答案 － 2q
方法总结 解析答案 返回
对点检测
1
2
3
4
1.(电场线、等势线和运动轨迹)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7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(
)
图7
A.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 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a点的电势比b点的电势高 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
中央农业广播电视学校
刘天金
2013˙05˙07 陕西
农业部部长韩长赋： 这是一项基础性工程、创新性工作，要大
抓特抓、坚持不懈。
——让更多的农民成为新型职业农民（目标）
——生产更多更好更安全的农产品供给社会（方向）
一、为什么要大力培育新型职业农民 二、什么是新型职业农民 三、如何加快培育新型职业农民
一、为什么要大力培育新型职业农民
（一）深刻背景
◆农村劳动力持续转移,“人走村空”问题愈演愈烈
2012年我国农民工数量达到2.6亿，每年新增900-
1000万。
四川抽样调查：
26% 举家外出农户
20% 留守农户
高中物理第一章 静电场 习题课 电场力和能特性的应用课件 教科版选修31
大家好
1第一章Βιβλιοθήκη 静电场习题课 电场力和能特性的应用
一、电场力做功的求法 1．功的定义式法：WAB＝F·xABcos θ＝qEd，该公式适用于匀强 电场，式中 d 为初末位置在电场方向上的位移． 2．电势差法：WAB＝qUAB，该公式适用于任意电场，要注意 q、 UAB、WAB 的正、负号的意义． 3．电势能法：WAB＝EpA－EpB，该公式适用于任意电场，主要 说明了电场力做功与电势能的变化关系，体现了功是能量转化 的量度．
(多选)如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a、b、c 三点所在直线平行于两电荷 的连线，且 a 和 c 关于 MN 对称，b 点位于 MN 上，d 点位于 两电荷的连线上．以下判断正确的是( ) A．b 点场强大于 d 点场强 B．b 点场强小于 d 点场强 C．a、b 两点间的电势差等于 b、c 两点间 的电势差 D．试探电荷＋q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能
1.(多选)(2015·高考广东卷)如图所示的水平 匀强电场中，将两个带电小球 M 和 N 分别沿图示路径移动到 同一水平线上的不同位置，释放后，M、N 保持静止，不计重 力，则( ) A．M 的带电量比 N 的大 B．M 带负电荷，N 带正电荷 C．静止时 M 受到的合力比 N 的大 D．移动过程中匀强电场对 M 做负功
高中物理第一章静电场习题课电场能的性质课件新人教版选修31
第二十页，共35页。
四、用等分法确定等势线和电场线
1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场线方向
的距离.由公式U＝Ed可以得到(dé dào)下面两个结论：
结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝ 示.
φA＋2 φB，如图7甲所
结 论 ( j i él ùn ) 2 ： 匀 强 电 场 中 若 两 线 段 AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或 φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示.
第一章 静电场
习题课：电场(diàn chǎng)能的 性质
第一页，共35页。
学习目标 1.理解电势能、电势差、电势、等势面的概念 (gàiniàn). 2.能求解电场力做的功和电场中的电势. 3.掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系.
第二页，共35页。
内容(nèiróng)索引
题型探究(tànjiū)
达标(dá biāo)检测
第三页，共35页。
1
题型探究(tànjiū)
第四页，共35页。
一、电场线、等势面和运动轨迹的综合
例1 如图1所示，虚线a、b、c代表电场中的三
条(sān tiáo)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 答案 解析
答案 3g，方向(fāngxiàng)竖直向上
(dá
解àn析) 由题意可知，这一电荷必为正电荷，设其电荷量为q，由
图12
牛顿第二定律得，在A点时：
mg－kQh2q＝m·34g.在 B 点时：k0.Q25qh2－mg＝m·aB，
解得aB＝3g，方向竖直向上. 第三十三页，共35页。
高中物理第一章静电场习题课2电场能的性质及带电粒子
－9
J，若
将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的 N 点， 电势能增加了 9.0×10－9 J，
思路点拨：根据电场力做功与电荷电势能变化的关系，由电场力做功情况分析 电荷电势能变化，判断电势高低．
C [取无穷远处电势为零，则正电荷在 M 点的电势能为－8×10 N 点的电势能为 9×10
－9
－9
第1章
静电场
习题课2 电场能的性质及带电粒子在电场中的 运动
[ 学习目标]
1.进一步理解电势差、电势、等势面的概念．
2．掌握电场力做
功与电势差的关系，并会进行有关计算． 电粒子在电场中的直线运动． 在电场中的类平抛运动．
3.会利用动力学和功能观点分析带
4.会利用运动的合成与分解方法分析带电粒子
5.会分析带电粒子在交变电场及复合场中的运动.
