物理刷题库之静电场.docx
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物理刷题库之静电场
简单学习网课程讲义
学科:
物理
选修3-1第一章
静电场
制作:
Randy Orton
专题:
库仑定律
主要考点梳理
1、电荷守恒定律
电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
2、三种起电方式
摩擦起电、接触带电、感应起电
3、静电感应
带电体靠近导体时,由于电荷相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,另一端(远端)带同号电荷,这就是静电感应现象。
4、库仑定律:
真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
库仑定律研究的是电荷间的相互作用力,和我们学习过的万有引力在表达形式上很相似,式中的k叫静电力常量,大小是9.0×109,,单位是
,但真正需要记忆的不是数值本身,而是定律背后反映的物理情景。
易错小题考考你
题一
:
已知验电器带负电,把带负电的物体移近它,并用手指与验电器上的小球接触一下,然后移去带电体,这时验电器将()
A.带正电 B.带负电 C.不带电 D.以上三种都有可能
题二
:
半径均为R的两个相同的金属球,带有等量同种电荷Q,两球心相距3R,两金属球间的作用力为F,另有两个等量同种的点电荷,带电量也为Q,相距也是3R,两点电荷间的作用力为F’,则F:
F’可能是()
A.等于1B.大于1C.小于1D.不能确定
金题精讲
题一
:
如图所示,质量和电量分别为m1和m2,q1和q2的两球用绝缘丝线悬于同一点,静止后它们恰好位于同一水平面上,细线与竖直方向夹角分别为α、β,则()
A.
若m1=m2,q1 B.若m1=m2,q1 C.若q1=q2,m1>m2,则α>β D.q1、q2是否相等与α、β大小无关,且m1>m2,则α<β 题二 : 如图所示,三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。 a和c带正电,b带负电,a所带电量的大小比b的大。 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,这条有向线段应是() A.F1B.F2C.F3D.F4 题三 : 如图所示,完全相同的金属小球A和B带等量异号电荷,中间连接着一个轻质绝缘弹簧,放在光滑的水平面上,平衡时弹簧的压缩量为x0,现将不带电的与A、B完全相同的金属球C与A接触一下,然后拿走,重新平衡后弹簧的压缩量为() A.x=x0/2B.x>x0/2C.x 课后拓展练习 注: 此部分为老师根据本讲课程内容为大家精选的课下拓展题目,故不在课堂中讲解,请同学们课下自己练习并对照详解进行自测。 题一 : 在光滑绝缘的水平面上,相距一定的距离放有两个质量分别为m和2m的带电小球(可视为质点)A和B。 在t1=0时,同时将两球无初速释放,此时A球的加速度的大小为a;经一段时间后,在t2=t时B球的加速度也变为a。 若释放后两球在运动过程中并未接触且所带的电荷量都保持不变,则下列判断中正确的是() A.两个小球带的是同种电荷 B.两个小球带的是异种电荷 C.t2时刻两小球间的距离是t1时刻的 倍 D.t2时刻两小球间的距离是t1时刻的 倍 题二 : 两个完全相同的绝缘金属小球A、B,A球所带电荷量为+4Q,B球不带电。 现将B球与A球接触后,移至与A球距离为d处(d远远大于小球半径)。 已知静电力常量为k,则此时A、B两球之间相互作用库仑力的大小是() A. B. C. D. 题三 : 如图所示,三个完全相同的绝缘金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上,c球在 坐标系原点o上。 a和c带正电,b带负电,a所带电荷量比b所带电荷量少。 关于c受到a和b的静电力的合力方向,下列判断正确的是() A.从原点指向第Ⅰ象限B.从原点指向第Ⅱ象限 C.从原点指向第Ⅲ象限D.从原点指向第Ⅳ象限 题四 : 将原来相距较近的两个带同种电荷的小球同时由静止释放(小球放在光滑绝缘的水平面上),它们仅在相互间库仑力作用下的运动中() A.它们的相互作用力不断减少 B.它们的加速度之比不断减小 C.它们的动量之和不断增加 D.它们的动能之和不断增加 讲义参考答案 易错小题考考你 1.A2.C 金题精讲 1.D2.A3.C 课后拓展练习 1.BD 详解: 两球受库仑力大小相等: 在t1=0时,同时将两球无初速释放,此时A球的加速度大小为a,二球相互作用力为F1=ma= ;经过一段时间后,在t2=t时,B球的加速度大小也变为a,二球相互作用力为F2=2ma= 。 