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哈密石油高级中学物理杨辅贵1/15选修3-1第一章静电场一静电感应问题1描述：把导体放入一电场后，导体两端表面出现等量异种电荷2核心：电场力作用下电荷的定向移动；势能最低原理3关键：静电力、势能最低理解：导体中有可以自由移动的电荷，金属导体中是自由电子，电解液中是正负离子，这些自由电荷在做无规则的热运动。由于正负电荷量相等，宏观上导体对外不显电性。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。因此当把导体放入电场中，导体中的自由电荷在电场力的作用下开始定向移动。金属导体中的自由电子在电场力作用下向一端定向移动，导致该端聚集多余的电荷而带负电，另一端缺少电子而带正电荷，且两端的正负电荷相等。针对训练：1绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图所示，现使b球带电，则()A．a、b之间不发生相互作用B．b将吸引a，吸在一起不分开C．b立即把a排斥开D．b先吸引a，接触后又把a排斥开2如图所示，A、B为两个相互接触的、用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法中正确的是()A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍然张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍然张开D．先把A、B分开，再把C移去，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合3感应起电和摩擦起电都能使物体带电，关于这两种使物体带电的过程，下列说法中正确的是()A．感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分B．感应起电是电荷从一个物体转移到另一个物体C．感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体D．摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体4如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是()A．只有M端验电箔张开B．只有N端验电箔张开C．两端的验电箔都张开D．两端的验电箔都不张开5使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列4个图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是()哈密石油高级中学物理杨辅贵2/156如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()A．A端金箔张开，B端金箔闭合B．用手接触枕形导体，A端金箔张开，B端金箔闭合C．用手接触枕形导体，后将手和C分别移走，两对金箔均张开D．选项C中两对金箔带同种电荷二静电平衡问题1描述：计算处于电场中导体内部某点处感应电荷产生的场强等2核心：电场的叠加3关键：导体内部合场强处处为零；导体是等势体，表面是等势面理解：当把金属导体放入电场中后，首先发生静电感应现象，在导体内部自由电子逆着外电场电场线定向移动，导体两端会出现等量异种电荷，把导体两端出现的电荷称之为感应电荷。但是这种现象不会持续下去，因为感应电荷也会产生电场。随着感应电荷的增多，感应电荷产生的电场也逐渐增强，而且感应电荷产生的电场与外电场方向相反。当感应电荷产生的电场场强与外电场场强等大时，两种电场的矢量和为零，即导体内部合场强为零，此时导体内部的自由电子不再定向移动，导体内没有净电荷，称之为静电平衡。当导体处于静电平衡状态时，如果把电荷在导体内部移动，电场力的功为零，所以导体内各点的电势相同。此时导体的特点是：内部场强处处为零，整个导体是一个等势体，表面是一个等势面。规定无穷远处电势为零（大地电势为零），如果外电场是由孤立正电荷产生的，那么导体的电势高于零；如果外电场是由孤立的负电荷产生的，那么导体的电势低于零。此类问题一般要求计算感应电荷在导体内某点产生的场强，解答时直接采用计算外部电场在导体中该点的场强并取反向即可。针对训练：1对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是()A．导体内部既无正电荷，又无负电荷B．导体内部和外表面处的电场均为零C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果2如图所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？3如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度．哈密石油高级中学物理杨辅贵3/154如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q的电场)，从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中()A．小球做匀速直线运动B．小球先做减速运动，后做加速运动C．小球的电势能保持不变D．静电力对小球所做的功为零5如图所示，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线．(用实线表示，要求严格作图)三电荷的平衡问题1描述：三个自由点电荷静止于光滑、绝缘的水平面上，且排列为一线；空间固定两点电荷，引入第三个点电荷且静止；一带电小球用绝缘丝线悬挂并处于匀强电场中。2核心：合力为零3关键：合力为零，自由电荷处合场强为零；口诀“三点共线，两大夹小，两同夹异”理解：电荷的平衡问题是指电荷受力平衡，即所受的合外力为零。有单个带电体的受力平衡，也有多个带电体的受力平衡。单个带电体受力平衡时，首先以此带电体为对象进行受力分析，之后进行力的合成与分解，保证合外力为零即可。多个带电体平衡时，需要注意灵活应用隔离法和整体法。此类问题的解决中受力分析、整体法隔离法和力的合成与分解是关键。