1第10章 静电场练习题2013
静电场习题-参考答案
静电场习题参考答案一、选择题1C 2D 3D 4D 5B 6C 7C 8B 9D 10B 11B 12B 13C 二、填空1. 002-3E ε、0043E ε2. 06q ε3. 不变 减小4. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π00114r r q ε5. ⎪⎭⎫ ⎝⎛-πR r Q 1140ε6.⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π20114r R Qq ε7.10114q r R ε⎛⎫- ⎪π⎝⎭8. 2202dSU ε 9.204R q επ10. 2021+4q L επ（） 11. C Fd /2 FdC 212. 不变 、 减小三、计算1. 解：设杆的左端为坐标原点O ，x 轴沿直杆方向．带电直杆的电荷线密度为λ=q / L ，在x 处取一电荷元d q = λd x = q d x / L ，它在P 点的场强：()204d d x d L q E -+π=ε()204d x d L L xq -+π=ε 总场强为 ⎰+π=Lx d L xL q E 020)(d 4－ε()d L d q +π=04ε方向沿x 轴，即杆的延长线方向．Ｐ Ldd q x(L+d －d ExO2. 解：选杆的左端为坐标原点，x 轴沿杆的方向．在x 处取一电荷元λd x ，它在点电荷所在处产生场强为：()204d d x d xE +π=ελ整个杆上电荷在该点的场强为：()()l d d lx d x E l+π=+π=⎰00204d 4ελελ 点电荷q 0所受的电场力为：()ld d lq F +π=004ελ＝0.90 N 沿x 轴负向3. 解：设内球上所带电荷为Q ，则两球间的电场强度的大小为204r QE επ= (R 1＜r ＜R 2) 两球的电势差⎰⎰π==212120124d R R R R r dr Q r E U ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=21114R R Q ε∴ 12122104R R U R R Q -π=ε＝2.14×10-9 C4. (1)由高斯定理 024επQE r =求出 204rQ E πε=21R r R <<)11(421021R R Q Edr U R R -==⎰πε5. 解：由高斯定理当r >R 时，20141r QE πε=当r <R 时，r R Q r r R QE 302330241343441πεπππε==以无穷远处为参考点，球内离球心r 处的P 点的电势为⎰⎰⎰∞∞⋅+⋅=⋅=RR r PP l E l E l E V Pϖϖϖϖϖϖd d d 12q沿径向路径积分得32202030122)3(41d 41d 41d d R r R Q r r Qr r R Q rE r E V P R Rr RRr P PP-=⋅+⋅=⋅+⋅=⎰⎰⎰⎰∞∞πεπεπε6. 解：未插导体片时，极板A 、B 间场强为： E 1=V / d 插入带电荷q 的导体片后，电荷q 在C 、B 间产生的场强为：E 2=q / (2ε0S ) 则C 、B 间合场强为：E ＝E 1＋E 2＝(V / d )＋q / (2ε0S )因而C 板电势为： U ＝Ed / 2＝[V ＋qd / (2ε0S )] / 27. 解：应用动能定理，电场力作功等于粒子的动能增量0212-=v m qEl无限大带电平面的电场强度为： E = σ / (2ε0) 由以上两式得 σ = ε0m v 2 / (ql )8. 解：设试验电荷置于x 处所受合力为零，即该点场强为零．()()0142142020=+π-+-πx qx q εε 得 x 2－6x +1=0, ()223±=x m因23-=x 点处于q 、－2q 两点电荷之间，该处场强不可能为零．故舍去．得 ()223+=x md d。
第十章 静电场中的能量精选试卷测试与练习(word解析版)
第十章 静电场中的能量精选试卷测试与练习（word 解析版）一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．一均匀带负电的半球壳，球心为O 点，AB 为其对称轴，平面L 垂直AB 把半球壳分为左右两部分，L 与AB 相交于M 点，对称轴AB 上的N 点和M 点关于O 点对称，已知一均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零；取无穷远处电势为零，点电荷q 在距离其为r 处的电势为φ=kqr（q 的正负对应φ的正负）。
假设左侧部分在M 点的电场强度为E 1，电势为φ1；右侧部分在M 点的电场强度为E 2，电势为φ2；整个半球壳在M 点的电场强度为E 3，在N 点的电场强度为E 4．下列说法正确的是（ ）A ．若左右两部分的表面积相等，有12E E >，12ϕϕ>B ．若左右两部分的表面积相等，有12E E <，12ϕϕ<C ．不论左右两部分的表面积是否相等，总有12E E >，34E E =D ．只有左右两部分的表面积相等，才有12E E >，34E E = 【答案】C 【解析】 【详解】A 、设想将右侧半球补充完整，右侧半球在M 点的电场强度向右，因完整均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零，可推知左侧半球在M 点的电场强度方向向左，根据对称性和矢量叠加原则可知，E 1方向水平向左，E 2方向水平向右，左侧部分在M 点产生的场强比右侧电荷在M 点产生的场强大，E 1＞E 2，根据几何关系可知，分割后的右侧部分各点到M 点的距离均大于左侧部分各点到M 点的距离，根据k qrϕ=，且球面带负电，q 为负，得：φ1＜φ2，故AB 错误；C 、E 1＞E 2与左右两个部分的表面积是否相等无关，完整的均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零，根据对称性可知，左右半球壳在M 、N 点的电场强度大小都相等，故左半球壳在M 、N 点的电场强度大小相等，方向相同，故C 正确，D 错误。
2．空间某一静电场的电势φ在x 轴上的分布如图所示，图中曲线关于纵轴对称。
静电场训练题(含答案)
静电场训练题(含答案)(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分) 1．一个带电的金属球，当它带的电荷量增加到一定数值后(稳定)与增加前比较，其内部的场强将()A．一定增强B．不变C．一定减弱D．可能增强也可能减弱解析：选B.处于静电平衡的导体内部场强处处为0，故B对．2．带负电的粒子在某电场中仅受静电力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能由()A．一个带正电的点电荷形成B．一个带负电的点电荷形成C．两个分立的带等量负电的点电荷形成D．一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成解析：选A.带负电的粒子在由一个带正电的点电荷形成的电场中，可以由静电力提供向心力，围绕正电荷做匀速圆周运动，也可以沿电场线做变速直线运动，A对、B错．C、D两个选项中的电场线均是曲线，粒子只受到静电力作用时不会沿电场线运动，C、D均错．3．如图1－6所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()图1－6A．A、B两点场强相等，且都为零B．A、B两点场强不相等C．感应电荷产生的附加电场EAD．当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动解析：选AD.导体处于静电平衡状态时，其内部场强处处为零，故A正确，B错误，因感应电荷在导体内某点的场强与正电荷在该点的场强等大反向，A点离正电荷较近，故有EA>EB，C错误；当电键S闭合时，电子从大地沿导线移向导体中和枕形导体右端的正电荷，相当于右端正电荷流向远端，故D正确．4．(2009年高考北京理综卷)某静电场的电场线分布如图1－7所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则()图1－7A．EP>EQ，φP>φQB．EP>EQ，φPC．EPφQD．EP解析：选A.根据沿着电场线的方向电势是降落的，可以判断出φP>φQ；根据电场线的疏密表示电场的强弱，可以判断出EP>EQ，故选A.图1－85．(2010年连云港高二检测)A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度—时间图象如图1－8所示．则这一电场可能是图1－9中的() 图1－9解析：选A.由v－t图象知，微粒做加速度变大的减速运动．6．(2009年高考福建卷)如图1－10所示，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．一带电油滴位于电容器中的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()图1－10A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带电油滴的电势能将减小XD．