所以由于相互作用的库仑力变大,因此相对距离变小,说明二球吸引,为异种电荷,于是B正确;由 知, ,因此D正确。 2.C 详解: 两球接触后电荷发生转移,电荷量均分后都是+2Q,然后利用库仑定律求解即可。 3.D 详解: 在设a、b、c三个小球的带电荷量分别为qa、qb、qc,三角形的边长为r。 根据库仑定律可得a与c、b与c之间的电场力分别为: ,方向沿ac连线由a指向c。 ,方向沿bc连线由c指向b。 由于qa 4.AD 详解: 两个带同种电荷的小球之间存在库仑斥力,只在斥力的作用下二者远离,因此相互作用力减小,选项A正确。 二者的库仑斥力永远相等,二者的加速度之比永远等于二者质量的反比,故选项B错误。 两小球组成的系统合外力永远为零,因此系统的动量守恒,恒为零,故选项C错误。 斥力对二者不断做正功,二者的动能不断增加,故选项D正确。 专题: 场强 主要考点梳理 1.场强 描述电场强度的物理量,矢量,定义式为 ,单位是N/C。 难点: A.场源电荷与检验电荷; B.如果产生电场的场源为点电荷,则点电荷场强表达式为: 。 2.电场线 定性的描述电场的强弱,其疏密表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示正电荷在该点的受力方向。 3.电场强度 电场强度为矢量,根据矢量合成满足平行四边形法则,电场的叠加是最重要的题型之一。 4.匀强电场: 场强大小相等,方向处处相同的电场。 对于电场线的描述不能停留在纸面上,而应该深刻理解它的含义,在定性分析电场的过程中,有意识的应用场线方法对电场问题进行分析与处理,同时结合力学知识,强化场强的矢量意识。 金题精讲 题一 题面: 在如图所示的四种典型电场的情况中,电场中a、b两点的电场强度相同的是() b a O B 题二 题面: 如图所示,用绝缘轻质细线悬吊一质量为m、电荷量为q的小球,在空间施加一匀强电场,使小球保持静止时细线与竖直方向成θ角,则所加匀强电场的电场强度的最小值为() A.mgsinθ/qB.mgcosθ/q C.mgtanθ/qD.mgcotθ/q 题三 题面: 一负电荷从电场中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-时间图象如图甲所示。 则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的() 题四 题面: 如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一个点电荷,将质量为m,带电量为q的小球从圆弧管的水平直径一端A由静止释放。 小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为() A.E=mg/qB.E=2mg/q C.E=3mg/qD.E=4mg/q 题五 题面: 在静电场中a、b、c、d四点分别放一检验电荷,其电荷量可变,但很小,结果测出检验电荷所受电场力与电荷量的关系如图。 由图线可知() A.a、b、c、d四点不可能在同一电场线上 B.四点场强关系是Ec=Ea>Eb>Ed C.四点场强方向相同 D.以上答案都不对 课后拓展练习 题一 题面: 如图所示,在静止点电荷+Q所产生的电场中,有与+Q共面的A、B、C三点,且B、C处于以+Q为圆心的同一圆周上。 设A、B、C三点的电场强度大小分别为EA、EB、EC,电势分别为 ,则下列判断中正确的是( ) 题二 题面: A、B两个点电荷在真空中所产生的电场的电场线(方向未标出)如图所示。 图中C点位于两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称。 则下列说法中正确的是() A.这两个点电荷一定是等量异种电荷 B.这两个点电荷一定是等量同种电荷 C.C、D点的电势一定相等 D.C点的电场强度比D点的电场强度大 题三 题面: 在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷,电量大小都是q1,在b、d两个顶点上,各放一带负电的电荷,电量的大小都是q2,q1>q2。 已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示,它是() A.E1B.E2C.E3D.E4 讲义参考答案 金题精讲 1.ABD2.A3.C4.C5.BC 课后拓展练习 题一 答案: BD 详解: 离场源电荷越近,电场强度越大;由点电荷+Q产生的电场是向外发散的,离点电荷越近的电势越大。 