静电场(二)作业及答案
大连理工大学大学物理作业2(静电场二)及答案详解
1．如图所示，把点电荷q +从高斯面外P 移到R 处()OP OR =，O 为S 上一点，则[ ].A 穿过S 的电通量e φ发生改变，O 处E变.B e φ不变，E 变。
.C e φ变，E 不变。
.D e φ不变，E不变。
答案：【B 】[解]闭合面外的电荷对穿过闭合面的电通量无贡献，或者说，闭合面外的电荷产生的电场，穿过闭合面的电通量的代数和为零；移动点电荷，会使电荷重新分布，或者说改变电荷的分布，因此改变了O 点的场强。
2．半径为R 的均匀带电球面上，电荷面密度为σ，在球面上取小面元S ∆，则S ∆上的电荷受到的电场力为[ ]。
.A 0 .B 22Sσε∆ .C2S σε∆ .D2204SRσπε∆答案：【B 】解：应用高斯定理和叠加原理求解。
如图所示。
面元S ∆上的电荷受到的库仑力是其他电荷在面元S ∆处产生的总电场强度1E与面元S ∆上的电荷量S Q ∆=∆σ的乘积：111E S E Q F∆=∆=σ。
面元S ∆处电场强度E是面元S ∆电荷在此产生的电场强度2E 与其他电荷在面元S∆处产生的总电场强度1E 的矢量和，21E E E+=。
首先，由高斯定理求得全部球面分布电荷在面元S ∆处产生的总电场强度 R E ˆ0εσ=其次，面元S ∆上的电荷量S Q ∆=∆σ对于面元S ∆来说，相当于无限大带电平面，因此，面元S ∆上的电荷量S Q ∆=∆σ在面元S ∆处产生的电场强度为R E ˆ202εσ=由叠加原理，其他电荷在面元S ∆处产生的总电场强度为 R E E E ˆ2021εσ=-=面元S ∆上的电荷量S Q ∆=∆σ受到的库仑力为RS R S E S E Q F ˆ2ˆ2020111εσεσσσ∆=∆=∆=∆= 注：本题可以用叠加原理直接进行计算，太麻烦。
3．如图所示，一个带电量为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于[ ]。
.A06q ε .B 012q ε .C24qε .D48q ε答案：【C 】[解] ：如果以A 为中心，再补充上7个相同大小的立方体，则组成一个边长为小立方体边长2倍大立方体，点电荷q 位于大立方体的中心。
高三物理真题分类汇编专题静电场2(解析版)
高三物理真题分类汇编专题静电场2（解析版）静电场2 题型一、带电粒子在电场中的运动以及相应的功能关系1 题型二、带电粒子在复合场中的运动的综合类问题5 题型三、带点粒子在电场中运动的综合类问题8 题型一、带电粒子在电场中的运动以及相应的功能关系1.（20xx江苏）一匀强电场的方向竖直向上，t=0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P-t关系图象是（）【答案】A 【解析】由于带电粒子在电场中类平抛运动，在电场力方向上做匀加速直线运动，加速度为，经过时间，电场力方向速度为，功率为，所以P 与t成正比，故A正确。
2.（20xx·江苏卷）在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示．下列说法正确有（）A.q1和q2带有异种电荷 B.x1处的电场强度为零C.负电荷从x1移到x2，电势能减小 D.负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大【答案】AC 【解析】：图像的斜率代表场强的大小，x1处的电势为0，可见只能带异种电荷，故A 正确，从图像可知从x1到x2电势增加，可见场强的方向沿x 轴负方向，所以电场力对负电荷做正功，电势能减小；从x1到x2斜率逐渐减小，场强减小，电场力减小；3.（20xx全国卷1）．通常一次闪电过程历时约0.2～O.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。
每个闪击持续时间仅40～80μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。
在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×v，云地间距离约为l km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60μs。
假定闪电前云地间的电场是均匀的。
根据以上数据，下列判断正确的是（） A.闪电电流的瞬时值可达到1×A B．整个闪电过程的平均功率约为l×W C．闪电前云地间的电场强度约为l×106V/m D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×J 【答案】：C 【解析】选AC.由I＝＝A ＝1×105 A知，A对．由E＝＝V/m＝1×106 V/m知，C对；由W＝qU＝6×1.0×109 J＝6×109J知，D错；＝＝W＝3×1010W，B错．4.（20xx·全国卷）地球表面附近某区域存在大小为150 N/C、方向竖直向下的电场．一质量为1.00×10－4 kg、带电荷量为－1.00×10－7 C的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0 m．对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空气阻力) （）A．－1.50×10－4 J和9.95×10－3 J B．1.50×10－4 J和9.95×10－3 J C．－1.50×10－4 J和9.65×10－3 J D．1.50×10－4 J和9.65×10－3 J 【答案】D 【解析】：本题考查功与能．