若电容器的电容减小，则极板带电量将增大解析：选B.上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为U，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A错；P点的电势大于0，且P点与下极板间的电势差减小，所以P点的油滴向下运动，电场力做负功，电势降低，B对；油滴向下运动时电场力做负功，油滴的电势能应增加，C错；电容器的电容C＝εrS4πkd，由于d 增大，电容C应减小，极板带电量Q＝CU将减小，D错．7．(2011年太原市高三诊断考试)带电粒子射入一固定的带正电的点电荷Q的电场中，沿图1－11中实线轨迹从a运动到b，a、b两点到点电荷Q的距离分别为ra、rb(ra＞rb)，b为运动轨迹上到Q的最近点，不计粒子的重力，则可知()图1－11A．运动粒子带负电B．b点的场强大于a点的场强C．a到b的过程中，电场力对粒子不做功D．a到b的过程中，粒子动能和电势能之和保持不变解析：选BD.由带电粒子的运动轨迹可知带电粒子带正电；由点电荷所形成电场的场强公式E＝kQr2知，Eb＞Ea；粒子从a到b的过程中，电场力对粒子做负功，动能减小，电势能增大，但总能量不变，故选B、D.8.如图1－12所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一个固定的质点A，在Q 的上方P点用丝线悬挂着另一个质点B.A、B两质点因带同种电荷而相斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于漏电使A、B两质点的带电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对P点的拉力大小将()图1－12A．保持不变B．先变小后变大C．逐渐减小D．逐渐增大解析：选A.如图所示，B球受到三个力平衡，三力构成三角形与△PAB 相似，对应边成比例：mgPA＝FTBP＝FAB，故悬线拉力FT大小不变，答案是A.9．(2009年高考全国卷Ⅱ)图1－13中虚线为匀强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()图1－13A．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解析：选BD.由O点电势高于c点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上，M粒子所受电场力方向向下，故M粒子带正电、N粒子带负电，A错误．N粒子从O点运动到a点，电场力做正功．M粒子从O点运动到c点电场力也做正功．因为UaO＝UOc，且M、N粒子质量相等，电荷的绝对值相等，由动能定理易知B正确．因O点电势低于a点电势，且N粒子带负电，故N粒子运动过程中电势能减少，电场力做正功，C错误．O、b两点位于同一等势线上，D正确．10．(2011年石北中学高二检测)带电粒子以初速度v0垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中，它离开时偏离原方向y，偏角为φ，下列说法正确的是()A．粒子在电场中做类平抛运动B．偏角φ与粒子的电荷量和质量无关C．粒子飞过电场的时间，决定于极板长和粒子进入电场时的初速度D．粒子的偏移距离y，可用加在两极板上的电压控制解析：选ACD.粒子进入电场中时，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，即粒子在电场中做类平抛运动，故A正确；由tanφ＝vyv0＝Eqlmv20可知B错误；由t＝lv0可知C正确；由y＝12Eqml2v20＝Uql22mdv20，可见y与U成正比，D正确．11．(2011年福建省三明高二月考)如图1－14所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是()图1－14A．此液滴带负电B．液滴的加速度等于2gC．合外力对液滴做的总功等于零D．液滴的电势能减少解析：选ABD.带电液滴由静止沿bd方向运动，因此静电力与重力的合力必定沿bd方向，如图所示．因此，液滴带负电，由F合＝mgcos45°＝ma可得：a＝2g，故A、B正确；合外力做正功，C错误；静电力F电做正功，液滴的电势能减少，D正确．12．(2011年金溪一中高二月考)如图1－15所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的等势面，一个电子垂直经过等势面D时的动能为20eV，经过等势面C时的电势能为－10eV，到达等势面B时的速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离为5cm，不计电子的重力，下列说法中正确的是()图1－15A．C等势面的电势为10VB．匀强电场的场强为200V/mC．电子再次经过D等势面时，动能为10eVwD．电子的运动是匀变速曲线运动解析：选AB.设相邻两等势面间的电势差大小为U，对电子由D到B的过程应用动能定理得：－2Ue＝0－20eV，可得U＝10V，由E＝Ud可得：E＝100.05V/m＝200V/m，B正确；由EpC＝φCq得：φC＝－10eV－e＝10V，A正确；当电子再次经过D等势面时，电场力对电子做的总功为零，动能仍为20eV，C错误；电场方向垂直于等势面，沿竖直方向，故电子的运动为匀变速直线运动，D错误．二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)(2011年济南市高二质检)如图1－16所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m、带电荷量为－q的油滴以速度v 竖直向上运动．已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v.求：场强E的大小及A、B两点间的电势差．图1－16解析：根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有：h＝vt2，x＝vt2，故h＝x.由动能定理得：qEx－mgh＝0，即E＝mgq，再由动能定理得：qUAB－mgh＝0，mgh＝12mv2，所以UAB＝mv22q.答案：见解析14．(10分)(2011年陕西西安一中高二月考)如图1－17所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强E＝4.0×102V/m，两板相距d＝16cm，板长L＝30cm.一带电荷量q＝1.0×10－16C、质量m＝1.0×10－22kg的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力，求：图1－17(1)粒子带何种电荷？(2)要使粒子恰能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0为多大？解析：(1)因带电粒子进入两板间后向B板偏转，故所受到的电场力竖直向下，粒子带正电．(2)粒子恰好飞出电场时，偏转位移y＝d2，又y＝12EqmL2v20以上两式联立可得：v0＝1.5×104m/s.答案：(1)正电(2)1.5×104m/s15．(10分)如图1－18所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板h＝0.8cm，两板间的电势差为300V，如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需多长时间？(板间距为d，取g＝10m/s2)图1－18解析：取带电小球为研究对象，设它带电荷量为q，则带电小球受重力mg和向上的电场力qE的作用．当U1＝300V时，小球平衡：mg＝qU1d①当U2＝60V时，重力大于电场力，带电小球向下板做匀加速直线运动：mg－qU2d＝ma②又h＝12at2③由①②③得：t＝－＝2×300×0.8×10－－－2s. 答案：4.5×10－2s16．(12分)(2011年武汉高二检测)如图1－19，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长L＝0.1m，两极板间距离d＝0.4cm.有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒落到下板上．已知微粒质量为m＝2×10－6kg，电荷量为q＝＋1×10－8C，电容器电容为C＝10－6F，g取10m/s2，求：图1－19(1)为使第一个微粒的落点范围在下极板中点到紧靠边缘的B点之内，则微粒入射速度v0应为多少？(2)若带电粒子落到AB板上后电荷全部转移到极板上，则以上述速度射入的带电粒子最多能有多少个落到下极板上？解析：(1)若第一个粒子落到O点，由L2＝v01t1，d2＝12gt21得v01＝2.5m/s若落到B点，由L＝v02t1，d2＝12gt22得v02＝5m/s故2.5m/s(2)由L＝v01t，得t＝4×10－2s由d2＝12at2得a＝2.5m/s2由mg－qE＝ma，E＝QdC得Q＝6×10－6C所以n＝Qq＝600个．答案：(1)2.5m/s<v0<5m/s(2)600个。