题二 答案: ACD 详解: 由电场线分布的特征可知,产生电场的电荷一定是等量异种电荷,A正确,B不正确;C、D两点都在中垂线上,所以C正确;C点电场线的密度大,电场强度大,D正确。 题三 答案: B 详解: 如图,作出各点电荷在O点的电场强度(E)的示意向量。 设+q在O点产生的场强为Ea、Ec(方向如图),q在O点产生的场强为Eb、Ed(方向如图),则a、c两点的电荷在O点的合场强为E′,E′与b点(-q)在O点的场强Eb的合场强为 , 与d点(q)在O点的场强Ed的合场强为E(方向如图),故B项正确。 专题: 场强与电场线 主要考点梳理 1、知识点 作为矢量的场强,其叠加原理屡屡成为考查重点,而作为定性描述电场的电场线更是无数次的登录高考排行榜。 2、重点与难点分析 1.场强是矢量,多个场强的叠加必然满足平行四边形法则。 2.场强的公式表达多样,适用情况各异,在具体应用时如何区分,实战中如何更快、更准、更巧妙的和力学知识相结合,做到电力合一。 3.电场线的形象描述方便了我们了解电场,认识电场,而如何学会通过这些虚拟的线条看透电场,洞察规律,这才是考验的到来。 场强的定义式: 单位: N/C 点电荷电场的场强表达式: 匀强电场中各点场强方向大小均相同。 电场线的几点提示: 1.电场线不是电荷运动的轨迹 2.电场线的切线方向是正电荷的受力方向(负电荷受力的反方向) 3.电场线的疏密反应了电场的强弱(场强的大小) 金题精讲 题一 题面: 静电除尘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,若用粗黄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)() 题二 题面: 如图所示的实线为一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一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。 带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出正确判断的是() A.带电粒子所带电荷的符号 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的速度何处大 D.a、b两点所在处的场强大小 题三 题面: 如图所示,两个完全相同的金属小球a、b位于等边三角形的两个顶点上。 a带正电,b带负电,a所带电量的大小比b的大。 图中四条有向线段中的哪一条可以用来表示a、b两个小球在C处产生的场强() A.E1B.E2C.E3D.E4 题四 题面: 丝线Oa和Ob一端均系有质量为m的小球,另一端悬于O点,两球间也用丝线连接,且Oa=Ob=ab,现让a球带正电,b球带负电,且电荷量相等,整个装置置于水平方向的匀强电场中,这时ab连线张紧且两球静止。 若剪断连线Ob,并使两小球很快静止下来,则它们静止时可能构成的形状是图中的() 题五 题面: 如图所示,一绝缘细杆竖直立在水平向右的匀强电场中,电场强度为E,一质量为m的细环(带电量为 )套在细杆上,恰好可以匀速下滑,试求细环与细杆的动摩擦因数,如果要使细环以加速度 匀加速下滑,电场强度E'应为多大? 课后拓展练习 题一 题面: 如图所示,以O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两处时,在圆心O处产生的电场强度大小为E。 现改变a处点电荷的位置,使O点的电场强度改变,下列叙述正确的是( ) A.移至c处,O处的电场强度大小减半,方向沿Oe B.移至b处,O处的电场强度大小减半,方向沿Od C.移至e处,O处的电场强度大小减半,方向沿Oc D.移至f处,O处的电场强度大小不变,方向沿Oe 题二 题面: 两带电荷量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上电场强度大小E与x关系的是图( ) 题三 题面: 如图所示,电荷量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有( ) A.体中心、各面中心和各边中点 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 讲义参考答案 金题精讲 1.A 2.BCD 3.A 4.A 5.