设小球下落的高度为h，则电场力做的功W1＝－qEh＝－1.5×10－4 J，电场力做负功，电势能增加，所以电势能增加1.5×10－4 J；重力做的功W2＝mgh＝9.8×10－3 J，合力做的功W＝W1＋W2＝9.65×10－3 J，根据动能定理可知ΔEk＝W＝9.65×10－3 J，因此D项正确．5.(20xx全国1)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将() A．打到下极板上B．在下极板处返回C．在距上极板处返回D．在距上极板d处返回【答案】D 【解析】选D.本题应从动能定理的角度解决问题．带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板电容器时，电场力对带电粒子做负功，若带电粒子在下极板处返回，由动能定理得mg(＋d)－qU＝0；若电容器下极板上移，设带电粒子在距上极板d′处返回，则重力做功WG＝mg(＋d′)，电场力做功W电＝－qU′＝－qU＝－qU，由动能定理得WG＋W电＝0，联立各式解得d′＝d，选项D正确．6.(20xx天津)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点．一带负电的试探电荷q，从A由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则() A．q由A 向O的运动是匀加速直线运动B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C．q运动到O点时的动能最大D．q运动到O点时的电势能为零【答案】BC. 【解析】：等量同种电荷的电场线如图所示，负试探电荷q在A点由静止释放，在电场力的作用下从A向O 7.（20xx四川卷）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。
静电场二参考答案
静电场二 参考答案一 . 1.D 2.B 3.B 4.D 5.E 6.A解： 1. –q 在空间产生电势，它在A ，B ，C ，D 点产生的电势相等，所以试验电荷0q 在这四点具有相同的电势能U q W 0=， 电场力做功等于势能增量的负值，所以把试验电荷从A 移到B 、C 、D 各点，电场力做功均为0，相等。
2. 电势叠加原理，P 的电势等于q 在P 的电势加上Q 在P 的电势，得B3. 点电荷的电势aQ a Q rQ U 0002)2/(44πεπεπε===4. 方法一：可根据场强积分计算⎰⋅=PMP l d E U .方法二：我们知道一点处的电势和电势零点的选取有关，但是两点之间的电势差和电势零点的选取无关. 如果以无穷远处作为电势零点，则aq aq a q U U P M 00084)2(4πεπεπε-=-=-，那么选取P 点为电势零点时（0=P U ），但同样应该aq U U P M 08πε-=-，则得aq U M 08πε-=.5. 场强等于电势的负梯度U E -∇=，分析可得结果.6. 方法一： 根据电势叠加原理，先分别计算两球面的电势，再求其差球面1处的电势：RQ r q U 00144πεπε+=球面2处的电势：RQ Rq U 00244πεπε+=，得21U U -的值方法二： 先计算两带点球面之间的电场强度，再根据场强积分计算电势差 由高斯定理，两带点球面之间一点（距球心为r ）的电场强度为204rq E πε=)11(44020212121Rrq dr rq Edr l d E U U Rr-===⋅=-⎰⎰⎰πεπε二. 1. 106.36-⨯-； 106.36-⨯； 106.36-⨯； 106.36-⨯- 2. 不闭合 3. V 0200-. 4.垂直（正交）； 电势降低 5. > 6.22028d xR Rlq +επ；224xR q+πε；Rq 04πε；()2/3224xRqx+πε；⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-2200114x R R qq πε解：1. 电场力做功等于势能增量的负值。
第5章 静电场作业答案
第五章 静电场作业1班级 姓名 学号 一 选择题1. 两点电荷间的距离为d 时, 其相互作用力为F ． 当它们间的距离增大到2d 时, 其相互作用力变为(A) F 2 (B) F 4 (C) 2F (D) 4F[ D ]解：根据库仑定律122014d q q F d πε=12220144dq q F d πε= 24dd F F ∴=选D 2. 关于电场强度, 以下说法中正确的是(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) 场强方向可由FE q= 定出, 其中q 可正, 可负(D) 以上说法全不正确 [ C ]解：场强的定义为0FE q = ，即表示场强的大小又表示场强的方向，选C3.在边长为a 的正方体中心处放置一电量为Q 的点电荷, 则在此正方体顶角处电场强度的大小为 (A)202πQ a ε (B) 203πQaε (C)20πQ a ε (D) 204πQa ε [ B ] 解：点电荷Q 距顶点的距离为2r a =则在顶点处场强的大小为203QE aπε== 选B 4.一个点电荷放在球形高斯面的中心, 下列哪种情况通过该高斯面的电通量有变化?(A) 将另一点电荷放在高斯面外 (B) 将另一点电荷放在高斯面内a(C) 将中心处的点电荷在高斯面内移动(D) 缩小高斯面的半径 [ B ]解：根据高斯定理d iSq E S ε⋅=∑⎰，高斯面内的电荷变化，则通过该高斯面的电通量有变化。
