高二物理培优提高讲义1电场(学生版)

电场一、电荷及其守恒定律1.电荷（1）物体带电：物体有了的性质，我们就说它带了电，或有了电荷．（2）两种电荷：①正电荷：所带的电荷叫作正电荷．②负电荷：所带的电荷叫作正电荷．③电荷间的相互作用：同种电荷相互，异种电荷相互．（3）物体带电的本质：①物质由原子构成，原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成．②在物体内部，原子核是相对固定的，内部的质子也不能随意移动，而电子比较容易受到外界的作用而脱离原子，所以起电过程中转移的都是．③物体由中性原子组成时，对外表现为不带电的状态，呈电中性；呈电中性的物体失去电子则带正电，得到电子则带负电．物体带电的实质是．A.仅有两个小球带同种电荷B.仅有三个小球带同种电荷C.，小球带同种电荷D.，小球带异种电荷如图所示，，，，为四个带电小球，球之间的作用分别为吸，斥，斥，吸，则（）12.三种起电方式（1）摩擦起电：①现象：两种不同物质相互摩擦时，分别带上不同种电荷；②本质：电荷并没有凭空产生，而是电子在两个物体间发生了转移；③说明：摩擦起电所带电荷种类，取决于两种物质的原子核对电子的束缚能力大小，所以同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带上不同种类的电荷．（2）接触起电：①现象：一个物体带电时，电荷之间会互相排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种起电方式称为接触起电．②中和：两个带等量异号电荷的物体，相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．③电荷分配原则：两个金属球完全相同，则接触后，电荷先求和再平分．（3）感应起电：①现象：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互作用，导体中的自由电荷会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．②本质：导体中的自由电荷在带电体的作用下在导体内部发生转移．③接地问题：导体与大地组成一个大的导体，则该导体为近端，带异种电荷，大地为远端．如图所示，用绝缘柱支持的导体2如图所示在绝缘支架上的导体3下列关于起电方式的说法正确的是（4A.摩擦起电说明电荷是可以创造的B.感应起电的过程中电荷总量不守恒C.接触起电的本质是物体的电子发生了转移D.等量的正、负电荷可以中和，说明电荷可以被消灭下列有关起电的说法正确的是（）5 A.先断开开关，再撤去甲球，则乙球带正电 B.先断开开关，再撤去甲球，则乙球带负电C.先撤去甲球，再断开开关，则乙球带正电D.先撤去甲球，再断开开关，则乙球带负电如图，将带正电的金属球甲靠近原先不带电的接地金属球乙，两球都放在绝缘支架上，下列说法正确的是（）63.电荷守恒定律电荷既不会创生，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．这个结论叫作电荷守恒定律．A.电荷守恒定律只适用于摩擦起电现象B.无论采用任何起电方式使物体带电都不是创造了电荷C.在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的D.在一定的条件下，一个系统内的等量的正负电荷可能同时传递给另一个系统，这并不违背电荷守恒定律以下有关电荷守恒定律的说法正确的是（）74.元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫电荷量（多简称为电量）用符号或表示，国际单位是库仑，简称库，用符号表示．（2）元电荷：电子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷量叫作元电荷，用符号表示．所有带电体的电荷量均为的整数倍．．（3）比荷：带电体的电荷量与其质量之比叫作比荷（又称荷质比）．比荷一般是针对电子等微观粒子而言的．例如，电子的比荷为．A.电子B.正电子C.质子D.电量的一种单位元电荷是（）85.验电器和静电计验电器静电计图示结构玻璃瓶内有两片金属箔片，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出验电器中的金属箔片换成指针，并用金属做外壳，指针的偏转角度可观察刻度线得知作用判断物体是否带电粗略测量两导体间的电势差（后面会学到）原理静电计是验电器通过改造得来的，原理相同，均根据同种电荷相斥原理来工作A.可能不带电B.一定带正电C.可能带负电D.一定带负电现有一带正电荷的验电器，当一金属球靠近验电器的小球时，验电器金属箔张角减小，则金属球（）9二、库仑定律1.点电荷当带电体间的距离比它们自身的线度大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略时，可以将带电体看作带电的点，称之为点电荷．2.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．这个规律叫作库仑定律，电荷间的作用力叫作库仑力或静电力．（2）公式：．（3）适用条件：真空中的静止点电荷．（4）静电力常量：在公式中，，叫作静电力常量，其意义是两个电荷量为的点电荷在真空中相距时，相互作用力是．（5）库仑力的方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸．注意：①两均匀带电球体之间，或一个均匀带电球体与球外一个点电荷之间的相互作用力，可以用库仑定律公式计算，此时式中的是两个带电球体球心间或球心与点电荷间的距离；②当时，由于此时无法将两电荷看作点电荷，不能用库仑定律计算两电荷间的作用力．此时，并不是无穷大．A.库仑定律不仅适用于点电荷，也适用于一般电荷B.静电力常量是由卡文迪许扭秤实验测得C.若两静止点电荷的电荷量，则对的作用力大于对的作用力D.库仑定律和万有引力的表达式相似，都是“平方反比”定律E.根据，设想当时得出F.库仑定律和万有引力定律表达式相似，类比万有引力的计算质量分布均匀的带电金属球之间的库仑力可直接用两球心距进行计算关于库仑定律下列说法正确的是（）10A.B.C.D.两个分别带有电荷量和的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（）11 A.小球带正电， B.小球带正电，C.小球带负电，D.小球带负电，如右图所示，一个带正电的球体放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球先后挂在横杆上的和处．