高中物理专题-电场力

1专题1电场力电场的力的性质知识点一、电荷及电荷守恒定律1．元电荷、点电荷(1)元电荷：e＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。2．静电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。3．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它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)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。知识点二、库仑定律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正比，与它们的距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。2．表达式：F＝kq1q2r2，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫静电力常量。3．适用条件：真空中的点电荷。知识点三、电场强度、点电荷的场强1．定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。2．定义式：E＝Fq。单位：N/C或V/m3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E＝kQr2。4．方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电2场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。电场强度的三个计算公式知识点四、电场线1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。2.库仑定律的理解及应用1．库仑定律的理解(1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小。(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。(3)由公式F＝kq1q2r2可以看出，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当q1＝q2时，F最大。2．库仑定律的应用库仑定律与力学的综合应用问题，解决的思路与解决力学问题的方法、思路是相同的，只是在原来受力的基础上多了库仑力。但需注意库仑力的特点，带电体间距离发生变化时，库仑力也要发生变化，要分析力与运动的相互影响。1．[库仑定律的理解]如图1所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与3b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l，l为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷，电荷量的绝对值均为Q，那么，a、b之间的万有引力F1与库仑力F2为()图1A．F1＝Gm2l2，F2＝kQ2l2B．F1≠Gm2l2，F2≠kQ2l2C．F1≠Gm2l2，F2＝kQ2l2D．F1＝Gm2l2，F2≠kQ2l22．[库仑定律和电荷守恒定律的应用]两个分别带有电荷量－Q和＋5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为()A.5F16B.F5C.4F5D.16F53.[库仑力作用下带电体的平衡问题](多选)如图2所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点OB移到OA点固定。两球接触后分开，平衡时距离为0.12m。已测得每个小球质量是8.0×10－4kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g＝10m/s2，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，则()图2A．两球所带电荷量相等B．A球所受的静电力为1.0×10－2NC．B球所带的电荷量为46×10－8CD．A、B两球连线中点处的电场强度为04解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤第Ι卷[来源:学。一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）1．带正电的粒子在某电场中仅受电场力作用，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．两个带等量负电的点电荷形成D．两个带不等量负电的点电荷形成2.在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的可看作质点的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示．现让小球A、B、C都带电荷量为Q的正电荷，让小球D带电荷量为q的负电荷，若四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()A.13B.33C．3D.3[来源:学.科.网Z.X.X.K]3．如图所示，A、B、C三个小球（可视为质点）的质量分别为m、2m、3m，B小球带负电，电荷量为q，A、C两小球不带电（不考虑小球间的静电感应），不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E，以下说法正确的是（）A.静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mgEqB.静止时，A、B两小球间细线的拉力为5mgEq5C.剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为3qED.剪断O点与A小球间细线的瞬间，A、B两小球间细线的拉力为6qE4．