针对训练：1如图所示，三个自由点电荷q1、q2、q3在一条直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，点电荷静止，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比q1∶q2∶q3为()A．(－9)∶4∶(－36)B．9∶4∶36C．(－3)∶2∶(－6)D．3∶2∶62如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的小球A，在Q的正上方P点用绝缘线悬挂一个小球B，A、B两小球因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角．由于漏电，A、B两小球的电荷量逐渐减小，悬线与竖直方向夹角θ逐渐减少，则在漏完电之前，拉力的大小将()A．保持不变B．先变小后变大C．逐渐变小D．逐渐变大3如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡状态，此时悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q2/q1为()A．2B．3C．23D．334如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的带正电的小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，则A、B两球间的距离是．哈密石油高级中学物理杨辅贵4/15四电场线的应用问题1描述：给出一根或一组电场线（或指明某个典型电场），要求判断某个/些物理量或状态2核心：电场线特点3关键：灵活应用电场线特点及力与运动的关系理解：电场线是形象描述电场的虚构的一组曲线。电场线的特点：1疏密表示电场的强弱，电场线越密的地方电场越强，越疏的地方电场越弱。值得注意的是在电场中，没有画电场线的地方不表示电场强度为零。2曲线上切线方向表示该处电场的方向（电场强度的方向）。3电场线是认为想象的，并不真实存在。4电场线不是电荷的运动轨迹。5顺着电场线电势降低，而且降低的最快。6电场线从电势高的等势线指向电势低的等势线。除电场线特点外，还需要熟练记忆、理解各种典型电场及其电场线分布特点。下面的二级结论对题目的解答很有帮助，需要熟练记忆和应用：1顺着电场线移动正电荷电场力做正功，电荷电势能减小；顺着电场线移动负电荷电场力做负功，电荷电势能增大。2逆着电场线移动正电荷电场力做负功，电荷电势能增大；逆着电场线移动负电荷电场力做正功，电荷电势能减小。针对训练：1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φP和φQ，则()A．EPEQ，φPφQB．EPEQ，φPφQC．EPEQ，φPφQD．EPEQ，φPφQ2某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是()A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小3如图所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是()1A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关五等势线的应用问题1描述：给出一组等势面、电荷及其运动状态要求做出一些判定；给出几个点处的电势（隐含要自己做出等势面/线），要求做出一定的判定2核心：等势面特点3关键：灵活应用等势面特点理解：等势线是电场中电势相等点的连线，即等势线上的电势一定相等。等势线相当于等高线，哈密石油高级中学物理杨辅贵5/15正电荷在电场中的运动相当于重物在重力场中的运动，负电荷在电场中的运动恰好与重物在重力场中的运动相反。应用等势线解决问题时需要注意一下几点：1在等势线上移动任何电荷，电场力都不做功。2等量同种电荷在同一等势线上电势能相同，等量异种电荷在同一等势线上的电势能不同。3正电荷从高等势线向低等势线、负电荷从低等势线向高等势移动，电场力做正功。4同一电荷从某条等势线移动到其它等势线后再回到出发等势线上的过程中电场力的功为零。针对训练：1一带电粒子沿图中曲线穿过一匀强电场中的等势面，且四个等势面的电势关系满足φaφbφcφd，若不计粒子所受重力，则()A．粒子一定带正电B．粒子的运动是匀变速运动C．粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D．粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大2位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则()A．a点和b点的电场强度相同B．正电荷从c点移到d点，电场力做正功C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大3如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则()A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势4如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是()A．两粒子带同种电荷B．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等六电势大小的计算问题1描述：给定电场中某点的电势，计算另一点的电势2核心：UAB=φA-ΦB。EPA=qφA3关键：差法、线法、功法理解：电势的理解：静止的电荷仅在电场力的作用下会加速运动起来，其速度越来越大，动能也越来越大。显然有其它的能量通过电场力做功转化为电荷的动能，这种能量称之为电势能。如果规定无限远处或大地的电势能为零，那么电荷出发点处的电势能较高。类似于重力势能EP=mgh取决于重物本身mg和重力场中的位置h，位置越高（h越大），同一重物的重力势能越大。电荷的电势能取决于电荷本身（电荷量和电荷种类）和电场，即EP=qφ，φ即为电场中的“位置”，φ越大，在电场中的“位置越高”。以正电荷为例，显然电荷出发处的“