当小球静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为和（图中未标出）．则（）12 A.静电力常量的数值是由实验得出的B.若点电荷的电荷量大于，则对的静电力大于对的静电力C.两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律D.根据设想当时下列关于库仑定律的说法正确的是（）13 A.B.C.D.真空中两个静止的点电荷相距时，相互作用的静电力大小为．当它们之间的距离增大到时，它们之间的静电力大小为（）14真空中两个点电荷的电量分别为15如图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球16如图所示，分别在17三个自由点电荷间距离的倍，若18如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘；两个带有同种电荷的小球19A.细线拉力越来越小B.细线拉力大小不变C.两小球的斥力越来越大D.两小球的斥力越来越小如图所示，带正电的小球用绝缘细线悬于点，带正电的小球固定在点正下方绝缘支柱上．不计小球大小，两小球之间的斥力始终沿两球的连线方向．两小球的电量会随时间逐渐流失，球会缓慢下降，下列说法正确的是（）20三、电场强度1.电场（1）产生：电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，电荷与电荷之间的力的作用是通过电场来实现的．静止电荷周围的电场称为静电场．（2）基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．注意：电荷间的相互作用也是通过电场发生的：A.，方向相同B.，方向相反C.，方向相同D.，方向相反在电场中某点，若放入一个电荷量为的试探电荷，测得该处场强为；若放入一个电荷量为的试探电荷，测得该处场强为．则（）21D.无法确定如图所示，电场中有22在孤立的点电荷产生的电场中有，方向与连线垂直．点场强大小233.点电荷的电场（1）大小：，其中为场源电荷的电荷量，而非试探电荷的电荷量．（2）方向：若为正电荷，电场强度方向沿和该点的连线指向该点；若为负电荷，电场强度方向沿和该点的连线指向．（3）适用条件：真空中的点电荷．A.这个表达式只适用于点电荷产生的电场B.电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比C.由场强表达式得，到电荷距离相等的所有点的场强相同D.在库仑定律的表达式中，是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小而是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小关于场强的表达式，下列说法错误的是（）244.电场线（1）定义：电场中能形象地描述电场的一簇假想曲线，曲线上每一点切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫电场线．如右图所示，、点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各点的场强方向．（2）特点：①从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远处或负电荷，不是闭合曲线．②电场线不相交也不相切．③场强较大的地方，电场线更加密集．④电场线是人为画出的，实际上并不存在．⑤电场线并不仅仅存在于平面上，而是分布于整个立体空间．注意：首先引入和使用电场线的，是英国物理学家法拉第．为了描述场强的强弱，需要用疏密来体现，因此并不能在纸上每一个位置都画上电场线．在相邻的两条电场线之间，空白的位置也是存在电场的．（3）几种常见的电场线画法：A. B.C. D.在如图所示的各电场中，、两点场强相同的是（）25 A. B. C. D.一正点电荷仅受电场力作用，从电场中的点运动到点，其图像如图所示．则该点电荷所处的电场可能是（）26 1.空间中某处电场强度方向就是该点试探电荷所受电场力方向．2.试探电荷为零，电场强度也为零．3.在电场中的同一点，无论试探电荷的值（不为零）如何变化，电场力与的比值始终不变．4.根据电场强度的公式可知，与成正比，与成反比．5.不带电的小球在点受到电场力为，则点的场强一定为．6.根据可知，到点电荷距离相等的点电场强度相同．7.在库仑定律表达式中，是点电荷在处产生的电场强度大小，是点电荷在处产生的电场强度大小．判断下列说法的正误：275.电场强度的叠加电场强度是矢量，叠加时应运用平行四边形定则求解矢量和．对于无法看成点电荷的均匀带电体，可以将其分割成很多小块，每一小块当作点电荷．求解每块产生的电场强度再做叠加．A.应放在点，B.应放在点，C.应放在点，D.应放在点，和为圆上两条相互垂直的直径，圆心为．将电量分别为和的两点电荷放在圆周上，其位置关于对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷，则该点电荷（）28在轴上有两个点电荷，一个带正电，一个带负电，两个电荷之间的距离为．若用和分别表示两个电荷所产生的场强大小，则在轴上之点有几处？分别在什么位置？这几点的合场强分别为多少？29 A. B. C. D.边长为的正方体八个顶点上各有一电荷为的点电荷，它们在上面中心形成的合场强大小是306.重力场、电场叠加问题如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，绝缘轻细线一段固定于点另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动．小球的带电量为，质量为，绝缘细线长为，电场的场强为．若带电小球恰好能通过最高点，则在点时小球的速率为多大？小球运动到最低点时的速率为多大？运动到点时细线对小球的拉力为多大？31 A. B. C. D.如图所示，质量为，带电量为的小球用长为的绝缘细线（不可伸长）悬挂于点，球静止时细线与竖直方向的夹角为．则该电场的场强大小为（）（取，结果保留两位有效数字）32如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角．已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，．求：33小球所受电场力的大小．(1)小球的质量．(2)剪断细线后，小球将做何种运动，并说明依据．(3)。