高二物理选修3-1 第一章静电场基本习题类型 ppt

静电场习题【例1】两个点电荷带有相等的电量，要求它们之间相距1m时的相互作用力等于1N，则每个电荷的电量是多少？等于电子电量的多少倍？[分析]根据库仑定律，由F、r即可计算出电量．[解]设每个电荷的电量为Q，间距r=1m，相互作用力F=1N．由库仑定律得这个电量与电子电量相比为即是电子电量的6.25×1013倍[说明]在宏观世界中，Q=1×10－5C，是一个不大的电量，但相比于微观世界中电子等粒子的带电量，这简直是一个巨大的“电的仓库”了．可见，电子电量（或元电荷）是一个极小的电量。【例2】两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的[][分析]设两小球的电量分别为q与7q，则原来相距r时的相互作用力由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分两种情况（1）两球电性相同．相互接触时两球电量平均分布、每球带电量（2）两球电性不同．相互接触时电荷先中和再平分，每球带电量[答]C、D[说明]（1）相同的球接触后电量平分，是库仑当年从直觉得出的结果，也是库仑实验中的一个重要的思想方法——依靠彼此接触达到改变电量的目的．（2）本题的计算渗透着电荷守恒的思想，即电荷不会创生也不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分传递到另一部分，电荷的总量保持不变．接触后再分开+Q+QQ21Q213.有两个半径为r的带电金属球中心相距为L(L=4r),对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）()A.带同种电荷时大于带异种电荷时B.带异种电荷时大于带同种电荷时C.带等量负电荷时大于带等量正电荷时D.大小与带电性质无关，只取决于电量QQL=4r•点电荷：+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++如果满足相互之间距离远大于带电体大小则带电体便可看做点电荷.库仑定律的适用是什么条件？ABLF=ma,2aA=aBa/2aABFF/L/aa/2原距L,现距多少?LL2/4.光滑水平面有A、B两个带电小球，A的质量是B的质量的2倍，将两球由静止释放，初始A的加速度为a,经过一段时间后，B的加速度也为a，此时，A的加速度为.5、如图1所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1∶q2∶q3为A．－9∶4∶－36B．9∶4∶36C．－3∶2∶－6D．3∶2∶6[分析]每个电荷所受静电力的合力为零，其电性不可能相同，只能是如图2所示两种情况．考虑q2的平衡：由r12∶r23=1∶2，据库仑定律得q3=4q1．考虑q1的平衡：由r12∶r13=1∶3，考虑电性后应为－9∶4∶－36或9∶－4∶36．只有A正确．[答]A．6、下列关于电场强度的两个表达式E=F/q和E=kQ/r2的说法正确的是（B）A、E=F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量B、E=F/q是电场强度的定义式，F是放入电场中电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电荷量，它适用于任何电场C、E=kQ/r2是真空中点电荷场强的计算式，当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0D、以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等7、在场强为E的匀强电场中，固定一个电量为Q的点电荷。以Q为圆心画一个圆，A、B为过圆心并平行于电场线的直径两个端点。C、D为过圆心并垂直电场线的直径的两个端点，如图所示。已知B点的电场强度为零，则A点的电场强度的大小是，方向为。AEDBCQ2E水平向右8、正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（C）ABCDPQPQPQPQ9.一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则()A.粒子带正电B.粒子加速度逐渐减小C.A点的场强大于B点场强D.粒子的速度不断减小答案:BCD10.如下图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为+q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线被拉紧.则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的哪几个(A)答案:A11、将一电量为q=2×10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A，电场力做功4×10-5J，求A点的电势。解:场外一点P的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从PA,电场力做的功PAEW点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.使用公式求某点的电势时，必须注意电势能与电荷量的正、负号12、如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用、、和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定：abccbacbbacbacbaEEEDCEEEBA....abcEA＋＋＋＋＋＋－－－－－－＋Q－Q13、如图所示，电容器的电容为C，两端电压U、电荷量Q。电容器充完电后，1）保持电键处于闭合状态，将两极板间距离增大，U、Q怎样变化？（Q减小）将两极板的正对面积减小，U、Q怎样变化？（Q减小）2）将电键断开，将两极板间距离增大，U、Q怎样变化？（U增大）将两极板的正对面积减小，U、Q怎样变化？（U增大）U不变Q不变14、两块平行的金属板A、B之间的电压是80V，一个电子以6.0×106m/s的速度从小孔C垂直A板进入电场，该电子能打在B板上吗？如果能打在B板上，它到达B板时的速度有多大？如果电源电压变为120V，情况又会怎样？解:①电子射入电场时具有的初动能:Ek==1.6×10-17J电子从A板到达B板需克服电场力做功:W=qU=1.3×10-17JEkW,可见电子能打在B板，②到达B板时的速度为v=③如果电源电压变为120V，则电子从A板到达B板需克服电场力做功：W’=qU=1.9×10-17J，这时EkW’,电子不能打在B板。15、在竖直平面内有水平向右、场强为E=1x104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止A点时悬线与竖直方向成370角，如图，若小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运动（取sin370=0.6，cos370=0.8）试求：（1）小球的带电量（2）小球动能的最小值解：（1）当小球静止于A点时,对小球受力如图由三角形知识得：qE=mgtan370所以得到：q=mgtan370/E代入数据得：q=3x10-5CAEGF合F（2）若小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运动则A点过圆心的对称点B点动能最小，此时重力与电场力的合力提供向心力JmvELvmFmgFk5.021,,37cos220所以而合合小结：用等效法处理带电体在重力场与电场中的运动1、题目类型：带电粒子受到恒定重力与恒定电场力及一个变化的拉力2、特点：电场力与重力做功都与路径无关，拉力不做功3、处理：重力场与电场的叠加场视为一个“等效重力场”“等效重力”为重力与电场力的合力G’“等效重力加速度”g’=G’/m“关键”最高点与最低点的确定4、优点：将非理想模型转化为理想模型将复杂问题变为简单问题16、一个带负电的小球，质量为M、电荷量为q。在一个如图所示的平行板电容器的右侧板边被竖直上抛，最后落在电容器左侧边同一高度处，若电容器极板是竖直放置，两板间距离为d，板间电压为U，求电荷能达到的最大高度及抛出时的初速度。V0解：小球在竖方向做竖直上抛运动则最大高度在水平方向上做初速度为0的匀加速运动gvtgvH0,220上升到最高点所用时间22)2(21)2(21tmdqUtad小结：等效法（一个曲线运动等效于两个直线运动）或者正交分解法处理带电粒子的复杂运动1、特点：带电粒子在匀强电场中受到恒定的电场力和恒定重力2、处理方法：将复杂运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动（一个曲线运动等效于两个直线运动）3、优点：将非理想模型转化为理想模型将复杂问题变为简单问题