选B二 填空题1.一长为L 、半径为R 的圆柱体，置于电场强度为E 的均匀电场中，圆柱体轴线与场强方向平行．则：(1) 穿过圆柱体左端面的E 通量为2R Επ-； (2) 穿过圆柱体右端面的E 通量为2R Επ；解：1）穿过左端面的电通量为21ΕS R ΕΦπ=⋅=-2）穿过右端面的电通量为21ΕS R ΕΦπ=⋅=2. 一个薄金属球壳，半径为1R ，带有电荷1q ，另一个与它同心的薄金属球壳，半径为2R )(12R R >，带有电荷2q 。
物理作业静电场基础练习2
物理作业内容：静电场基础练习2制作人：袁瑛 学生姓名： 班级：1.如图所示，水平放置的平行板电容器相距h ，上极板A 带正电，下极板B 带等量的负电。
现有质量为m ，带电量为+q 的小球从B 板下方H 处以初速度V 0竖直向上从B 板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A 板，求A 、B 间电势差U AB 。
2.电量为c q 9102-⨯-=的电荷从电场中a 点运动到b 点时，电场力做功J 7105.1-⨯,从b 点移动到c 点时克服电场力做功J 7100.4-⨯。
求a 、c 两点间的电势差ac U 。
3.如图所示，Q A =3×10-8C ，Q B =－3×10-8C ，A ，B 两球相距6cm ，在水平方向的匀强电场作用下A 、B 保持静止且绝缘悬线竖直，求A ，B 连线中点的合场强。
（两带电小球可看作点电荷，229/109c m N k ⋅⨯=）4.如图，在O 处放一个与水平地面绝缘的物块，物块质量g m 10=、带电量C q 8105-⨯+=且电量始终保持不变、与水平面间的动摩擦因数4.0=μ。
空间存在水平向右的匀强电场，场强大小C N E /105=。
现给物块一个向右的初速度，大小为s m v /20=，求（1）物块运动的时间。
（2）物块最终停止时的位置。
(g 取2/10s m )5. 如图所示，一个电子以100ev 的初动能从A 点垂直电场线方向飞入匀强电场，在B 点离开电场时，其运动方向与电场线成1500角，则A 与B 两点间的电势差多大?10月19日物理作业答案：1、AB2、D3、B4、C5、D6、B7、C8、C9、BC 10、BC 11、ABD10月20日物理作业答案：1、 AB U =q h H mg mv 2)(220+-2、125V3、对于A ：20E AB BA A r Q kQ Q =，C N E /105.740⨯=∴，方向向左。
设向右为矢量正方向，在AB 中点有0E E E E B A -+=即C N E r kQ r kQ E AB BAB A /1025.5)2()2(5022⨯=-+=4、设向右为矢量正方向，对物块有ma F =-f 电①q F E =电② ，N f μ=③，0=-N mg ④由①②③④的2/5.3a s m -= （1） 由at v +=00得s t 57.0=（2） 由as v 2020=-得m s 57.0=，物体最终停止在O 点右侧0.57m 处。
第二章作业题解答
第二章静电场习题解答2-1.已知半径为F = Cl的导体球面上分布着面电荷密度为A = p s0 cos的电荷，式中的炖0为常数，试计算球面上的总电荷量。
解取球坐标系，球心位于原点中心，如图所示。
由球面积分，得到2用打Q =护= J j p50cos OrsmOd Od(p(S) 0 0In x=j j psQSefsinGded00 0In n=PsF j J cos ageded(p0 0丸=sin20d0 = 0o2-2.两个无限人平面相距为d,分别均匀分布着等面电荷密度的异性电荷，求两平面外及两平面间的电场强度。
解对于单一均匀带电无限人平面，根据对称性分析，计算可得上半空间和卞半空间的电场为常矢量，且大小相等方向相反。
由高斯定理，可得电场大小为E = ^-2e0对于两个相距为的d无限大均匀带电平面，同样可以得到E] = E“耳=E3题2-2图因此，有2-3.两点电荷q、= 8C和q2 = -4C ,分别位于z = 4和),=4处，求点P(4,0,0)处的电场强度。
解根据点电荷电场强度叠加原理，P点的电场强度矢量为点Si和Si处点电荷在P处产生的电场强度的矢量和，即E r = Qi 弘 | ① R?4T V£0/?/ 4TT£0R] = r — r L = 4e v — 4e., R 、= J 4-0 " + 0-4 ~ = 4>/2 R 2 =r —r 2 =4e v -4e v , R 2 = J 4-0 ' + 0-4 ' = 4>/22-7. 一个点电荷+q 位于（-a, 0,0）处，另一点电荷-2q 位于（a,0,0）处，求电位等于零的 面；空间有电场强度等于零的点吗？解根据点电荷电位叠加原理，有々)=丄]鱼+鱼4矶丄忌」式中Rj =r-r L = x-\-a e v + ye v +e. R i = yl x + a 2 + r+^2 R 2 =r-r 2 = x ~a e v + )，e y+e r R? — yj x — ci + )r +代入得到式中代入得到心孟 _______ 1^x + a)2+ y 2+ z 22JaS+b+z 2（3x+d ）（x+3a ） + 3），+3z ，=0根据电位与电场强度的关系，有电位为零，即令简化可得零电位面方程为要是电场强度为零，必有E x = 0, E y = 0, E : = 0一 (x+ d)[(x + d)2 + y 2 + ^2p + 2(—d)[(—d)2+ y 2 + 疋 -)^(x+n)2 + y 2 + z 2 2 +2y^(x-a)2 + y 2+ z 2丄-z[(x + d)2 + + 疋 2+2z[(x-d)2 +)*此方程组无解，因此，空间没有电场强度为零的点。