(3)据电场力做功来判断：电场力对正电荷做正功，电荷由高电势处移向低电势 处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处．对于负电荷，情 况恰好相反． (4)根据电势能判断：正电荷在电势高处电势能较大；负电荷在电势低处电势能 较大．
将一正电荷从无穷远处移入电场中 M 点，电势能减少了 8.0×10 则下列判断中正确的是 A．φM＜φN＜0 C．φN＜φM＜0 ( ) B．φN＞φM＞0 D．φM＞φN＞0
图1
ACD [ 根据电场线的分布图，a、b 两点中，a 点的电场线较密，则 a 点处电场 强度较大，选项 A 正确．沿电场线的方向电势降低，a 点的电势低于 b 点的电 势，选项 B 错误．由于 c、d 两点关于正电荷对称，正电荷在 c、d 两点产生的 电场强度大小相等、方向相反；两负电荷在 c 点产生的电场强度为 0，在 d 点 产生的电场强度方向向下，根据电场的叠加原理，c 点的电场强度比 d 点的大， 选项 C 正确．c、d 两点中 c 点离负电荷的距离更小，c 点电势比 d 点低，选项 D 正确．]
高中物理第一章静电场习题课1电场力的性质课件教科版选修31
为 V＝43πr3，则 A 点处场强的大小为(
)
5kQ
7kQ 7kQ
3kQ
A.36R2
B.36R2 C.32R2
D.16R2
图4
B [由题意知，半径为 R 的均匀带电体在 A 点产生的场强 E 整＝2kRQ2＝4kRQ2.挖 4 R3
出的小球半径为R2，因为电荷均匀分布，其带电荷量 Q′＝343ππR23 Q＝Q8 .则其在 A Q
第1章 静电场 习题课1 电场力的性质
[学习目标] 1.会分析两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场分布． 2.会由 粒子的运动轨迹分析带电粒子的受力方向和所在处的电场方向． 3.会解答库 仑力作用下带电体的平衡问题和加速问题.
电场力作用下的平衡 1．共点力的平衡条件：物体不受力或所受外力的合力为零． 2．处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解 法． 3．选取研究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用．
2.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的
点电荷产生的电场相同．如图 4 所示，半径为 R 的球体上均匀分布着电荷量为
Q 的电荷，在过球心 O 的直线上有 A、B 两个点，O 和 B、B 和 A 间的距离均
为 R.现以 OB 为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为 k，球的体积公式
小球恰在同一水平线上，那么 ( )
【导学号：12602027】
A．两球一定带异种电荷
B．q1 一定大于 q2
C．m1 一定小于 m2
图2
D．m1 所受的库仑力一定大于 m2 所受的库仑力
AC [由于两球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项 A 正确．设轻丝线与竖 直方向的夹角为 θ，根据平衡条件可得两球之间的库仑力 F＝mgtan θ，因此 m1g ＜m2g，即 m1＜m2，选项 C 正确．]
2019_2020学年高中物理第一章静电场习题课(一)电场力的性质课件教科版选修3_1
1.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( )
解析：根据对称性和矢量叠加原理，D 选项中 O 点的场强为零，C 项等效为第二象 限内电荷在 O 点产生的电场，大小与 A 项的相等，B 项正、负电荷在 O 点产生的场 强大小相等，方向互相垂直，合场强是其中一个的 2倍，也是 A、C 项场强的 2倍， 因此 B 项正确． 答案：B
EB 矢量和为零的情况． 答案：C
[例 1] 如图所示，真空中带电荷量分别为＋Q 和－Q 的点电荷 A、B 相距 r，求： (1)两点电荷连线的中点 O 处的场强； (2)在两点电荷连线的中垂线上距 A、B 两点都为 r 的 O′点处的场强． [思路点拨] 利用公式 E＝krQ2 求出两点电荷在该点的场强，再根据矢量运算计算合场 强．
C．在公式 F＝kQr1Q2 2中，kQr22是点电荷 Q2 产生的电场在点电荷 Q1 处的场强大小；而 kQr21是点电荷 Q1 产生的电场在点电荷 Q2 处场强的大小 D．由公式 E＝kQr2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 E＝Fq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，而与电场中该点是否有检验电荷或引入检验电荷所受的电场力无关， 故 B 错；点电荷间的相互作用是通过电场产生的，故 C 对；公式 E＝kQr2是点电荷产 生的电场中某点场强的计算式，当 r→0 时，所谓“点电荷”已不存在，该公式已不 适用，故 D 错． 答案：C