静电场练习题及答案
1静电场练习题及答案一、选择题1、库仑定律的适用范围是 〔 D 〕()A 真空中两个带电球体间的相互作用；()B 真空中任意带电体间的相互作用；()C 真空中两个正点电荷间的相互作用；()D 真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距2、关于电场强度，下面说法中正确的是 （ D ）（A ）电场强度E的大小与试探电荷 0q 的大小成反比；（B ）电场强度E 的大小与试探电荷受力F 的大小成正比（C ）若场中某点不放试探电荷 0q ，则0=F ，从而0=E （D ）对电场中某点，试探电荷受力F 与0q 的比值不因0q 而变；3、根据场强定义式0q F E =，下列说法中正确的是：〔 D 〕 ()A 电场中某点处的电场强度就是该处正电荷所受的力；()B 从定义式中明显看出，场强反比于单位正电荷；()C 做定义式时0q 必须是正电荷；()D E 的方向可能与F 的方向相反。
4、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和0i q =∑，则可肯定：（ C ） （A ）高斯面上各点场强均为零。
（B ）通过高斯面上每一面元的电通量均为零。
（C ）通过整个高斯面的电通量为零。
（D ）以上说法都不对。
5、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： （ D ）（A ）曲面S 的电通量不变，曲面上各点场强不变。
（B ）曲面S 的电通量变化，曲面上各点场强不变。
（C ）曲面S 的电通量变化，曲面上各点场强变化。
（D ）曲面S 的电通量不变，曲面上各点场强变化。
6一点电荷，放在球形高斯面的中心处，下列哪一种情况，通过高斯面的电通量发生变化：（A ）将另一点电荷放进高斯面内； （ A ）（B ）将球心处的点电荷移开，但仍在高斯面内；（C ）将另一点电荷放在高斯面外；（D ）将高斯面缩小一半。
27、关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是： 〔 D 〕()A 如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷； ()B 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E 处处为零；()C 如果高斯面上E 处处不为零，则高斯面内必有电荷；()D 如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电场强度通量必不为零。
静电场习题及答案
静电场习题及答案静电场习题及答案静电场是物理学中的一个重要概念，它描述了由电荷引起的力的作用。
在学习静电场的过程中，我们常常会遇到一些习题来巩固所学的知识。
本文将介绍一些常见的静电场习题，并给出相应的答案和解析。
习题一：两个点电荷之间的力问题描述：两个点电荷Q1和Q2之间的距离为r，它们之间的电力为F，若将Q1的电荷加倍，Q2的电荷减半，它们之间的电力变为多少？答案与解析：根据库仑定律，两个点电荷之间的电力与它们的电荷量和距离的平方成反比。
设Q1的电荷为q1，Q2的电荷为q2，则有F = k * q1 * q2 / r^2，其中k为电磁力常数。
将Q1的电荷加倍，Q2的电荷减半后，新的电力为F' =k * (2q1) * (0.5q2) / r^2 = 2F。
所以，它们之间的电力变为原来的2倍。
习题二：电场强度的计算问题描述：一均匀带电球体的半径为R，总电荷量为Q，求球心处的电场强度E。
答案与解析：由于球体带电，所以球体上每一点都有电荷。
根据对称性，球心处的电场强度与球体上的电荷分布无关，只与总电荷量和球心距离有关。
根据库仑定律，球心处的电场强度E = k * Q / R^2，其中k为电磁力常数。
所以，球心处的电场强度与球体上的电荷分布无关，只与总电荷量和球心距离有关。
习题三：电势差的计算问题描述：在一个静电场中，一个带电粒子从A点移动到B点，A点的电势为V1，B点的电势为V2，求带电粒子在移动过程中所受的电势差ΔV。
答案与解析：电势差ΔV定义为电势的变化量，即ΔV = V2 - V1。
根据电势的定义，电势是单位正电荷所具有的势能，所以电势差表示单位正电荷从A点移动到B点所具有的势能变化量。
所以，带电粒子在移动过程中所受的电势差为ΔV = V2 - V1。
习题四：电场线的性质问题描述：在一个静电场中，电场线的性质有哪些？答案与解析：电场线是描述电场的一种图形表示方法。
电场线的性质包括以下几点：1. 电场线的方向与电场强度的方向相同，即电场线从正电荷指向负电荷。
第10章-静电场-1作业答案
§10.2 电场 电场强度一．选择题和填空题1. 下列几个说法中哪一个是正确的？（A ）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向.（B ）在以点电荷为中心的球面上， 由该点电荷所产生的场强处处相同．(C) 场强可由q F E / =定出，其中q 为试验电荷，q 可正、可负，F为 试验电荷所受的电场力．(D) 以上说法都不正确． [ C ]2. 如图所示，在坐标(a ，0)处放置一点电荷+q ，在坐标(-a ，0)处放置另一点电荷－q ．P 点是x 轴上的一点，坐标为(x ，0)．当x >>a 时，该点场强的大小为：(A)x q 04επ． (B) 30xqaεπ． (C) 302x qaεπ．(D)204x qεπ． [ B ]3. 两个平行的“无限大”均匀带电平面， 其电荷面密度分别为＋和＋2，如图所示，则A 、B 、C 三个区域的电场强度分别为：E A ＝－3/ (20)_，E B ＝_－ / (2) ，E C ＝_3 / (2)_ (设方向向右为正)．4. 一半径为R 的带有一缺口的细圆环，缺口长度为d (d<<R)环上均匀带有正电，电荷为q ，如图所示．则圆心O 处的场强大小E ＝()30220824R qdd R R qd εεπ≈-ππ，场强方向为_____从O 点指向缺口中心点_________________．二．计算题1. 如图所示，真空中一长为L 的均匀带电细直杆，总电荷为q ，试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度．１、解：设杆的左端为坐标原点O ，x 轴沿直杆方向．带电直杆的电荷线密度为=q / L ，在x 处取一电荷元d q = d x = q d x / L ，它在P 点的场强： ()204d d x d L q E -+π=ε()204d x d L L x q -+π=ε 总场强为 ⎰+π=Lx d L x L q E 020)(d 4－ε()d L d q +π=04ε 方向沿x 轴，即杆的延长线方向．Ox-a -q+q +ax P (x ,0)y+σ +2σA B CR OqLd PＰL d d q x (L+d －x )d ExO2．一环形薄片由细绳悬吊着，环的外半径为R ，内半径为R /2，并有电荷Q 均匀分布在环面上．细绳长3R ，也有电荷Q 均匀分布在绳上，如图所示,试求圆环中心O 处的电场强度(圆环中心在细绳延长线上)．解：先计算细绳上的电荷在O 点产生的场强．选细绳顶端作坐标原点O ，x 轴向下为正．在x 处取一电荷元 d q = d x = Q d x /(3R ) 它在环心处的场强为 ()20144d d x R qE -π=ε ()20412d x R R xQ -π=ε 整个细绳上的电荷在环心处的场强()203020116412R Qx R dx R Q E R εεπ=-π=⎰圆环上的电荷分布对环心对称，它在环心处的场强E 2=0由此，合场强 i R Qi E E20116επ==方向竖直向下．三．理论推导与证明题一半径为R 的均匀带电圆环，总电荷为Q . 选x 轴沿圆环轴线, 原点在环心. 证明其轴线上任一点的场强为:()2/32204xR QxE +=πε 并说明在什么条件下, 带电圆环可作为点电荷处理.证：选环心作原点，x 轴沿圆环轴线方向，y 、z 轴如图所示．在环上任取一电荷元d q =(Q d ) / (2)，设P 点位于x 处，从电荷元d q 到P 点的矢径为r，它在P 点产生的场强为r r Q r r q E ˆ8d ˆ4d d 20220εθεπ=π=r ˆ为矢径r 方向上的单位矢量．d E 沿x 轴的分量为 d E x =d E cos 为矢径r 与x 轴正向夹角)由对称性容易证明 E y =0 E z =0 因而有 E =E x 20202024cos d 8cos r Q r Q εφθεθππ=π=⎰O R 3RR /2 E 1x R3R x xP x φR z d q θ d θ y rE d()2/32204xR Qx+π=ε当x >>R 时，可得 E ≈Q / (40x 2)这相当于一个位于原点O 的带电量为Q 的点电荷在P 点产生的场强．§10.3 电通量 高斯定理一. 选择题和填空题 1.一电场强度为E 的均匀电场，E的方向与沿x 轴正向，如图所示．则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度通量为(A) R 2E ． (B) R 2E / 2． (C) 2R 2E ． (D) 0． [ D ]2. 