大物静电场作业解答
一半径为R的无限长带电圆柱，其体电荷密度为 = 0 r ( r R )， 0为常数，求其圆柱体内的场强（r R），圆柱体外的场强为（r > R）。
R
解：取同轴高斯面r R，由高斯定理得
h
解：取同轴高斯面r > R，由高斯定理得
三.计算题:
真空中一高 h 等于 20 cm ,底面半径 R = 10cm 的圆锥体, 在其顶点与底面中心连线的中点上置一 q ＝ 10-5 C 的点电荷,求通过该圆锥体侧面的电场强度通量.( 0 = 8.85×10-12 N -1 • m -2 )
8
4.在静电场中，下列说法中哪一个是正确的？ [ D ]
5. 有四个等量点电荷在OXY平面上的四种不同组态,所有点电荷均与原点等距,设无穷远处电势为零,则原点O处电场强度和电势为零的组态是: [ D ]
-q
-q
+q
+q
O
-q
+q
-q
+q
O
+q
-q
+q
-q
O
+q
-q
-q
+q
O
则通过圆锥侧面的电场强度通量就等于对整个球面的通量减去通过圆锥底面所截球冠的通量 .
以为圆心、为 半径作球面。
r 由几何关系 h
2. 图示一厚度为d 的"无限大"均匀带电平面,电荷密度为,试求板内外的场强分布.并画出场强在x轴的投影值随坐标变化的图线,即Ex-x图线.(设原点在带电平板的中央平面上,ox轴垂直于平板)
,不是 y!
设在均匀电场中，场强E与半径为R的半球面的轴相平行，通过此半球面的电场强度通量为 [ ] 解：利用高斯定理，穿过圆平面的电力线必通过半球面，因此在圆平面上 所以通过此半球面的电通量为
10 静电场2高考真题分项详解(解析板)
十年高考分类汇编专题10静电场2（2011—2020）目录题型一、带电粒子在复合场中的运动 ................................................................................................ 1 题型二、带电粒子在纯电场、复合场中运动的综合类问题 (5)题型一、带电粒子在复合场中的运动1.（2019天津）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m 的带电小球，以初速度v 从M 点竖直向上运动，通过N 点时，速度大小为2v ，方向与电场方向相反，则小球从M 运动到N 的过程（ ）A ．动能增加212mvB ．机械能增加22mv C ．重力势能增加232mv D ．电势能增加22mv【考点】：功能关系、动能定理、运动的独立性、电场力做功【答案】：C【解析】：小球的动能增加量为2222321)2(21mv mv v m E E KM KN =-=-；故A 错误；除重力外其它力对小球做功的大小为小球机械能的增加量，在本题中电场力对小球做功的大小为小球机械能的增加量，在水平方向上研究小球可知电场力对其做正功，电势能减小，可求得电场力对小球做功大小为小球水平方向动能的增量2221）（v m ；即小球的机械能增加了22mv ；电势能减小了22mv ；故B 对，D 错；从M 点到N 点对小球应用动能定理得：2221)2(21mv v m W W G D -=-；又22mv W D =；可求得221mv W G =故C 错；2.（2016江苏）如图所示，水平金属板A 、B 分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态．现将B 板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴（ ）A. 仍然保持静止B. 竖直向下运动C. 向左下方运动D. 向右下方运动【考点】带电粒子在复合场中的运动、受力分析【答案】D【解析】两极板平行时带电粒子处于平衡状态，则重力等于电场力，当下极板旋转时，板间距离增大场强减小，电场力小于重力；由于电场线垂直于金属板表面，所以电荷处的电场线如图所示，所以重力与电场力的合力偏向右下方，故粒子向右下方运动，选项D正确.3.(2013广东)喷墨打印机的简化模型如图所示．重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中( )A．向负极板偏转B．电势能逐渐增大C．运动轨迹是抛物线D．运动轨迹与带电量无关【考点】带电粒子在复合场中的运动、受力分析、类平抛运动【答案：C】【解析】选C.带电微滴垂直进入电场后，在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的分解——水平方向做匀速直线运动和竖直方向做匀加速直线运动．带负电的微滴进入电场后受到向上的静电力，故带电微滴向正极板偏转，选项A错误；带电微滴垂直进入电场受竖直方向的静电力作用，静电力做正功，故墨汁微滴的电势能减小，选项B错误；根据x＝v0t，y ＝12at 2及a ＝qE m ，得带电微滴的轨迹方程为y ＝qEx22mv 20，即运动轨迹是抛物线，与带电量有关，选项C 正确，D 错误．4.（2016全国1） 如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P 的竖直线对称。
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。
大学物理作业--静电场二解答
ba a 2 ba a a 2 ba3
1 N m2 /C
S
y a O z a a a
E
x
静电场二
第五章 静电场
!2. 一半径为R的带电球体，其电荷体密度分布为: r=Ar (r≤R) ，r =0 (r＞R) A为一常量．试求球体内外的场强分布．
解: 由高斯定理有,
r
S面上各点场强与两带电体均有关.