第一章 静电场 习题课(一) 电场力的性质
01 课堂 合作探究 02 课后 巩固提升
课时作业
类型一 电场强度的计算
教科版高中物理必修第三册精品课件 第一章 静电场 习题课 电场能的性质的理解与应用
荷的动能变化情况。
应用体验
典例1 (2022山东德州期末)电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分,其中的
一种电子透镜的电场分布如图所示(截取其中一部分),虚线为等势面,相邻
等势面间的电势差相等,一电子仅在电场力作用下运动的轨迹如图中实线
所示,a、b是轨迹上的两点,则(
)
A.a点的电场强度大于b点的电场强度
x轴正方向做匀加速直线运动,x1~x2间电场强度沿x轴正方向,且大小逐渐减
小,故粒子沿x轴正方向做加速度减小的加速运动;x2~x3间电场强度沿x轴负
方向,且大小逐渐增大,故粒子沿x轴正方向做加速度增大的减速运动,A、
D错误;x1~x3间的图线关于x2点中心对称,则x1~x2间电场力对粒子做的正功
数值上等于x2~x3间电场力对粒子做的负功,故粒子到达x3点时的动能等于
第一章
习题课 电场能的性质的理解与应用
内
容
索
引
01
重难探究•能力素养全提升
02
学以致用•随堂检测全达标
重难探究•能力素养全提升
探究一
电场线、等势面和运动轨迹的综合
情境探究
图中虚线1、2、3、4表示匀强电场的等势面。一带正电的粒子只在静电
力的作用下从a点运动到b点,轨迹如图中实线所示。
(1)正电粒子受的静电力方向如何?电场线的方向如何?
面积表示位移,E-x图线与x轴所围的面积表示两点间的电势差U,电势差的
正负由沿电场强度方向电势降低判断。
针对训练3
(2022辽宁沈阳皇姑期末)某静电场中x轴上各点的电场强度方向均和x轴重
合,以x轴正方向为电场强度的正方向,x轴上的电场强度随位置坐标的变化
规律如图所示,其中x1~x3间的图线关于x2点中心对称,规定x2点为电势零点。
2020_2021学年新教材高中物理第一章静电场的描述习题课一电场能的性质
习题课一电场能的性质综合提能一电势高低及电势能大小的判断[知识贯通]1．电势高低的判断方法判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向，电势越来越低。
(电场线的方向就是电势降低最快的方向) 场源电荷判断法离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低根据电场力做功判断正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处。
对于负电荷，情况恰好相反根据E p＝qφ判断正电荷所在处的电势能越大，该点电势越高；负电荷所在处的电势能越大，该点电势越低判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增大电荷电势法正电荷在电势越高的地方电势能越大；负电荷在电势越低的地方电势能越大公式法由E p＝qφ，将电荷的大小、正负号一起代入公式。
若E p为正值，其绝对值越大表示电势能越大；如E p为负值，其绝对值越小，表示电势能越大能量守恒法若只有电场力做功，电荷的动能和电势能之和不变，电荷动能增加，电势能减少；电荷动能减少，电势能增加场源电荷判断法离场源正电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)，离场源负电荷越近，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大)电场线法顺着电场线的方向运动，检验正电荷(或负电荷)的电势能减少(或增加)，逆着电场线的方向运动，检验正电荷(或负电荷)的电势能增加(或减少)[典例1][多选]在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一正方形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则以下判断中正确的是( ) A．由a→b，电势降低，电子的电势能减少B．由b→c，电场对电子先做负功后做正功，总功为零C．由c→d，电子的电势能增加D．由d→a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零[解析] 等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况如图所示，由图中电场线分布可知，从a到b电势逐渐降低，电子的电势能增加，A错误；再由等势线的分布可知，b、c在同一等势面上，沿直线由b到c电势先降低后升高，电场对电子先做负功，后做正功，总功为零，B正确；由c到d，电场对电子做正功，电子的电势能减少，C错误；a、d在同一等势面上，由d 到a，电子的电势能先减少后增加，电势能总增量为零，D正确。