μ=0.5E'=E/2 课后拓展练习 题一 答案: C 详解: 改变a处点电荷的位置,移至c处,O处的电场强度减小,方向沿Oe,选项A错误;移至b处,O处的电场强度大小减半,方向垂直于cf方向,选项B错误,移至f处,O处的电场强度大小减半,方向沿Oe方向,选项D错误。 题二 答案: A 详解: 根据下图中两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出,连线的中点电场强度最小,但不为零,关于中点对称的两点电场强度大小相等,方向相同,所以两点电荷的连线上的电场强度先减小后增大,A项正确。 题三 答案: D 详解: 根据点电荷电场强度公式E= 及正方体的对称性可知正方体内中心点及各面的中心点处电场强度为零,故答案为D。 专题: 电势和电势差 主要考点梳理 1、知识点 (1)电势和电势差描述电场中能的性质 电势: ,单位: V(伏特) 定义: 单位正电荷在电场中具有的电势能的大小 电势差: 电荷在电场中A、B两点移动,电场力所做的功WAB与电量的比值: 单位: 伏特。 (2)电场中电势相等的点构成的面叫等势面,在同一等势面上任意两点间移动电荷,电场力不做功。 电场线总是与等势面垂直。 (3)电场力做功与电势能变化的关系 电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少,减少的电势能等于电场力所做的功;电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加,增加的电势能等于克服电场力所做的功。 其关系可以表示为: WAB=EpA-EpB 2、重点与难点分析 (1)电势和电势差既有联系,又有区别,电势的大小与势能零点选取有关,而电势差则是绝对的,与势能零点选取无关。 (2)电势和场强都是描述电场的物理量,但却是分别从力和能的角度进行了不同的阐述。 不能混为一谈。 (3)电势的概念看似与电场力做功紧密联系,而真正和电场力做功关系密切的其实是两点间的电势差,与路径无关。 (4)不仅可以通过电场线的疏密讨论电场的强弱,也可以通过电场线的箭头指向判定电势的高低,特别是常常利用等势线与电场线垂直这一特点解题。 金题精讲 题一: 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点的场强大小为Ea,方向与ab连线成60°角,b点的场强大小为Eb,方向与ab连线成30°角。 关于a、b两点场强大小Ea、Eb及电势 a、 b的关系,以下结论正确的是() A.Ea=3Eb, a> b B.Ea=3Eb, a< b C.Ea=Eb/3, a< b D.Ea= Eb, a< b 题二: 如图所示,圆O在匀强电场中,场强方向与圆O所在平面平行,带正电的微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则匀强电场的方向为() A.沿AB方向 B.沿AC方向 C.沿OC方向 D.沿BC方向 题三 : 如图,在真空中有两个等量异号点电荷q1和q2,MN为它们连线的中垂线,M为无穷远,N为连线中点,现将一正点电荷q3由N点沿NM移动到M点的过程中() A.q3的电势能逐渐减小 B.q3受到的电场力逐渐减小 C.N到M处的电势逐渐降低 D.电场力对q3不做功 题四: 图中实线为匀强电场的电场线,虚线代表等势面,且相邻等势面间电势差相等。 一负电荷在等势面A处动能为40J,运动到等势面C处动能为零,现取B为零势面,则当电荷的电势能为5J时的动能是____________J。 题五 : 匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,AB的长度为1m,D为AB的中点,如图所示。 已知电场线的方向平行于ΔABC所在平面,A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V。 设场强大小为E,一电量为1×10-6C的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W,则() A.W=8×10-6J,E>8V/m B.W=6×10-6J,E>6V/m C.W=8×10-6J,E≤8V/m D.W=6×10-6J,E≤6V/m 课后拓展练习 1: 等量带正电的点电荷的连线和其中垂线如图所示。 一个带负电的试探电荷,先从图中a点沿直线移到b点,再从b点沿直线移到c点,则( ) A.试探电荷所受电场力的方向一直不变 B.试探电荷所受电场力的大小一直增大 C.试探电荷的电势能一直减少 D.a、b、c三点的电势为: φa>φb>φc 2.如图所示,正点电荷Q产生的电场中,已知A、B间的电势差为U,现将电荷量为q的正点电荷从B移到A,则( ) A.