A +q
B
-q
静电场二
第五章 静电场
!5．一电荷面密度恒为s的大带电平板，置于电场强度 为E0的均匀外电场中，且使板面垂直于E0的方向．设外 电场不因带电平板的引入而受干扰，则板的附近左、右 两侧的合场强为：
s s , E0 （A） E0 2 0 2 0 s s , E0 （C） E0 2 0 2 0
静电场二
第五章 静电场
一、选择题
1．有两个点电荷电量都是+q，相距为2a．今以左边的 点电荷所在处为球心，以a为半径作一球形高斯面．在 球面上取两块相等的小面积S1和S2，其位置如图．设通 过S1和S2的电场强度通量分别为F1和F2，通过整个球面 的电场强度通量为FS，则 （A） 1 2 , S q 0 （B） 1 2 ,S 2q 0 （C） 1 2 , S q 0 （D） 1 2 , S q 0
解：平板具有面对称性，取柱状高斯面
d
S1
O
x
S2
静电场二 由高斯定理有：
dq rS 2 x E
1
第五章 静电场
S1
E dS 2E S
x 1
0
0
x
rx 0
大学物理静电场作业题参考答案
解得 q 2l sin 4 0mg tan 7.3.4 长 l =15.0cm的直导线AB上均匀地分布着线密度 =5.0x10-9C·m-1的正电荷．试
求：(1)在导线的延长线上与导线B端相距 a1 =5.0cm处 P 点的场强；(2)在导线的垂直 平分线上与导线中点相距 d2 =5.0cm 处 Q 点的场强．
S
(D) 曲 面 S 的 电 场 强 度 通 量 不 变 ， 曲 面 上 各 点 场 强 变
化．
题 7.1（2）图
[答案 D ]
（3）在电场中的导体内部的 [ ] （A）电场和电势均为零； （B）电场不为零，电势均为零； （C）电势和表面电势相等； （D）电势低于表面电势。 [答案：C]
（4）两个同心均匀带电球面，半径分别为 Ra 和 Rb (Ra＜Rb), 所带电荷分别为 Qa 和
Uo
4U1
4
8.99
109
1.25 5
108 102
8.99 103V
(2)根据电势差的定义，有UO q0 (U UO )
选取无穷远处为电势零点WO q0 (U UO ) 8.99 106 J
电场力做负功，说明实际需要外力克服电场力做功。
题 7.3.11 图 7.3.11 如题7.3.11图所示，在 A ，B 两点处放有电量分别为+ q ,- q 的点电荷，AB
解：如题 7.3.4 图所示
(1) 在带电直线上取线元 dx ，其上电量 dq 在 P 点产生场强为 dEP
1 4π 0
dx (a x)2
EP
dE P
4π 0
l 2 l 2
dx (a x)2
4π 0
[ a
1
l
1 a
《静电场》同步作业2库仑定律Word版带答案
作业2 库仑定律一、选择题(每小题5分，共50分)1.关于对元电荷的理解，下列说法正确的是( )A .元电荷就是电子B .元电荷就是质子C .元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D .元电荷是带电荷量最小的带电粒子答案:C2.关于库仑定律的公式221r Q Q k F ，下列说法中正确的是( )A .当真空中两个电荷间距离r →∞时，它们间的静电力F →0B .当真空中两个电荷间距离r →0时，它们间的静电力F →∞C .当两个电荷间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了D .当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 答案:AD3.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是( )A .每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B .保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C .使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的21 D .保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的21 答案:AD4.两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a 和b ，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F .现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C 先与a 球接触，再与b 球接触后移去，则a 、b 两球间静电力大小变为( )A .F 21B .F 83C .F 41D .F 81答案:D5.如图所示，两根细线拴着两个质量相同的小球A 、B ，上、下两根细线中的拉力分别是T A 、T B ，现在使A 、B 带同种电荷，此时上、下细线受力分别为T A ′、T B ′，则( )A .T A ′=T A ，TB ′>T B B .T A ′=T A ，T B ′<T BC .T A ′<T A ，T B ′>T BD .T A ′>T A ，T B ′<T B答案:A6.