(2019-2020)【重点资料】高中物理-第一章-静电场-习题课-电场的性质练习-新人教版选修3-
(2019-2020)【重点资料】高中物理-第一章-静电场-习题课-电场的性质练习-新人教版选修3-1【必备资料】习题课:电场的性质知识点一静电场中的物理量1.下列公式中,F、q、E、U、k、r和d分别表示静电力、电荷量、场强、电势差、静电力常量以及距离.①F=k,②E=k,③E=,④U=Ed.下列说法正确的是()A.它们都只对点电荷或点电荷的电场才成立B.①②③只对点电荷或点电荷的电场成立,④只对匀强电场成立C.①②只对点电荷成立,③对任何电场都成立,④只对匀强电场才成立D.①②只对点电荷成立,③④对任何电场都成立2.下列各物理量中,与试探电荷有关的量是()A.电场强度EB.电势φC.电势差UD.电场力做的功W知识点二电场线的理解与应用3.[2017·浙江湖州期中]空间分布一电场,如图LX1-1所示为其中一条电场线,A、B、C为电场线上的三点,箭头方向为各点的切线方向,则下列说法正确的是()A.A点的场强可能小于C点的场强B.A、B、C三点的切线方向为试探电荷在该位置的受力方向C.正点电荷从A点沿电场线运动到C点,电势能增减无法判断D.正点电荷在仅受电场力作用下从A处由静止释放后可能沿该电场线运动图LX1-14.如图LX1-2所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹.带电粒子只受静电力的作用,运动过程中电势能逐渐减小,则能正确表示它运动到b处时的运动方向与受力方向的是()图LX1-2设A、B的电荷量的绝对值依次为Q A、Q B,则下列判断正确的是()A.小球A带正电,小球B带负电,且Q A>Q BB.小球A带正电,小球B带负电,且Q A<Q BC.小球A带负电,小球B带正电,且Q A>Q B图LX1-5D.小球A带负电,小球B带正电,且Q A<Q B8.(多选)如图LX1-6所示,在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷q1、q2,一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动.已知O、q1、q2在同一竖直线上,下列判断正确的是()A.圆轨道上的电势处处相等B.圆轨道上的电场强度处处相等C.点电荷q1对小球的库仑力是吸引力D.q1、q2可能为异种电荷图LX1-69.(多选)如图LX1-7所示,虚线框的真空区域内存在着沿纸面方向的匀强电场(具体方向未画出),一质子从bc边上的M点以速度v0垂直于bc 边射入电场,从cd边上的Q点飞出电场,不计重力.下列说法正确的是()图LX1-7A.质子到Q点时的速度方向可能与cd边垂直B.不管电场方向如何,若知道a、b、c三点的电势,一定能确定d点的电势C.静电力一定对电荷做了正功D.M点的电势一定高于Q点的电势10.如图LX1-8所示,在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2,Q恰好静止,Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动,在运动过程中三个点电荷始终保持共线.已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2,不计点电荷间的万有引力,下列说法正确的是()图LX1-8A.Q1、Q2的电荷量之比为B.Q1、Q2的电荷量之比为C.Q1、Q2的质量之比为D.Q1、Q2的质量之比为11.[2017·铜陵一中期中]如图LX1-9所示,一质量为m、带电荷量为q的小球用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,静止时悬线向左与竖直方向成θ角,重力加速度为g.(1)判断小球带何种电荷;(2)求电场强度E的大小;(3)若在某时刻将细线突然剪断,求经过t时间小球的速度大小v.图LX1-912.如图LX1-10所示,高为h的光滑绝缘直杆AD 竖直放置,在D处有一固定的正点电荷,电荷量为Q.现有一质量为m的带电小球套在杆上,从A 点由静止释放,运动到B点时速度达到最大值,到C点时速度正好又变为零,B、C和D相距分别为h、h,静电力常量为k,重力加速度为g,求:(1)小球的电荷量q和在C点处的加速度;(2)C、A两点间的电势差.图LX1-1013.[2018·湖北松滋一中期中]反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.