两个同心均匀带电球面，半径分别为R a 和R b (R a ＜R b ), 所带电荷分别为Q a 和Q b ．设某点与球心相距r ，当R a ＜r ＜R b 时，该点的电场强度的大小为： (A)2041r Q Q b a +⋅πε． (B) 2041rQ Q ba -⋅πε． (C)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅π22041b b a R Q r Q ε．(D)2041r Q a⋅πε． [ D ] 3. 根据高斯定理的数学表达式⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε可知下述各种说法中，正确的是：(A) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零． (B) 闭合面内的电荷代数和不为零时，闭合面上各点场强一定处处不为零． (C) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各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． [ C ] 4. 图示为一具有球对称性分布的静电场的E ～r 关系曲线．请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的． (A) 半径为R 的均匀带电球面． (B) 半径为R 的均匀带电球体． (C) 半径为R 的、电荷体密度为＝A r (A 为常数)的非均匀带电球体． (D) 半径为R 的、电荷体密度为＝A/r (A 为常数)的非均匀带电球体 ． [ B ]5. 如图所示，在边长为a 的正方形平面的中垂线上，距中心O点a /2处，有一电荷为q 的正点电荷，则通过该平面的电场强度通量为q/(6) ．xOEOR rE E ∝1/r 2a qa/2O6. 一半径为R 的均匀带电球面，其电荷面密度为．该球面内、外的场强分布为(r表示从球心引出的矢径)：()r E ＝ 0 (r <R )， ()r E ＝0202302ˆr rR r r R εσεσ= (r >R )． 7. 有一个球形的橡皮膜气球，电荷q 均匀地分布在表面上，在此气球被吹大的过程中，被气球表面掠过的点(该点与球中心距离为r )，其电场强度的大小将由204r q επ变为__0．二. 计算题1.一半径为R 的带电球体，其电荷体密度分布为=Ar (r ≤R ) ， =0 (r ＞R )A 为一常量．试求球体内外的场强分布．解：在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳，该壳内所包含的电荷为r r Ar V q d 4d d 2π⋅==ρ在半径为r 的球面内包含的总电荷为403d 4Ar r Ar dV q rVπ=π==⎰⎰ρ (r ≤R)以该球面为高斯面，按高斯定理有 0421/4εAr r E π=π⋅ 得到()0214/εAr E =， (r ≤R )方向沿径向，A >0时向外, A <0时向里．在球体外作一半径为r 的同心高斯球面，按高斯定理有 0422/4εAR r E π=π⋅ 得到 ()20424/r AR E ε=， (r >R ) 方向沿径向，A >0时向外，A <0时向里．2. 两个带有等量异号电荷的无限长同轴圆柱面，半径分别为1R 和2R （21R R <），单位长度上的电荷为λ。
静电场练习(含答案)
静电场练习一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符号填在括号内) 1．在真空中的一个点电荷的电场中，离该点电荷距离为r0的一点引入电荷量为q的检验电荷，所受静电力为F，则离该点电荷为r处的场强大小为() A．F/q B．Fr20/(qr2)C．Fr0/qr D.Fqrr0解析由库仑定律，得：F＝kqQr20，在r处的场强E＝kQr2，得E＝Fr20qr2，故B选项正确．答案 B2.如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM＝MN.P点在y轴右侧，MP⊥ON.则()A. M点的电势比P点的电势高B．将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C. M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D．在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动解析过M、P、N做等势线，可得到过P点的等势线通过M、N之间，因顺着电场线电势降低，则有φM>φP>φN，故A选项正确；将负电荷由O点移到P 点，因U OP>0，所以W＝－qU OP<0，则电场力做负功，故B选项错误；由U＝Ed可知，MN间的平均场强小于OM间的平均场强，故MN两点间的电势差小于OM两点间的电势差，C选项错误；根据电场线的分布特点会发现，电场线关于y轴两边对称，故y轴上的场强方向在y轴上，所以在O点静止释放一带正电粒子，其所受电场力沿y轴正方向，则该粒子将沿y轴做直线运动，故D选项正确．答案AD3.空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图所示．在相等的时间间隔内()A．重力做的功相等B．电场力做的功相等C．电场力做的功大于重力做的功D．电场力做的功小于重力做的功解析本题考查了带电粒子在电场中运动的功能问题．带电粒子进入电场后做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，即为类平抛运动，故－带电微粒的动能增大，且在运动过程中，重力做负功，电场力做正功，即W电W G＝ΔE k>0，故W电>W G.答案 C4.如图所示，在点电荷Q的电场中有a、b两点，两点到点电荷的距离r a<r b.设a、b两点场强大小分别为E a和E b，电势分别为φa和φb，则() A．E a一定大于E b，φa一定大于φbB．E a一定大于E b，φa可能小于φbC．E a一定大于E b，φa可能大于φbD．E a可能小于E b，φa可能小于φb解析电场中某点的电场强度E和电势φ没有联系，电场中某点的电势与零势点的选取有关，故B、C选项正确．答案BC5.A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度－时间图象如图所示．则这一电场可能是()解析由v－t图象可知微粒的速度减小，加速度增大，可知微粒所受电场力方向由B指向A，从A到B的过程中电场力逐渐增大，结合粒子带负电，可以判断电场线方向由A指向B且越来越密，故A选项正确．答案 A6．一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升．若两极板间电压为－U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是()A．2v、向下B．2v、向上C．3v、向下D．3v、向上解析由电容器两极板间电压为0，油滴以速度v匀速下降时，油滴受力如图①所示，则有mg＝Ff1，①Ff1＝k v.②若极板间电压为U时，受力如图②所示，＝Ff2＋mg，③则有F电Ff2＝k v，④若极板间电压为－U时，油滴受力如图③所示，则有F电＋mg＝Ff3，⑤Ff3＝k v′.⑥由①②③④⑤⑥联立可解得v′＝3v，且方向向下，故选C.答案 C7.(2012·新课标全国)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A．所受重力与电场力平衡B．电势能逐渐增加C．动能逐渐增加D．做匀变速直线运动解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力作用，一是重力mg，方向竖直向下，二是电场力F＝qE，方向垂直极板向上．因为二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，故选项D正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，故选项B正确．答案BD8.如图所示，在两个电荷量均为＋q的点电荷连线中点O与中垂线上某点P 中，正确的关系是()A. φO<φP，EO>EPB. φO>φP，EO<EPC．将正电荷从O点移到P点，电场力做正功D．将正电荷从O点移到P点，电场力做负功解析等量同种电荷连线中点场强为零，中垂线上其他点合场强沿中垂线向外，所以E P>E O，φP<φO，选项A错误，选项B正确．将正电荷由O点移到P 点，是沿着电场力移动，电场力做正功，选项C正确，选项D错误．答案BC9.如图所示是一个说明示波管工作的原理图，电子经加速电场(加速电压为U1)加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏转量是h，两平行板间的距离为d，电压为U2，板长为l，每单位电压引起的偏移hU2叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用下列哪些方法()A．增大U1B．减小lC．