两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘细线悬挂后，由于静电斥力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角а1和а2，且两球处于同一水平线上，如图所示，а1=а2，则下列关系正确的是( )A .q 1一定等于q 2B .m 1一定等于m 2C .一定满足2211m q m q =D .一定同时满足q 1=q 2，m 1=m 2答案:B7.固定的A 和B 两个点电荷都带正电，相距8cm 今将第三个点电荷C 放在A 与B 连线上，A 的内侧距A2cm 处，C 恰好处于静止状态,则必有( )A .C 应带正电，且31q q B A = B .C 应带负电，且91q q B A = C .C 带电可正可负，且91q q B A = D .C 带电可正可负，且31q q B A = 答案:C8.两个点电荷，电荷量分别为q A =4×10-9C ，q B =-9×10-9，两者固定于距离为20cm 的a 和b两点上今有一个点电荷放在a 与b 连线上并处于静止不动，则该点电荷所处的位置是( )A .距a 点外侧40cm 处B .距a 点内侧8cm 处C .距b 点外侧20cm 处D .无法确定答案:A9.在光滑且绝缘的水平面上，有两个金属小球A 、B ，它们用一绝缘的轻弹簧相连，如图所示在A 、B 带有等量同种电荷后，弹簧伸长x 1时小球平衡如果小球A 、B 带电荷量加倍，它们重新平衡时弹簧伸长为x 2，则x 1和x 2的关系为( )A .x 2=2x 1B .x 2=4x 1C .x 2<4x 1D .x 2>4x 1答案:C10.如图所示，墙壁上的Q 处有一固定的质点A ，在Q 上方P 点用绝缘丝线悬挂另一质量的小球B ，A 、B 带同种电荷后而使悬线与竖直方向成β角.由于漏电使带电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对P 点的拉力大小()A .保持不变B .先变小后变大C .逐渐减小D .逐渐增大答案:A二、填空题(每空4分，共24分)11.两个相同的金属小球，带电荷量之比为1:7，相距为r ，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力变为原来的______答案:71679或 12.光滑绝缘水平面上有两个带电小球A 、B ，相距为L ，A 球质量为m .A 、B 两球由静止开始释放，释放时，A 、B 的加速度分别为a 和4a ，经时间t ，B 的速度为v ，加速度为a ，则此时A 的速度为______，加速度为______.此过程中电场力做的功为______答案:2mv 325;a 41;v 41 13.真空中有两个点电荷，带电荷量分别为q 1=5×10-3，q 2=-2×10-2C ，它们相距15cm ，现引入第三个点电荷则它的带电荷量应为______，放在______位置才能使三个点电荷都处于静止状态答案:-2×10-2C ;在q 1,q 2的连线上，且在q 1的外侧15cm 处三、计算题(每小题13分，共26分)14.如图所示，A 、B 是带等量同种电荷的小球，A 固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上，B 平衡于绝缘的倾角为30°的光滑斜面上时，恰与A等高，若B 的质量为g 330，则B 带电荷量是多少?(g 取10m /s 2)答案:如图所示，小球B 受三个力而平衡︒=∴mgtan30F 库①据库仑定律得22)hcot30(q k F ︒=库② 由①②得C 100.1C 31010100.9331010330hcot30k mgtan30q 6293---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=︒•︒=15.两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有一个质量为m 、带电荷量为Q 的相同小球，如图所示.现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多大时，小球的速度达到最大值?答案:如图所示，小球在三个力作用下先做加速度减小的变加速运动，当a =0时，速度达最大.此时，︒mgtan45F 库①由库仑定律得22rQ k F =库 由①、②得 mg kQ r 2=。
真空中的静电场(含答案,大学物理作业,考研真题)
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第十章 真空中的静电场（3）
一 、选择题 1、静电场中某点电势的数值等于 (A)正试验电荷 q0 置于该点时具有的电势能； (B) 把正试验电荷 q0 从该点移到电势零点处电场力所作的功； (C) 把单位正电荷从该点移到电势零点处电场力所作的功
(D)把单位正电荷从该点移到电势零点处外力所作的功。
P(x,0) xx
[
]
3、（2010 年北京科技大学）两个带有等量同号电荷，形状相同的金属小球１和２，相互
作用力为 F，它们之间的距离远大于小球本身直径．现在用一个带有绝缘柄的原来不带电的相
同金属小球３去和小球１接触，再和小球２接触，然后移去．这样小球１和２之间的作用力变
为：