外力克服电场力做功QU,电势能增加qU B.外力克服电场力做功qU,电势能增加QU C.外力克服电场力做功qU,电势能增加qU D.外力克服电场力做功QU,电势能减少QU 3.如图所示,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( ) A.C等势面的电势为5V B.匀强电场的场强为200V/m C.电子再次经过D等势面时,动能为10eV D.电子的运动是匀变速曲线运动 讲义参考答案 金题精讲 1.B2.C3.BD4.155.A 课后拓展练习 1.C 详解: 根据等量同种正点电荷电场线分布特点。 直线ab上某处电场强度有极大值,则选项A、B错误;因直线ab上电场强度方向向左,bc上电场强度方向向下,负试探电荷在直线ab上受到的电场力方向向右,从a点移到b点电场力做正功,电势能减少,负试探电荷在bc上受到的电场力方向向上,从b点移到c点电场力做正功,电势能减少,选项C正确;又沿着ab、bc方向电势升高,故选项D错误。 2.C 详解: 本题考查电场力做功的计算,电场力做功和电势能的变化关系等知识点。 根据顺着电场线的方向,电势依次降低,可知UBA<0,那么正点电荷从B移动到A过程中,电场力做功为W=qUBA<0,表示外力克服电场力做功qU,电场力做负功,则电荷的电势能增加qU。 3.B 解析: 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= 可得: E= V/m=200V/m,B正确;由EpC=φCq得: φC= =10V,A错误;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。 专题: 场强与电势差 主要考点梳理 1、知识点 场强与电势分别从电场的力和能两方面描述电场,下面列出了一组对比关系: 公式 E=U/d E=F/q 范围 只适用于匀强电场 适用于所有电场 意义 反应了场强与电势差的关系 反应了电场力的性质 方向 说明E的方向指电势降低最快的方向 E的方向与电荷受力方向相关 单位 V/m N/C 2、重点与难点 (1)公式繁多,使用公式解题的关键在于区分什么时候用什么公式,怎么用,而不是在纸上默写十遍二十遍,这是学习电学最重要的一点。 (2)电场线与等势线垂直特点,沿等势线移动电荷电场力不做功,这些最好的解题利器。 金题精讲 题一 题面: 某静电场的电场线分布如图所示,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 和 ,则() A.EP>EQ, > B.EP>EQ, < C.EP<EQ, > D.EP<EQ, < 题二 题面: 如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。 下列说法正确的是() A.AD两点间电势差UAD与AA'两点间电势差UAA'相等 B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功 C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电势能减小 D.带电的粒子从A点移到C'点,沿对角线AC'与沿路径A→B→B'→C'电场力做功相同 题三 题面: 如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有() A.φA>φB>φC B.EC>EB>EA C.UAB<UBC D.UAB=UBC 题四 题面: 匀强电场中有M、N、P三点,连成一个直角三角形,MN=4cm,MP=5cm,如图所示,把一个电量为-2×10-9C的检验电荷从M点移到N点,电场力做功8×10-9J,从M点移到P点电场力做功也是8×10-9J。 则匀强电场的方向由_____点指向_____点,电场强度大小为__________N/C。 题五 题面: 如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q,在x轴上C点有点电荷Q,且CO=OD,∠ADO=60°。 下列判断正确的是() A.O点电场强度为零 B.D点电场强度为零 C.若将点电荷q从O移向C,电势能增大 D.若将点电荷q从O移向C,电势能增大 题六 题面: 如图所示,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
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