高中物理学业水平考试物理讲义选修31 第一章 静电场.docx
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高中物理学业水平考试物理讲义选修31第一章静电场
知识内容
必考要求
电荷及其守恒定律
b
库仑定律
c
电场强度
c
电势能和电势
b
电势差
b
电容器的电容
b
带电粒子在电场中的运动
b
考点一 电荷及其守恒定律
1.电荷间的作用规律
同种电荷相互________,异种电荷相互________.(填“吸引”或“排斥”)
2.三种起电方式
(1)起电方式:
____________、____________、____________.
(2)带电实质:
物体带电的实质都是____________.
(3)说明:
摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体上;感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分.
3.电荷守恒定律
电荷既不会________,也不会________,它只能从一个物体________到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程中,电荷的总量____________.
4.电荷量与元电荷
(1)电荷量:
电荷的多少叫电荷量,单位:
________,符号:
________.
(2)元电荷:
最小的电荷量叫元电荷,其值为:
________.其他带电体的电荷量都是元电荷的__________.
(3)说明:
①电子、质子、正电子的电荷量与元电荷相同;②原子核中带正电的质子与核外带负电的电子数量一样多,所以整个原子对外界表现为电中性.
1.下面说法不正确的是( )
A.元电荷实质上是指电子或质子本身
B.带电体所带电荷量的最小值是1.6×10-19C
C.任何带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
D.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
2.(2016·浙江舟山中学期中)关于电现象,下列说法中不正确的是( )
A.感应起电是利用静电感应,使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
B.带电现象的本质是电子的转移,电中性物体得到多余电子就一定带负电,失去电子就一定带正电
C.摩擦起电是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷
D.当一种电荷出现时,必然有等量异种电荷出现,当一种电荷消失时,必然有等量异种电荷同时消失
图1
3.(2016·浙江宁波市慈溪中学期中)如图1所示,某次实验老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑,发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速的向空中散开,下列说法正确的是( )
A.锡箔屑被吸引过程会因为获得电子而带负电
B.锡箔屑被吸引过程有减速过程
C.最后锡箔屑散开主要是因为碰撞导致
D.散开时锡箔屑带正电
4.(2016·江山实验中学10月质检)使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的金属箔片张开,如图所示表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是( )
5.如图2所示,当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上电荷的移动情况是( )
图2
A.枕形金属导体中的正电荷向B端移动,负电荷不移动
B.枕形金属导体中的负电荷向A端移动,正电荷不移动
C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
考点二 库仑定律
1.点电荷及理想化方法
(1)定义:
物理学上把本身的线度比相互之间的距离__________的带电体叫做点电荷.
(2)说明:
点电荷是一种__________的物理模型;当带电体本身的________________对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷.
2.库仑扭秤实验
(1)库仑扭秤实验是通过悬丝____________比较静电力F大小的,实验结果发现静电力F与距离r的________成反比.
(2)库仑在实验中为研究F与q的关系,采用的是用两个__________的金属小球________电荷量________的方法,发现F与q1与q2的________成正比.
3.库仑定律的内容及适用条件
(1)内容:
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成________,与它们的距离的二次方成________,作用力的方向在它们的连线上.
(2)公式:
________________________,其中比例系数k叫做静电力常量,k=_______________.
(3)适用条件:
______________________.
1.若已知氢原子核外电子在离核为r0处受到的库仑力大小为F,则它在离核为4r0处受到的库仑力大小为( )
A.FB.FC.16FD.4F
2.关于库仑定律,下列说法中正确的是( )
A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体
B.根据F=k,当两电荷的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷大
C.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力
D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律
3.(2015~2016余杭、萧山、新登、昌化四校高二第二学期期中)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1,现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2,则F1与F2之比为( )
A.2∶1B.4∶1C.16∶1D.60∶1
4.(2016·浙江10月学考)如图3所示,质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方的绝缘柱上,其中O点与小球A的间距为l,O点与小球B的间距为l.当小球A平衡时,悬线与竖直方向夹角θ=30°.带电小球A、B均可视为点电荷,静电力常量为k,则( )
图3
A.A、B间库仑力大小为F=
B.A、B间库仑力大小为F=
C.细线拉力大小为FT=
D.细线拉力大小FT=mg
5.(2016·3月温州市普通高中选考科目模拟考试)两根长度均为L的绝缘细线分别系住质量相等、电荷量均为+Q的小球a、b,并悬挂在O点,当两个小球静止时,它们处在同一高度上,且两细线与竖直方向间夹角均为α=30°,如图4所示,静电力常量为k,则小球的质量为( )
图4
A.B.C.D.