(A) F/2；
(B) F/4；
S1
S2
S3
3、（2012 年北京科技大学）两个平行的“无限大”均
+σ +2σ
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：
EA
EB
A
B
C
EC
3
三 、计算题 1、两个无限长同轴圆柱面，半径分别为 R1 和 R2（R2>R1），带有等值异号电荷，每单位长 度的电量为λ（即电荷线密度）。试分别求（1）r < R1，（2）r > R2，（3）R1< r<R2 时，离轴线 为 r 处之电场强度。
若将 q 移至 B 点，则：
（A）、S 面上的总电通量改变，P 点的场强不变； （B）、S 面上的总电通量不变，P 点的场强改变；
P· S B·
q·
（C）、S 面上的总电通量和 P 点的场强都不变； （D）、S 面上的总电通量和 P 点的场强都改变。
静电场(二)作业解答
E2 q
q
4 0
(1 r
1) R
与外球壳带电量无关！
1. 球对称模型的电场强度的计算 2. 电势差的计算
3. 真空中有一点电荷Q，在与它相距为r 的a点处有一试验电荷q. 现使试验电荷q 从a点沿半圆弧轨道运动到b点，如图所 示，则电场力对q 做功为 [ D ]
(A)
Qq r 2 (B)
s 0
i
dxi
0 a
s 0 dx
s 0
a
方向由圆心指向缝隙
2. 点电荷电场强度的计算
三、计算题
1．正电荷均匀分布在半径为R的球
1
2
形体积中（如图），电荷体密度为r，
求球内a点和球外b点的电势差。
解：
1区 2区 U ab
ab44Errd22ElE 12rRarQE0V01drr34r0RRr0b3E34r2drr3E62Er10
rr 3 0
点）。
解： 吹前 r1
E
Q
40 R 2
+Q 高斯球面
U
Q
4 0
R
吹后
+Q
吹后求内区！
r2
E1 E2 1.带电球面，内外区电场
R
强度的计算
高斯球面
2.带电球面，内外区电势 的计算
E1 0
U
r2 R
E1
dr
E r2 2
dr
Q 4πε0r2
内区是等势体
5. 一均匀静电场，电场强度 E (400i 600 j ) V/ m，则点a
一.选择题:
1. 某电场的电力线分布情况如图所示。 一负电荷从 M 点移到 N 点。有人根据 这个图作出下列几点结论，其中哪点
大学物理静电场作业(二)习题与解答
1、如图所示, 把单位正电荷从一对等量异号电荷的连线中点, 沿任意路径移到无穷远处时,电场力作功为__0__。
2、在点电荷Q 旁作一高斯面S ，包围Q ，在S 面外再引入另一点电荷q ，则通过S 面的电通量有无变化？__不变化____。
S 面上各处的电场强度有无变化？____有变化_____。
3、电场力作功从该点移动到无穷远处则把试验电荷试验电荷势为以知静电场中某点的电C,103.0100v,-80⨯=-q-3.0×10-6J4、如图所示的电场分布，则A 点的电势比B 点的电势____高__（填高、低、相等）5、两个同心的球面半径分别为R 1和R 2(R 1 < R 2)，带电量分别为q 1和q 2 , 则在小球面内 距球心为 r 1处一点的电势为______________，在两球面之间距球心为 r 2处一点的电势为_______________。
20212201202121014)11(44)11(4R qq R r q R q q R R q πεπεπεπε++-++-6、已知一带电细杆，杆长为l ，其线电荷密度为λ = cx ，其中c 为常数。
试求距杆右端距离为a 的P 点电势。
O+q qA B。
。
Eϖ考虑杆上坐标为x 的一小块d x d x 在P 点产生的电势为x a l xdxc x a l dx dU -+=-+=00441πελπε 求上式的积分,得P 点上的电势为])ln()[(44000l a a l a l c x a l xdx c U l -++=-+=⎰πεπε7、求均匀带电圆环轴线上任一点P 处的电场强度（圆环半径为R ，带电量为Q ）22022223/222001d d d 4 d 01d 44()x x qq E R xE QxE E E R x R x R x πεπεπε⊥=+=∴====+++⎰⎰⎰在圆环上任取电荷元，则，由对称性知，8、在半径为R 1、电荷体密度为ρ的均匀带电球体中挖去一半径为R 2, 的球形空腔, 空腔的中心为O ’ , 球心与空腔的中心的距离OO ’为a , 求空腔内任一点的电场强度E 。
2024版高考物理一轮复习专题基础练专题八静电场考点2电场能的性质作业课件
【关键】只有电场力做功,参与转化的能量只有动能和电势能。
可知,电荷从x1运动到x4的过程中电势能先减小后增大,故动能先增大后减小,选项C正确。电荷在x2和x4两点处电
势能相等,则电荷从x1运动到x2和从x1运动到x4过程中电势能的变化量相等,由W=-ΔEp可知电场力做的功相等,故
(2)C点电荷:移动过程中,EAC减小,C点的场强减小,C点电荷受到的电场力F=qEC减小,B错。
(3)A点电荷:B、C、D处电荷在OA及其延长线上的点的合场强方向均沿OA方向,正电荷沿电场方向移动过程中,
电场力做正功,C错。
(4)O点与A点电势:A点电荷移动到无穷远处后,由于A点距B、C、D各点的距离均大于O点距B、C、D各点的距离,
力做功与路径无关,取决于电势差,图中d、g并不在同一条等势线上,因此电场力做功不为零,故选项D错误。