减小d D．增大U2解析电子经过加速电场U1加速，由动能定理，可得eU1＝12m v21，进入偏转电场后，偏转量h＝12at2＝eU2l22dm v21＝eU2l24eU1d＝U2l24U1d，可得hU2＝l24U1d，由此式可知C选项正确．答案 C10.如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，在竖直平面内做圆周运动，匀强电场方向竖直向下，则()A．当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小B．当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大C．当小球运动到最高点a时，小球的电势能最小D．小球在运动过程中机械能不守恒解析若qE＝mg，小球将做匀速圆周运动，球在各处对细线的拉力一样大．若qE<mg，球在a处速度最小，对细线的拉力最小．若qE>mg，球在a处速度最大，对细线的拉力最大．故选项A、B错误．a点电势最高，负电荷在电势最高处电势能最小，故选项C正确．小球在运动过程中除重力外，还有电场力做功，机械能不守恒，选项D正确．答案CD第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(每小题5分，共20分)11．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沿圆弧由A运动到B，其速度方向改变θ角，AB弧长为s，则A、B两点的电势差U AB＝________，AB中点的场强大小E＝________.解析由动能定理qU AB＝ΔE k＝0，所以U AB＝0.质点做匀速圆周运动R＝s θ静电力提供向心力有qE＝m v2 R.解得E＝m v2θqs.答案0m v2θqs12．在真空中两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量均为2×10－8C，相距20 cm，则它们之间的相互作用力为________N，在两者连线的中点处，电场强度大小为________N/C.答案9×10－5 3.6×10413.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，且相邻两等势面的电势差相等，一正电荷在等势面φ3上时具有动能60 J，它运动到等势面φ1上时，速度恰好为零，令φ2＝0，那么，当该电荷的电势能为12 J时，其动能大小为________J.解析以φ2的电势为零，由能量守恒可知，电荷的电势能和动能的总和保持不变，由题意可知每经过一个等势面带电粒子的动能减少30 J，则在等势面φ2上时动能为30 J，电势能为0，则总能量为30 J，故当电势能为12 J时，动能为18 J.答案1814.如图所示，真空中有一电子束，以初速度v0沿着垂直场强方向从O点进入电场，以O点为坐标原点，沿x轴取OA＝AB＝BC，再自A、B、C作y轴的平行线与电子径迹分别交于M、N、P点，则AM:BN:CP＝________，电子流经M、N、P三点时沿x轴的分速度之比为________．答案1:4:91:1:1三、计算题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)15．(10分)如图所示是示波器的示意图，竖直偏转电极的极板长L1＝4 cm，板间距离d＝1 cm.板右端距离荧光屏L2＝18 cm，电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v ＝1.6×107 m/s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，质量m ＝0.91×10－30kg.要使电子束不打在偏转电极上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U 不能超过多大？解析 由类平抛运动的知识，得d 2＝12at 2. 由牛顿第二定律，得a ＝Uedm . 飞行时间t ＝L 1v .联立以上各式，得最大偏转电压U ＝md 2v 2eL 21＝91 V .即加在竖直偏转电极上的最大偏转电压不能超过91 V . 答案 91 V 16.(14分)如图所示，ab 是半径为R 的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小为E ，方向一定，在圆周平面内，将一带正电荷q 的小球从a 点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在所有的这些点中，到达c 点时小球的动能最大．已知∠cab ＝30°，若不计重力和空气阻力，试求：(1)电场方向与ac 间的夹角θ为多大？(2)若小球在a 点时初速度方向与电场方向垂直，则小球恰好能落在c 点，那么初动能为多大？解析(1)带正电小球从a 点抛出后，仅在电场力作用下，运动到圆周上的c 点，且具有最大动能，则说明在圆周上c 点与a 点的电势差最大，过c 点做圆的切线即为该匀强电场的等势线，故电场的方向沿Oc 方向，如图所示．电场方向与ac 间的夹角为30°.(2)设初速度为v 0，垂直电场方向带正电小球做匀速运动，有R ·sin60°＝v 0t ； 平行于电场方向带正电小球做匀加速直线运动，有 R ＋R cos60°＝12at 2，根据牛顿第二定律得qE ＝ma ， 联立以上各式解得 E k a ＝12m v 20＝EqR 8. 答案 (1)30° (2)EqR 8 17.(16分)如图所示，光滑斜面倾角为37°，一带有正电的小物块质量为m ，电荷量为q ，置于斜面上，当沿水平方向加有如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的12，求：(1)原来的电场强度大小；(2)物块运动的加速度；(3)沿斜面下滑距离为L 时物块的速度大小．(g 取10 m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析 (1)物体受到的力有重力mg ，支持力F N .静电力F ＝qE ，如图． qE ＝mg tan37°∴E ＝mg tan37°q＝3mg 4q . (2)当电场强度变为原来的12时，物块在斜面方向有mg sin θ－q E 2cos θ＝ma .∴a ＝g sin37°－12g sin37°＝3.0 m/s 2.方向沿斜面向下．(3)由动能定理，得mgL sin37°－qE′L cos37°＝12m v2－0.解得v＝6L m/s.答案(1)3mg 4q(2)3.0 m/s2方向沿斜面向下(3)6L m/s。
(完整版)静电场练习题及答案
静电场练习题一、电荷守恒定律、库仑定律练习题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 [ ]A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷C．带有不等量异种电荷 D．一个带电，另一个不带电8．真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量Q1＞Q2，点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时，正好处于平衡，则 [ ]A．q一定是正电荷 B．q一定是负电荷C．q离Q2比离Q1远D．q离Q2比离Q1近14．如图3所示，把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为4×10-8库的小球B靠近它，当两小球在同一高度相距3cm时，丝线与竖直夹角为45°，此时小球B受到的库仑力F＝______，小球A带的电量q A＝______．二、电场电场强度电场线练习题6．关于电场线的说法，正确的是 [ ]A．电场线的方向，就是电荷受力的方向B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D．静电场的电场线不可能是闭合的7．如图1所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的场强，则 [ ]A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以E A＝E BC．电场线从A指向B，所以E A＞E BD．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定8．真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为 [ ]A．0 B．2kq／r2 C．4kq／r2 D．8kq／r29．四种电场的电场线如图2所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的 [ ]11．如图4，真空中三个点电荷A、B、C，可以自由移动，依次排列在同一直线上，都处于平衡状态，若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知，但AB＞BC，则根据平衡条件可断定 [ ]A．A、B、C分别带什么性质的电B．A、B、C中哪几个带同种电荷，哪几个带异种电荷C．A、B、C中哪个电量最大D．A、B、C中哪个电量最小二、填空题12．图5所示为某区域的电场线，把一个带负电的点电荷q放在点A或B时，在________点受的电场力大，方向为______．16．在x轴上有两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1＝2Q2，用E1、E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上，E1＝E2的点共有____处，其中_______处的合场强为零，______处的合场强为2E2。