6.(2015·浙江10月学考)如图5所示,一质量为m、电荷量为Q的小球A系在长为l的绝缘轻绳下端,另一电荷量也为Q的小球B位于悬挂点的正下方(A、B均视为点电荷),轻绳与竖直方向成30°角,小球A、B静止于同一高度.已知重力加速度为g,静电力常量为k,则两球间的静电力为( )
图5
A.B.
C.mgD.mg
7.如图6所示,直角三角形ABC中∠B=30°,且在A、B两点放置两点电荷QA、QB,测得在C处正点电荷所受静电力方向与AB平行向左,则A带________电,QA∶QB=________.
图6
考点三 电场强度
1.电场
电场的基本性质是它对放入其中的________有力的作用,这种力叫__________.电荷间的相互作用是通过________发生的.
2.试探电荷
________电荷是指用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷.试探电荷的电荷量和尺寸要足够小.
3.电场强度
(1)定义及公式:
试探电荷在电场中某个位置____________与它的________的比值叫电场强度.公式E=________,单位__________,符号为__________.
(2)物理意义:
表示电场的强弱和________.
(3)方向:
与在该点的正电荷所受静电力的方向________,与负电荷的受力方向________.
4.点电荷的电场及电场强度的叠加
(1)点电荷场强公式:
E=k,其中k是________________,Q是____________的电荷量.
(2)方向:
当Q为正电荷时,E的方向沿半径________;当Q为负电荷时,E的方向沿半径________.
(3)叠加场强是________,当空间存在多个点电荷产生的电场时,电场中某点的电场强度为各个点电荷________在该点产生的电场强度的__________.
5.电场线
(1)电场线的特点:
①电场线从正电荷或无限远出发,终止于__________或__________;
②电场线在电场中__________;
③在同一电场里,电场线越密的地方场强________;
④电场线上某点的____________表示该点的场强方向.
(2)几种典型电场的电场线分布.
6.匀强电场的特点
电场线是平行、等间距的直线,场强方向与电场线平行.
1.关于电场强度的概念,下列说法正确的是( )
A.由E=可知,某电场的场强E与F成正比,与q成反比
B.电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零
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.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
2.在电场中的A点放一个电荷量为q的试探电荷时,试探电荷受到的电场力为F,由此求得A点的场强大小为E.若在A点换一个电荷量为-2q的试探电荷时,则A点的电场强度( )
A.大小变为2E,方向与原来相同
B.大小变为2E,方向与原来相反
C.大小仍为E,方向与原来相同
D.大小仍为E,方向与原来相反
3.(2015·浙江1月学考)下列电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
4.如图7所示是带等量异种电荷的两平行金属板的电场线示意图,a、b和c三点分别代表电场中的三个不同位置,下列说法正确的是( )
图7
A.a和b的电场强度相同
B.a和c的电场强度相同
C.b和c的电场强度相同
D.两板周围的电场是匀强电场
5.某电场的电场线分布如图8所示,下列说法正确的是( )
图8
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度方向相同
6.(2016·浙江省台州市六校高二期末联考)一带负电荷的质点,只在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是减小的,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)( )
7.两个电荷量分别为Q1、Q2的点电荷周围的电场线分布如图9所示,由图可知( )
图9
A.Q1、Q2均带正电,且Q1>Q2
B.Q1、Q2均带负电,且Q1<Q2
C.Q1带正电,Q2带负电,且Q1>Q2
D.Q1带正电,Q2带负电,且Q1<Q2
8.如图10所示,P为某匀强电场中的一点,若在P点放一带电荷量为q的点电荷A,它受到的电场力大小为F,问:
图10
(1)P点电场强度E为多大?
(2)将点电荷A换成带电荷量为2q的点电荷B且仍置于P点,则B所受的电场力为多大?
(3)若P点不放任何电荷,则此时P处的电场强度又为多大?
考点四 电势能和电势
1.静电力做功的特点
(1)特点:
静电力做的功和路径________,只和初、末位置有关.
(2)静电力做功的计算方法.
①由公式____________计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=qEl,式中l为电荷初末位置在电场方向上的距离.
②由电势差的定义式计算,WAB=qUAB,对任何电场都适用.
2.电势能
(1)定义:
电荷在电场中具有的势能.
(2)电势能的相对性:
通常取无穷远处或大地表面为电势能的________.
3.电势
(1)定义式:
φA=____________(带
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