经典3+2
5. [2022江苏卷]如图所示,正方形ABCD的四个顶点各固定一个带正电的点电荷,电荷量相等,O点为正方形的中心。
现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动,则
A.在移动过程中,O点电场强度变小
故A点电势小于O点电势,D对。
经典3+2
6. [多选][2020全国Ⅲ卷]如图,∠M是锐角三角形PMN最大的内角,电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点。下列说法
正确的是
A.沿MN边,从M点到N点,电场强度的大小逐渐增大
B.沿MN边,从M点到N点,电势先增大后减小
C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大
把这个电荷从B点移动到C点,静电力做的功为2.4×10-7 J。已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,下列说法正确的
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电势 U r
E外 d r
(3)金属球的电势
U
R
R'
R
E内 dr E外 dr
R'
R'
Qdr Qdr 2 R ' 4 π r 2 4π 0 r r 0
Q 1 r 1 ( ) 4π 0 r R R'
4. 两层均匀电介质充满圆柱形电容器相对介电常数分别为εr1和ε r2， 设沿轴线单位长度上内外圆筒带电量分别为+λ和- λ ，求(1)两层介质 中的场强和电位移矢量；(2) 内外筒间的电势差；(3)此电容器单位长度 的电容。 解(1)选半径为r，长为h的同轴圆柱面为高斯面
DdS q
Q0 4 πr 2
E1
4π 0 r r 2
Q0
( R1 r R)
Q0 E2 4π 0 r 2
2 2
R R (2) U R E R dl R E1dr R E2dr
1 1
Q0 4π 0 r
1 1 Q0 1 1 R1 R 4π 0 R R2
U q 4π 0 R2 q 4π 0 R2 0
3.在 半径为R的金属之外有一层半径为R’的均匀介质层，设电介质的 相对介电常数为 r ，金属球带电 Q．试求： (1)电介质内、外的场强；(2)电介质层内、外的电势；(3)金属球的电势．
解: 利用有介质时的高斯定理 (1)介质内 介质外
(3)
Q0 C U 1 1 R1 R
4π 0 r 1 1 r R R2
(4)
R1 R2 1 1 2 2 2 We E dV 0 r E1 4πr dr 0 E2 2 4πr 2 dr V 2 R1 2 R 2 Q0 2 1 1 Q0 2 1 1 8π 0 r R1 R 8π 0 R R2
S
D 2 rh h D 2 r
E2 D
E1 0 r1 2ห้องสมุดไป่ตู้ 0 r1r
D
(2)
0 r 2
2 0 r 2 r
U
R3
R1
R2 R3 E dl E1dr E2 dr
R1 R2
R3 R2 ln ln 2 0 r1 R1 2 0 r 2 R2
大学物理大作业 (七)
静电场(二)
一 、选择题
DDCBB BDACB ABCCB
-q
Q 2S
二 、填空题
1. 2. 3. 4. 5. Q+q
Q S
相等 1 0 rU 2 2 2:1
不相等
d2
1:2
1. 半径为R的导体球原不带电，在离球心为b的地方，放一电量为 q 的点电荷（b>R）,如图所示，求 (1) 取无穷远为电势零点，导体球的 电势为多少？ (2) 弱将导体球接地，球上的静电荷 为多少？
( R r R ') 场强
D dS q
S
(r R ')
场强
Qr Qr D , E外 3 4πr 4π 0 r 3
Qr Qr D , E内 3 4πr 4π 0 r r 3
Q （2）介质外 4π 0 r ( R r R ') 介质内 电势 U E内 dr E外 dr r r Q 1 r 1 q 1 Q ( ) ( R ') 4π 0 r r R' 4π 0 r r 4π 0 R '
解:(1)由于静电感应，导体球表面会感应出+Q和-Q。静电平衡时 导体球为等势体，所以 Q Q q q U Uo 4 0 R 4 0 R 4 0b 4 0b (2)接地后，+Q导入地下，导体球表面上只剩-Q，导体球电势为0，
Q q 0 4 0 R 4 0b
(3)
Q C Uh
R3 R2 ln ln 2 0 r1 R1 2 0 r 2 R2 2 0 r1 r 2
R3 R2 r 2 ln r1 ln R1 R2
解(1)选半径为r的同心球面为高斯面
D dS q
S
D
( R1 r R)
Q R q b
所以导体球接地后，球上的净电荷为
R q b
2.两个半径分别为R1和R2的同心薄金属球壳，现给内球壳带电+q， 试计算：(1)外球壳上的电荷分布及电势大小； (2)先把外球壳接地，然后断开接地线重新绝缘，此时外球壳的电 荷分布及电势。
解: (1)内球带电 q ；球壳内表面带电则为 q ,外表面带电为 q ， 且均匀分布，其电势 qdr q U E dr R2 R2 4π r 2 4π 0 R 0 (2)外壳接地时，外表面电荷 q入地，外表面不带电，内表面电荷仍 为 q ．所以球壳电势由内球 q 与内表面 q 产生：