如图所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，A、B、C为垂直于圆环平面的中心轴上的三个点，且BC＝2AO＝2OB＝2R，当在C处放置一点电荷时(不影响圆环的电荷分布情况，整个装置位于真空中)，B点的电场强度恰好为零，则由此可得A点的电场强度大小为()A.224kQRB.25216kQRC.23216kQRD.222kQR5.如图所示，直角坐标系的y轴上的两点A(0，r)，B(0，－r)各放置着电量均为＋Q的点电荷，则其在x轴上的四个点O(0,0)，a(r,0)，b(2r,0)，c(3r,0)中所激发的电场场强最大的是()A.O点B.a点C.b点D.c点6．如图所示，等量异种点电荷A、B固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与AB的中垂线重合，C、D是绝缘杆上的两点，ACBD构成一个正方形．一带负电的小球(可视为点电荷)，套在绝缘杆上自C点无初速度释放，由C运动到D的过程中，下列说法正确的是()A．小球的速度先减小后增大6B．小球的速度先增大后减小C．杆对小球的作用力先减小后增大D．杆对小球的作用力先增大后减小7.如图所示，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的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc.则()A．aaabac，vavcvbB．aaabac，vbvcva[来源:Zxxk.Com]C．abacaa，vbvcvaD．abacaa，vavcvb8．在地面附近，存在着两个有边界的理想电场，边界AB将该空间分成上、下两个区域Ⅰ、Ⅱ，区域Ⅰ中有竖直向上的匀强电场，区域Ⅱ中有竖直向下的匀强电场，两区域电场强度大小相等，在区域Ⅰ中的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带电小球，小球穿过边界AB时的速度为v0，进入区域Ⅱ到达M点时速度刚好为零，如图所示．已知此过程中小球在区域Ⅱ中运动的时间是在区域Ⅰ中运动时间的2倍，已知重力加速度为g，不计空气阻力，以下说法正确的是()A．小球带正电B．电场强度大小为3mgqC．P点距边界AB的距离为208vgD．若边界AB处电势为零，则M点电势为－2034mvq7第Ⅱ卷[来源:学。科。网Z。X。X。K]二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）9．如图，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L＝2.0m．若将电荷量均为q＝＋2.0×10－6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C点的电场强度的大小和方向．10．如图，空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按E＝kx分布(x是轴上某点到O点的距离)，k＝3mgqL。x轴上，有一长为L的绝缘细线连接A、B两个小球，两球质量均为m，B球带负电，带电荷量为q，A球距O点的距离为L。两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用。(1)求A球的带电荷量qA；[来源:学.科.网](2)剪断细线后，求B球的最大速度vm。[来源:学科网ZXXK]811．如图所示，在倾角为α的足够长光滑斜面上放置两个质量分别为2m和m的带电小球A和B(均可视为质点)，它们相距为L，两球同时由静止开始释放时，B球的初始加速度恰好等于零．经过一段时间后，当两球距离为L′时，A、B的加速度大小之比为a1∶a2＝11∶5(静电力常量为k)．(1)若B球带正电荷且电荷量为q，求A球所带电荷量Q及电性；(2)求L′与L之比．912．在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1（未知），该点电荷的电荷量为Q，且只考虑该点电荷在第一象限内产生电场；第二象限内有水平向右的匀强电场E2（未知）；第四象限内有大小为202kQx，方向按图乙周期性变化的电场E3，以水平向右为正方向，变化周期308mxTkQq。一质量为m，电荷量为+q的离子从（-x0，x0）点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动。以离子到达x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力。求：(1)离子在第一象限运动时速度大小和第二象限电场E2的大小；(2)当t=2T时，离子的速度；(3)当t=nT时，离子的x轴坐标。（...321、、n）x0-x0OyxE3E1E2O202kQx202kQxE3tT2T23T甲乙（-x0，x0）10专题1答案：1.D2.D3.ACDI卷：1.BCD2.D3.AC4.B5.B6.D7.D8.BCDII卷：9.【答案】(1)9.0×10－3N(2)7.8×103N/C方向：沿y轴正方向(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等，均为E1＝③A、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为E＝2E1cos30°④由③④式并代入数据得E＝7.8×103N/C⑤场强E的方向沿y轴正向。10.【答案】(1)－4q(2)(2)当B球下落速度达到最大时，B球距O点距离为x0mg＝qE＝qx0解得：x0＝3L学科网运动过程中，电场力大小线性变化，所以由动能定理得：mgL－qL＝－0q＝＝mg解得：vm＝1111.【答案】(1)带正电(2)3∶2【解析】(1)对B球分析可知，其受沿斜面向上的库仑力作用，因B球带正电荷，所以A球也带正电荷．初始时B球沿斜面方向所受合力为零，则有F－mgsinα＝0，又F＝，解得Q＝[来源:学.科.网Z.X.X.K][来源:学科网]12.【答案】(1),(2)(3)[(4n+1)x0，](2)离子进入第四象限后，在水平方向上，有：12所以此时离子的合速度：方向：与水平方向成角斜向下，（3）离子在第四象限中运动时，y方向上做匀速直线运动，x方向上前半个周期向右匀加速运动，后半个周期向右匀减速运动直到速度为0；每个周期向右运动的平均速度，则nT时离子离O点水平方向的位移为：纵坐标y=-v0•nT＝所以nT时刻离子的坐标为[(4n+1)x0，]（n=1、2、3…）