已知静电场的方向平行于x轴,其电势φ随x的分布如图LX1-11所示,一质量m=1.0×10-20kg、电荷量q=1.0×10-9C的带负电的粒子从点(-1cm,0)由静止开始,仅在静电力作用下在x轴上往返运动.忽略粒子的重力等因素,求: (1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比;(2)该粒子运动的最大动能E km;(3)该粒子运动的周期T.图LX1-111.C [解析]F=k和E=k对点电荷成立,定义式E=对任何电场都成立,U=Ed对匀强电场才成立,选项C正确.2.D [解析]电场强度E、电势φ和电势差U反映电场的性质,与试探电荷无关,而电场力做的功W=qU,与q有关,选项D正确.3.A [解析]不知电场线分布的疏密程度,无法比较场强大小,选项A正确;A、B、C三点的切线方向为电场强度的方向,与正的试探电荷在该位置的受力方向相同,选项B错误;正点电荷从A点沿电场线运动到C点,电场力做正功,电势能减小,选项C错误;正点电荷在仅受电场力作用下从A处由静止释放后不可能沿该电场线运动,选项D错误.4.D [解析]根据曲线运动力与轨迹的关系,合力指向轨迹弯曲的内侧,选项A错误;带电粒子只受静电力作用,故力与电场线共线,选项C错误;根据运动过程中粒子的电势能逐渐减小,可知静电力做正功,则静电力与速度方向的夹角应为锐角,选项B错误,选项D正确.5.A [解析]以甲、乙为整体,悬线1的拉力竖直向上,与重力平衡;对小球乙,重力和匀强电场的静电力的合力指向右下方,则悬线2的拉力和库仑引力的合力指向左上方,选项A正确.6.AB [解析]由小球从A到C的轨迹可得,小球所受静电力向右,带正电,选项A正确;小球从C 到B,合力指向轨迹凹侧,当水平恒力F水平向左时合力可能向左,符合要求,当恒力F的方向与v 方向相反时,合力背离凹侧,不符合要求,选项B 正确,选项C错误;小球从A到B,由动能定理,当静电力与恒力F做功代数和为0时,在A、B两点小球的速率相等,选项D错误.7.D [解析]A、B小球向右做匀加速直线运动,整体的加速度水平向右,对B,A对它的库仑力是引力,则匀强电场的静电力水平向右,即B带正电,A带负电,由牛顿第二定律,有EQB-k=mBa,k-EQA=mAa,联立可得,QA<QB,选项D正确.8.ACD [解析]带电小球做匀速圆周运动,合力指向O点,大小一定,则小球受重力、q1的库仑引力和q2的库仑力(可能是引力,也可能是斥力),且q1和q2两电荷对小球作用力的合力大小一定,圆轨道上的场强大小一定,方向不同,选项B错误,选项C、D正确;小球运动过程中静电力不做功,电势能不变,圆轨道上的电势处处相等,选项A正确.9.AB [解析]若质子沿ba方向减速运动的同时,沿bc方向加速运动,到达Q点时可能沿ba方向的速度恰好减小为零,则其速度方向与cd垂直,A正确;根据电势差和场强的关系式U=Ed,有φa-φb=φd-φc,B正确;由于电场方向不确定,故无法判断M、Q两点的电势高低,也无法判断静电力做功的正负,C、D错误.10.C [解析]由于Q静止,有=,所以=,选项A、B错误;对Q1,有-=m1ω2r1,对Q2,有-=m2ω2r2,得m1r1=m2r2,故=,选项C正确.11.(1)负电荷(2)(3)[解析](1)对小球受力分析,小球受到重力、静电力和悬线的拉力,静电力向左,与场强方向相反,故小球带负电荷.(2)根据共点力平衡条件,有qE=mgtanθ故E=.(3)剪断细线后,小球受到重力和静电力,合力恒定,故做初速度为零的匀加速直线运动.根据牛顿第二定律,有F合=ma其中F合=根据运动学公式,有v=at联立解得v=.12.(1)g,方向竖直向上(2)[解析](1)小球运动到C点时速度又变为零,可判断出小球带正电.小球在B点时速度达到最大值,有mg=解得q=在C点,由牛顿第二定律得-mg=ma解得a=g,方向竖直向上.(2)从A到C过程,由动能定理得mg+qUAC=0 可得UCA=-UAC=.13.(1)1∶2 (2)2.0×10-8J (3)3.0×10-8s [解析](1)由图可知,左侧电场强度E1=V/m=2.0×103V/m右侧电场强度E2=V/m=4.0×103V/m所以=.(2)粒子运动到原点时速度最大,根据动能定理有qE1x=Ekm其中x=1.0×10-2m解得Ekm=2.0×10-8J.(3)设粒子半个周期内在原点左、右两侧运动的时间分别为t1、t2,在原点时的速度为vm,由运动学公式有vm=t1vm=t2Ekm=mT=2(t1+t2)联立解得T=3.0×10-8s.11。
2019-2020高中物理第一章静电场第1节电荷及其守恒定律讲义+习题(含解析)-1
第1节电荷及其守恒定律1．知道自然界中的两种电荷：正电荷、负电荷，及电荷间的相互作用。
2．知道使物体带电的三种方式：摩擦起电、接触带电、感应起电。