静电场单元测试题及答案
姓名：___________班级：___________座位号：___________一、选择题（共8小题，1--6小题是单项选择题，7—8小题是多项选择题）1．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2．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φφ、φφ，粒子在M和N时加速度大小分别为φφ、φφ，速度大小分别为φφ、φφ，电势能分别为φPφ、φPφ。
下列判断正确的是A．φφ<φφ，φφ<φφ B．φφ<φφ，φφ<φφC．φφ<φφ，φPφ<φPφ D．φφ<φφ，φPφ<φPφ3．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=5 cm，bc=3 cm，ca=4 cm。
小球c所受库仑力的合力的方向平衡于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，φ=169B．a、b的电荷异号，φ=169C．a、b的电荷同号，φ=6427D．a、b的电荷异号，φ=64274．如题3图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线，两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为φφ和φφ，a、b点的电场强度大小分别为φφ和φφ，则A．φφ=φφ,φφ>φφ B．φφ≠φφ,φφ>φφC．φφ=φφ,φφ<φφ D．φφ≠φφ,φφ<φφ5．如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是（）A．1、2两点的场强相等 B．1、3两点的场强相等C．1、2两点的电势相等 D．2、3两点的电势相等6．根据电容的定义式φ=φ知( )φA．电容器的电容越大，则电容器所带电荷量应越多B．电容器两极板间电压越大，电容越大C．电容器的电容与电荷量成正比，与电压成反比D．电容器的电容不随带电荷量及两极板间电压的变化而变化7(多选)．如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。
人教版高二物理必修第三册第10章 静电场中的能量练习含答案
（新教材）人教高中物理必修第三册第10章静电场中的能量练习含答案（新教材）必修第三册第10章静电场中的能量1、在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业。
为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图所示)。
图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B 供电线，B供电线的电势高于A供电线的电势。
虚线表示电工周围某一截面上的等差等势面，c、d、e、f是不同等势面上的四个点，以下说法正确的是()A．在c、d、e、f四点中，c点的电场强度最大B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最高C．若将某电子由c移到f，其电势能将增大D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动2、如图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，那么正确的判断是()A．电场线方向向下B．粒子一定从a点运动到b点C．a点电势比b点电势高D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能3、（双选）在静电场中，将一电子从A点移至B点，静电力做功5 eV，则下列结论正确的是()A．A、B两点间的电势差是5 VB．A、B两点间的电势差是－5 VC．电子的电势能增加了5 eVD．电子的电势能减少了5 eV4、如图所示，充电的平行板电容器两板间形成匀强电场，以A点为坐标原点，AB方向为位移x的正方向，能正确反映电势φ随位移x变化的图像是()5、传感器在各种领域中有着广泛应用，是自动控制设备中不可缺少的元件。
如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器极板间距而引起电容变化的是()6、如图所示，一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。
两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器的P点以相同的水平速度射入两平行板之间。
测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2。
静电场练习及答案
静电场练习题一、选择题1、设有一“无限大”均匀带正电荷的平面．取x 轴垂直带电平面，坐标原点在带电平面上，则其周围空间各点的电场强度E随距离平面的位置坐标x 变化的关系曲线为(规定场强方向沿x 轴正向为正、反之为负)：［ ］ 2、关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：［ ］ (A) 如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷．(B) 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零．(C) 如果高斯面上E处处不为零，则高斯面内必有电荷．(D)如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电场强度 通量必不为零．3、一个带正电荷的质点，在电场力作用下从A 点经C 点运动到B 点，其运动轨迹如图所示．已知质点运动的速率是递增的，下面关于C点场强方向的四个图示中正确的是：［ ］4、如图所示，两个“无限长”的、半径分别为R 1和R 2的共轴圆柱面均匀带电，沿轴线方向单位长度上所带电荷分别为λ1和λ2，则在内圆柱面里面、距离轴线为r 处的P 点的电场强度大小E为：［ ］ (A) r0212ελλπ+． (B) 20210122R R ελελπ+π(C) 1012R ελπ． (D) 0． 5、边长为a 的正方形的四个顶点各有一个电量为q 的点电荷，若将点电荷Q由远处移到正方形中心处，电场力的功是[ ]aQq A02πεaQq B 02πε-aQq C0πεaQq D 0πε-6、在X 轴上，点电荷Q 位于x =a 处，负的点电荷–Q 位于x = – a 处，点P 位于轴上x 处，当x»a 时，P 点的场强 E =[ ]xQq A04πε20x QaBπε30x Qa Cπε204xQ Dπε7、孤立导体球A 的半径为R ，带电量Q ，其电场能为W A ，孤立导体球B 的半径为R /2，带电量Q /2，xEAB C其电场能为W B ，则[]A W A =WB B W A =2W BC W A =W B /2D 以上都不对8、真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ，在球心O 处有一带电为q 的点电荷。
第十章 静电场中的能量精选试卷达标训练题(Word版 含答案)