3．理解摩擦起电、感应起电、接触带电的实质,从而认识和理解电荷守恒定律。
4．知道元电荷的概念。
1.原子结构及电荷（1)原子是由带错误!正电的原子核和带错误!负电的电子构成，通常原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等，物体表现为电中性，即不带电。
（2)金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种电子叫做错误!自由电子.(3)自然界的两种电荷错误!玻璃棒所带的电荷.②负电荷:毛皮摩擦过的错误!橡胶棒所带的电荷。
错误!排斥,异号电荷互相吸引。
2．三种起电方式使物体带电的方式有三种:（错误!摩擦起电；(2)错误!感应起电；（3)错误!接触起电。
摩擦起电中,错误!负电，失去电子的带错误!正电。
感应起电的结果是：对靠近带电体的导体而言近端是错误!异号电荷，远端是错误!同号电荷，即“近异远同”。
两个相同的金属导体接触后电荷平分,必然带错误!等量同号电荷.3．电荷守恒定律(1）表述一：电荷既不会创生，也不会消灭,它只能从一个物体错误!转移到另一个物体,错误!另一部分；在转移过程中，电荷的总量错误!保持不变。
(2)表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
4．元电荷(1)电荷量错误!电荷量，用符号Q（或q)表示。
在国际单位制中，电荷量的单位是错误!库仑，简称库,符号C。
错误!正电荷的电荷量为正值，错误!负电荷的电荷量为负值，如q1＝＋3。
0×10－15 C，q2＝－1。
2×10－15 C.（2)元电荷电荷量是不能连续变化的物理量,最小电荷量就是电子所带的电荷量。
人们把这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，e＝错误!1。
60×10－19_C.质子或电子所带的电荷量就是错误!元电荷。
任何带电体的电荷量都是错误!元电荷的整数倍。
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电场能的性质的理解与应用课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)等量异种点电荷的连线和中垂线如图所示,现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点,再从b点沿直线移动到c点,则试探电荷在此全过程中()A.所受电场力的方向不变B.所受电场力的大小恒定C.电势能一直减小D.电势能先不变后减小解析ab线是等量异种点电荷电场的等势线,而ab和bc上合电场的电场强度方向都是垂直ab线向下的,试探电荷在a→b过程中电场力方向始终竖直向上,与在c点相同,A对;沿ab方向越靠近两点电荷的连线,电场线越密,电场强度越大,所受电场力越大,B错;从a→b电场力不做功,从b→c 电场力做正功,电势能先不变后减小,C错,D对。
答案AD2.(多选)如图是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧。
对矿粉分离的过程,下列表述正确的有()A.带正电的矿粉落在右侧B.电场力对矿粉做正功C.带负电的矿粉电势能变大D.带正电的矿粉电势能变小解析由题图可知,电场方向水平向左,带正电的矿粉所受电场力方向与电场方向相同,所以落在左侧;带负电的矿粉所受电场力方向与电场方向相反,所以落在右侧,选项A错误。
无论矿粉所带电性如何,矿粉均向所受电场力方向偏转,电场力均做正功,选项B正确。
电势能均减少,选项C错误,选项D正确。
答案BD3.(多选)一带电粒子沿图中曲线穿过一匀强电场中的等势面,且四个等势面的电势关系满足φa>φb>φc>φd,若不计粒子所受重力,则()A.粒子一定带正电B.粒子的运动是匀变速运动C.粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D.粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大解析由于φa>φb>φc>φd,所以电场线垂直于等势面由a指向d,根据电荷运动规律可知其受力由d指向a,即该粒子带负电,从A点到B点的运动过程中,粒子的动能增大,电势能减小。
答案B4.(多选)如图所示,在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子,粒子到达b点时速度恰好为零,设ab所在的电场线竖直向下,a、b间的高度差为h,则()A.带电粒子带负电B.a、b两点间的电势差Uab=C.b点电场强度大于a点电场强度D.a点电场强度大于b点电场强度解析带电粒子由a到b的过程中,重力做正功,而粒子运动到b点时动能没有增大,说明电场力做负功。
根据动能定理有:mgh-qUab=0,解得a、b两点间电势差为Uab=。
因为a点电势高于b 点电势,Uab>0,所以粒子带负电,选项A、B正确。
带电粒子由a运动到b过程中,在重力和电场力的共同作用下,先加速运动后减速运动。
因为重力为恒力,所以电场力为变力且b点电场强度大于a点电场强度。
选项C正确,D错误。
答案ABC5.(多选)某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,由M运动到N,其运动轨迹如图中虚线所示,以下说法正确的是()A.粒子必定带正电荷B.由于M点没有电场线,粒子在M点不受电场力的作用C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D.粒子在M点的动能小于在N点的动能解析根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况,可以确定粒子受电场力的方向沿电场线方向,故此粒子带正电,A选项正确。
电场线越密,电场强度越大,粒子受到的电场力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此粒子在N点加速度大,B选项错误,C选项正确。
粒子从M点运动到N点,电场力做正功,根据动能定理得此粒子在N点的动能大,故D选项正确。
答案ACD6.如图所示,虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面,已知a、b两点在同一等势面上,c、d两点在另一个等势面上,甲、乙两个带电粒子以相同的速率,沿不同的方向从同一点a射入电场,在电场中沿不同的轨迹adb曲线、acb曲线运动,则()A.两粒子所带的电荷为同种电荷B.甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点时的速度C.两个粒子的电势能都是先减小后增大D.经过b点时,两粒子的电势能相等解析根据曲线运动时,质点所受的合力指向轨迹的内侧可知,甲受到引力,乙受到斥力,则甲与Q是异种电荷,而乙与Q是同种电荷,故两粒子所带的电荷为异种电荷,故A错误;甲粒子从a到c过程,电场力做正功,动能增加,而乙从a到d过程,电场力做负功,动能减小,两粒子初动能相等,则知甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点时的速度,故B正确;甲粒子从a到b过程,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,电场力对乙粒子先做负功后做正功,电势能先增大后减小,故C错误;经过b点时,两粒子的电势相等,而电荷量关系未知,不能确定电势能的关系,故D错误。
答案B7.匀强电场的电场强度为40 N/C,在同一条电场线上有A、B两点,把质量为2×10-9 kg、带电荷量为-2×10-9 C 的微粒从A点移到B点,电场力做了1.5×10-7 J的正功。
求:(1)A、B两点间的电势差UAB。
(2)A、B两点间的距离。
(3)若微粒在A点具有与电场线同向的速度为10 m/s,在只有电场力作用的情况下,求经过B点的速度。
解析(1)WAB=UAB·qUAB= V=-75 V。
(2)由题意知,电场强度方向由B→A,故UBA=E·d,d= m=1.875 m。
(3)由动能定理有WAB=解得vB=5 m/s,方向与电场线同向。
答案(1)-75 V(2)1.875 m(3)5 m/s,方向与电场线同向能力提升1.(多选)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,实线为一带正电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q为这条轨迹上先后经过的两个点,由此可知()A.三个等势面中,a电势最高B.质点在Q点时,加速度较大C.带电质点通过P点时动能较大D.质点通过Q时电势能较小解析根据等势线与电场线的关系,可知电场线必处处与等势线垂直;由带正电质点的轨迹的弯曲方向,可知电场线方向如图所示。
由图可知,电场强度EQ>EP,电势φc>φb>φa,EpQ>EpP。
因此A、D错误,B正确。
由能量守恒可知,当质点通过P点时,动能较大,所以C正确。
答案BC2.右图为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B点,在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J,电场力做的功为1.5 J。
则下列说法正确的是()A.粒子带负电B.粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC.粒子在A点的动能比在B点少0.5 JD.粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J解析本题考查电荷在电场中的运动。