第十章 静电场中的能量精选试卷达标训练题（Word 版 含答案）一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，取该直线为x 轴，起始点O 为坐标原点，其电势能p E 与位移x 的关系如图所示，下列图象中合理的是( )A ．B ．C ．D ．【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故：PE F x∆=∆ 即p E x -图象上某点的切线的斜率表示电场力；A.p E x - 图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据F E q=故电场强度也逐渐减小，故A 错误； B.根据动能定理，有：k F x E ⋅∆=∆故k E x -图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，与B 图矛盾，故B 错误；C.按照C 图，速度随着位移均匀增加，根据公式2202v v ax -=匀变速直线运动的2x v ﹣图象是直线，题图v x -图象是直线；相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，故C 错误； D.粒子做加速度减小的加速运动，故D 正确．2．如图所示，真空中有一个边长为L 的正方体，正方体的两个顶点M 、N 处分别放置电荷量都为q 的正、负点电荷．图中的a 、b 、c 、d 是其他的四个顶点，k 为静电力常量．下列表述正确是（ ）A ．a 、b 两点电场强度大小相等，方向不同B ．a 点电势高于b 点电势C ．把点电荷+Q 从c 移到d ，电势能增加D ．同一个试探电荷从c 移到b 和从b 移到d ，电场力做功相同 【答案】D 【解析】A 、根据电场线分布知，a 、b 两点的电场强度大小相等，方向相同，则电场强度相同．故A 错误．B 、ab 两点处于等量异种电荷的垂直平分面上，该面是一等势面，所以a 、b 的电势相等．故B 错误．C 、根据等量异种电荷电场线的特点，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，则c 点的电势大于d 点的电势．把点电荷+Q 从c 移到d ，电场力做正功，电势能减小，故C 错误．D 、因cb bd U U =可知同一电荷移动，电场力做功相等，则D 正确．故选D ．【点睛】解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布，知道垂直平分线为等势线，沿着电场线方向电势逐渐降低．3．在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C 的匀强电场．在场中有一根长L=2m 的绝缘细线，一端固定在O 点，另一端系质量为0.04kg 的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角．如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O 点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是(cos37°=0.8，g=10m/s 2)A ．小球所带电量为q=3.5×10-5CB ．小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96JC ．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54JD ．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J 【答案】C 【解析】对小球进行受力分析如图所示：根据平衡条件得：37mgtan qE ︒=，解得：537310mgtan q C E-︒==⨯，故A 错误；由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力在圆上各点中，小球在平衡位置A 点时的势能（重力势能和电势能之和）最小，在平衡位置的对称点B 点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B 点的动能kB E 最小，对应速度B v 最小，在B 点，小球受到的重力和电场力，其合力作为小球做圆周运动的向心力，而绳的拉力恰为零，有：0.40.5370.8mg F N cos ===︒合，而2Bv F m L =合，所以2110.522KB B E mv F L J ===合，故B 错误；由于总能量保持不变，即k PG PE E E E C ++=（C 为恒量）．所以当小球在圆上最左侧的C 点时，电势能PE E 最大，机械能最小，由B 运动到A ，()PA PB W E E =--合力，·2W F L =合合力，联立解得：2PB E J =，总能量 2.5PB kB E E E J =+=，由C 运动到A ，()21370.96P W F L sin J W E =+︒==电电电，，所以C 点的机械能为2 1.54?P C E E E J 机=-=，即机械能的最小值为1.54J ，故C 正确，D 错误；故选C ．【点睛】根据小球在平衡位置合力为0，可以求出小球所受的电场力从而得出小球的带电荷量；根据小球恰好在竖直面内做圆周运动这一临界条件，知，在平衡位置处合外力提供圆周运动的向心力从而求出小球动能的最小值．抓住小球能量守恒，电势能最大处小球的机械能最小，根据做功情况分析．4．如图甲所示，平行金属板A 、B 正对竖直放置，C 、D 为两板中线上的两点。
第十章 静电场中的能量精选试卷检测题(WORD版含答案)
第十章静电场中的能量精选试卷检测题（WORD版含答案）一、第十章静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力，则（）A．从A点运动到M点电势能增加 2JB．小球水平位移x1与x2的比值 1：4C．小球落到B点时的动能 24JD．小球从A点运动到B点的过程中动能有可能小于 6J【答案】D【解析】【分析】【详解】将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为匀变速直线运动；A．从A点运动到M点过程中，电场力做正功，电势能减小，故A错误；B．对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，故B 错误；C．设物体在B动能为E kB，水平分速度为V Bx，竖直分速度为V By。
由竖直方向运动对称性知12mV By2=8J对于水平分运动Fx1=12mV Mx2-12mV AX2F（x1+x2）=12mV Bx2-12mV AX2x1：x2=1：3解得：Fx1=6J；F（x1+x2）=24J 故E kB =12m （V By 2+V Bx 2）=32J 故C 错误；D ．由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F ，重力为G ，则有：Fx 1=6J2262 J 1F t m⋅⋅= Gh =8J 221 8J 2G t m⋅⋅= 所以：3F G =由右图可得：tan FGθ=所以3sin 7θ=则小球从 A 运动到B 的过程中速度最小时速度一定与等效G ’垂直，即图中的 P 点，故2201124sin J 6J 227kmin min E mv m v θ===（）＜ 故D 正确。
故选D 。
2．位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如右图所示，ab 、cd 分别是正方形两条边的中垂线，O 点为中垂线的交点，P 、Q 分别为cd 、ab 上的点，且OP ＜OQ . 则下列说法正确的是A ．P 、O 两点的电势关系为p o ϕϕ<B ．P 、Q 两点电场强度的大小关系为E Q <E PC ．若在O 点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力不为零D ．若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做负功 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A ．根据电场叠加，由图像可以知道ab 、cd 两中垂线上各点的电势都为零，所以P 、O 两点的电势相等，故A 错；B ．电场线的疏密表示场强的大小，根据图像知E Q <E P ，故B 正确；C ．四个点电荷在O 点产生的电场相互抵消，场强为零，故在O 点放一正点电荷,则该正点电荷受到的电场力为零，故C 错误.D ．P 、Q 电势相等，若将某一负电荷由P 点沿着图中曲线PQ 移到Q 点，电场力做功为零，故D 错误； 故选B.点睛：根据电场线的方向确定场源电荷的正负.电势的高低看电场线的指向,沿着电场线电势一定降低.电场线的疏密表示场强的大小,;根据电势高低判断功的正负.3．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向．两个比荷（即粒子的电荷量与质量之比）不同的带正电的粒子和，从电容器的点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间．测得和与电容极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2．若不计重力，则和的比荷之比是A ．1:2B ．1:8C ．2:1D ．4:1【答案】D 【解析】两带电粒子都做类平抛运动，水平方向匀速运动，有，垂直金属板方向做初速度为零的匀加速直线运动，有，电荷在电场中受的力为，根据牛顿第二定律有，整理得，因为两粒子在同一电场中运动，E 相同，初速度相同，侧位移相同，所以比荷与水平位移的平方成反比．所以比荷之比为，D 正确．【易错提醒】表达式的整理过程易出现问题．【学科网备考提示】带电粒子在电场中的加速和偏转是高考的重点考查内容．4．如图所示，一弹性轻绳（绳的弹力与其伸长量成正比）一端固定在A 点，弹性绳自然长度等于AB ，跨过由轻杆OB 固定的定滑轮连接一个质量为m 的绝缘带正电、电荷量为q 的小球。
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二、填空题
1. 边长为 a 的正方体中心放置一个点电荷 Q，通过该正方体的电通量为
（）
(A) 电容器组总电容减小.
(B) C1 上的电量大于 C2 上的电量. (C) C1 上的电压高于 C2 上的电压. (D) 电容器组贮存的总能量增大. 7. 在一个带 有正电荷的均匀带电球面外，放置一个电偶极子， 其电矩 P 的方向如图所示，当释放后该电偶极子的运动主要
C1 C2
图4
是：
（
(B) 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;
(C) 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;
(D) 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.
5. 一“无限大”均匀带电平面 A，其附近放一与它平行的有一定厚度 的“无限大”平面导体板 B，如图 3 所示.已知 A 上的电荷面密度为， 则在导体板 B 的两个表面 1 和 2 上的感应电荷面密度为： （ ）
1 2
(A) 1 , 2 .
(B) 1 /2 , 2 /2.
(C) 1 , 2 0.
(D) 1 /2 , 2 /2.
A
B
6. 如图 4, 两个完全相同的电容器 C1 和 C2，串联后与电源连接. 现
图3
将一各同性均匀电介质板插入 C1 中，则:
2. 一半径为 R 的无限长带电细棒，其内部的电荷均匀分布，电荷的体密度为。现取棒表 面为零电势，求空间电势分布并画出分布曲线
P45: 10.13
P46 : 10.27
3
V0=
；球面外离球心 r 处的电势 Vr =
。
5. 线电荷密度为λ的无限长直导线，则距直导线为 r 处电场大小 E=
。
6. 地球表面附近的电场强度为 E1 ，方向指向地球中心，则地球带的总电量 Q =
；在
离地面 h (h R) ，场强降为 E2 ，方向指向地心，则 h 以下大气层内的平均电荷密度
9. 若静电场的某个区域电势等于恒量，则该区域的电场强度为 随空间坐标作线性变化，则该区域的电场强度分布为
，若电势 .
10. 在静电场中，一质子（带电量 e 1.6 1019 C ）沿四分之一的圆弧轨道从 A 点移到 B
点，电场力作功 8.0 1015 J ，则当质子沿四分之三的圆弧轨道从 B 点回到 A 点时，电
8. 半径 r 的均匀带电球面 1，带电量 q ，其外有一同心的半径为 R 的均匀带电球面 2，带
电量为 Q，则此两球面之间的电势差U1 U2 为：
（
）
（A） q (1 1 ) 40 r R
（B） Q ( 1 1) 40 R r
（C） 1 ( q Q ) 40 r R
（D） q 4 0 r
该正方体一个侧面的电通量为
。
，通过
2. 无限大均匀带电平面（面电荷密度为）的电场分布为 E=
。
3. 均匀带电球面，球面半径为 R，总带电量为 q，则球心 O 处的电场 E0=
外距球心 r 处一点的电场 Eφ=
。
，球面
4. 半 径 为 R 、 均 匀 带 电 Q 的 球 面 ， 若 取 无 穷 远 处 为 零 电 势 点 ， 则 球 心 处 的 电 势
。
12. 两个电容器 1 和 2，串联以后接上电源充电，在电源保持联接的情况下，若把电介质充
入电容器 2 中，则电容器 1 上的电势差
；电容器 1 极板上的电量
（填
增大，减少，不变）。
13. 两个同心导体球，内球带电 Q1 ，外球带电 Q2 ，外球内表面电量为
；外球外
表面电量为
；内球电势为
；若将外球接地，则内表面
（）
Q1
Q2
(A) Q1 Q2 . 4 0r
(C) Q1 Q2 . 4 0r 4 0 R2
(B) Q1 Q2 . 4 0 R1 4 0 R2
(D) Q1 Q2 . 4 0 R1 4 0r
R1
O
r
P
R2
4. 关于高斯定理，以下说法正确的是
（）
图2
(A) 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;
9. 关于高斯定理，下列说法哪一个是正确的
（
）
（A）高斯面内不包围自由电荷，则面上各点电位移矢量 D 为零。 （B）高斯面上处处 D 为零，则面内必不存在自由电荷。 （C）高斯面的 D 通量仅与面内自由电荷有关。 （D）以上说法都不正确。
10. 一个平行板电容器, 充电后与电源断开, 当用绝缘手柄将电容器两极板的距离拉大, 则
场力作功为
；设 A 点电势为零，则 B 点电势为
。
2
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11. 一“无限大”空气平行板电容器，极板 A 和 B 的面积都是 S，两极板间距离为 d，联接
电源后 A 板电势U A U ，B 板电势U B 0 ，现将一带电量为 q 的面积也是 S 而厚度可
以忽略不计的导体片 C 平行地插在两板中间位置，则导体片 C 的电势U C
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第 10 章 静电场练习题
班级______________学号____________姓名________________
一、选择题
1. 电场强度 E= F/q0 这一定义的适用范围是
（）
(A) 点电荷产生的电场
ห้องสมุดไป่ตู้
（B）静电场
y
（C）匀强电场
（D）任何电场。
E
2. 如图 1 所示.有一电场强度 E 平行于 x 轴正向的均匀电场， 则通
电量为
；外球电势为
；内球电势为
。若外
球不接地，内球接地，则内球电量为
；内球电势为
。（内
球半径 R1 ，外球内、外半径为 R2 、 R3 ）。
三、计算题
1. 地球周围的大气犹如一部大电机，由于雷雨云和大气气流的作用，在晴天区域，大气电 离层总是带有大量的正电荷，云层下地球表面必然带有负电荷。晴天大气电场平均电场 强度约为 120 V/m，方向指向地面。试求地球表面单位面积所带的电荷（以每平方厘米 的电子数表示）。
O
x
过图中一半径为 R 的半球面的电场强度通量为
（）
A、 R2E .
B、 R2E/2 .
C、2R2E .
D、 0 .
图1
3. 如图 2 所示,两个同心的均匀带电球面,内球面半径为 R1,带电量 Q1,外球面半径为 R2，
带电量为 Q2.设无穷远处为电势零点,则在两个球面之间,距中心
为 r 处的 P 点的电势为：
）
（A）沿逆时针方向旋转，直至电矩 P 沿径向指向球面
而停止。
（B）沿顺时针方向旋转，直至电矩 P 沿径向朝外而停
止。
1
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（C）沿顺时针方向旋转至电矩 P 沿径向朝外，同时沿电力线远离球面移动。 （D）沿顺时针方向旋转至电矩 P 沿径向朝外，同时逆电力线方向，向着球移动。
=
（体积视为 4R 2h ）
7.
一均匀静电场，电场强度
E
(400i
600
j )V
m1
，则点
a（3，2）和点
b（1，0）之间
的电势差 Uab=
。（ x, y 以米计）
8. 在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分等于零，即 E dl 0 ，这表明静电场中的
电力线
。