从粒子运动的轨迹判断粒子带正电,A项错误;因为电场力做正功,电势能减小,所以B项错误;根据动能定理得W+WG=ΔEk=-0.5 J,粒子在B点的动能小于在A点的动能,C项错误;电场力做正功,机械能增加,所以粒子在A点的机械能比在B点的机械能要小1.5 J,D项正确。
答案D3.两个固定的等量异种点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受电场力的作用,则粒子在电场中()A.做直线运动,电势能先变小后变大B.做直线运动,电势能先变大后变小C.做曲线运动,电势能先变小后变大D.做曲线运动,电势能先变大后变小解析带负电的粒子受到的电场力垂直电势为0 V的等势面向上,粒子做曲线运动,电场力先做正功后做负功,电势能先变小后变大,故C正确。
答案C4.某区域的电场线分布如图所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点,取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计。
在O到A运动过程中,下列关于粒子运动加速度a和速度v随时间t的变化、运动径迹上电势φ和粒子的动能Ek随位移x的变化图线可能正确的是()解析从O点到A点,电场强度先减小后增大,粒子所受电场力先减小后增大,加速度先减小后增大,所以在相同位移的情况下,电荷的动能的增量先变慢后变快,图象的斜率先减小后增大,选项A正确,B、D错误;沿着电场线方向电势逐渐降低,而电势与位移的图象的斜率表示电场强度,因此斜率先减小后增大,C错误。
答案A5.如图所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。
一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,静电力所做的负功相等,则()A.直线a位于某一等势面内,φM>φQB.直线c位于某一等势面内,φM>φNC.若电子由M点运动到Q点,静电力做正功D.若电子由P点运动到Q点,静电力做负功解析电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,静电力做的负功相等,则电势能增加量相等,电势降低相等,N、P两点的电势相等,直线d位于某一等势面内,根据匀强电场的等势面分布情况知,直线a不是位于同一等势面内,直线c位于某一等势面内,且φM>φN,故A错误,B正确。
直线c位于某一等势面内,则M、Q的电势相等,若电子由M点运动到Q点,则静电力不做功,故C错误。
电子由P点运动到Q点与电子由P点运动到M点静电力做功相等,所以静电力做正功,故D错误。
答案B6.(多选)如图所示,MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线。
一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示。
下列结论正确的是()A.粒子从a到b过程中动能逐渐减小B.负点电荷一定位于M点左侧C.粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能D.粒子在a点的加速度小于在b点的加速度解析在虚线和电场线的交点处画出此位置的速度方向,再由轨迹的弯曲方向可判断出带正电的粒子受到的静电力方向由M指向N,故负点电荷的位置在N点的右侧,B错误。
离负点电荷越近,带正电的粒子受到的静电力越大,加速度越大,D正确。
从a到b,静电力做正功,粒子的动能变大,电势能变小,A错误,C正确。
答案CD7.如图所示,真空中直线MN上固定电荷量分别为-9Q和+Q的两个点电荷A、B,两者相距为L,在同一平面内,以B为圆心、为半径画圆,a、b、c、d是圆周上四点,其中a、b在MN直线上,c、d两点连线垂直于MN。
一电荷量为+q的试探电荷C在圆周上运动,则下列判断错误的是()A.电荷C在a处所受到的静电力最大B.电荷C在a处的电势能最大C.电荷C在b处的电势能最大D.电荷C在c、d两处的电势能相等解析在a、b、c、d四点,B对C的静电力大小相等,在a点,A对C的静电力最大,而且方向与B 对C的静电力方向相同,根据矢量合成可知,C在a处所受到的静电力最大,故A正确;a、b、c、d 四点在以点电荷B为圆心的圆上,由B产生的电场在a、b、c、d四点的电势是相等的,所以a、b、c、d四点的总电势大小关系可以通过A产生的电场的电势确定,根据沿着电场线方向电势降低可知,b点电势最高,c、d两点电势相等,a点电势最低,根据正电荷在电势高处电势能大,可知C 在a处的电势能最小,在b处的电势能最大,在c、d两处的电势能相等,故B错误,C、D正确。