高中物理选修3-1-第1章电场-全套同步练习

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人教版高中物理选修3-1--第一章:静电场--经典题目检测(含答案)

人教版高中物理选修3-1--第一章:静电场--经典题目检测(含答案)

第一章:静电场经典题目检测(90分钟共100分)一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.如图所示,上端固定在天花板上的绝缘轻绳连接带电小球a,带电小球b固定在绝缘水平面上,可能让轻绳伸直且a球保持静止状态的情景是( )2.如图所示,实线为三条未知方向的电场线,从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用),则( )A.a一定带正电,b一定带负电B.电场力对a做正功,对b做负功~C.a的速度将减小,b的速度将增大D.a的加速度将减小,b的加速度将增大3.如图,在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上,当小球静止时,细线与竖直方向成30°角,已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小,则小球所带的电量应为( )A.mgEB.3mgEC.2mgED.mg2E4.一带电粒子从某点电荷电场中的A点运动到B点,径迹如图中虚线所示,不计粒子所受重力,则下列说法正确的是( )A.该电场是某正点电荷电场B.粒子的速度逐渐增大;C.粒子的加速度逐渐增大D.粒子的电势能逐渐增大5.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点电势能不变6.在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b,不计空气阻力,则( )(A.小球带负电B.电场力跟重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能守恒7.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U AD与AA′两点间电势差U AA′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.带电粒子从A点移到C′点,沿对角线A―→C′与沿路径A―→B―→B′―→C′电场力做功相同8. 一个电子以速度8×106m/s从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和电子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行。

高中物理选修3-1电场强度练习题测试题复习题

高中物理选修3-1电场强度练习题测试题复习题

高二物理同步训练试题解析一、选择题1.关于电场线的叙述,下列说法正确的是()A.电场线是直线的地方一定是匀强电场B.电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向C.点电荷只受电场力作用时,加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合D.画有电场线的地方有电场,没画电场线的地方就不存在电场答案:C2.一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F,这点的电场强度为E,在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是()图1-3-14解析:选D.电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定,与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关,A、B错误;检验电荷在该点受到的电场力F=Eq,F正比于q,C错误,D 正确.3.图1-3-15如图1-3-15所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用E A、E B表示A、B两处的场强,则()A.A、B两处的场强方向相同B.因为A、B在一条电场线上,且电场线是直线,所以E A=E BC.电场线从A指向B,所以E A>E BD.不知A、B附近电场线的分布情况,E A、E B的大小不能确定解析:选AD.电场线的切线方向指场强方向,所以A对;电场线的疏密程度表示场强大小,只有一条电场线的情况下不能判断场强大小,所以B、C错误,D正确.4.点电荷A和B,分别带正电和负电,电荷量分别为4Q和Q,在A、B连线上,如图1-3-16所示,电场强度为零的地方在()图1-3-16A.A和B之间B.A的右侧C.B的左侧D.A的右侧及B的左侧解析:选C.因为A带正电,B带负电,所以只有在A右侧和B左侧两者产生的电场强度方向相反,因为Q A>Q B,所以只有B的左侧,才有可能E A与E B等大反向,因而才可能有E A和E B矢量和为零的情况.故正确答案为C.5.如图1-3-17所示,实线表示匀强电场中的电场线,一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示,a、b是轨迹上的两点,关于粒子的运动情况,下列说法中可能的是()图1-3-17A.该粒子带正电荷,运动方向为由a到bB.该粒子带负电荷,运动方向为由a至bC.该粒子带正电荷,运动方向为由b至aD.该粒子带负电荷,运动方向为由b至a解析:选BD.由运动轨迹可判定电场力方向向左,则粒子应带负电,故A、C错;运动a→b 与b→a均有可能.故B、D对.6.一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如图1-3-18中虚线所示.不计粒子所受重力,则()图1-3-18A.粒子带正电B.粒子加速度逐渐减小C.A点的速度大于B点的速度D.粒子的初速度不为零解析:选BCD.由运动轨迹可知电场力方向向左,粒子带负电,故A错;A→B电场强度变小,电场力变小,加速度变小,B对;粒子运动过程中,电场力与运动方向的夹角大于90°角,所以速率减小,故C对;若粒子的初速度为0,将沿电场线向左下侧运动,故D对.7.实线为三条未知方向的电场线,从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图1-3-19中的虚线所示(a、b只受电场力作用),则()图1-3-19A.a一定带正电,b一定带负电B.电场力对a做正功,对b做负功C.a的速度将减小,b的速度将增大D.a的加速度将减小,b的加速度将增大解析:选D.由于电场线方向未知,故无法确定a、b的电性,A错;电场力对a、b均做正功,两带电粒子动能均增大,则速度均增大,B、C均错;a向电场线稀疏处运动,电场强度减小,电场力减小,故加速度减小,b向电场线密集处运动,故加速度增大,D正确.8.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O.将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图1-3-20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Q,则该点电荷Q()图1-3-20A.应放在A点,Q=2qB.应放在B点,Q=-2qC.应放在C点,Q=-qD.应放在D点,Q=-q解析:选C.由平行四边形定则得出+q和-q在O点产生的合场强水平向右,大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小.要使圆心处的电场强度为零,则应在C点放一个电荷量Q=-q的点电荷,故C选项正确.9.图1-3-21如图1-3-21所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和方向变化情况是()A.先变大后变小,方向水平向左B.先变大后变小,方向水平向右C.先变小后变大,方向水平向左D.先变小后变大,方向水平向右解析:选B.等量异种电荷电场线分布如图(a)所示,由图中电场线的分布可以看出,从A点到O点,电场线由疏到密;从O点到B点,电场线由密到疏,所以沿点A、O、B,电场强度应由小变大,再由大变小,方向为水平向右,如图(b)所示.由于电子做匀速直线运动,所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反,电子受到电场力方向水平向左,且沿点A、O、B运动的过程中,电场力由小变大,再由大变小,故另一个力的方向应水平向右,其大小应先变大后变小,所以选项B正确.二、计算题10.如图1-3-22所示,在边长为l 的正方形四个顶点A 、B 、C 、D 上依次放置电荷量为+q 、+q 、+q 和-q 的点电荷,求正方形中心O 点的电场强度.图1-3-22解析:由对称性原理可知:若正方形四个顶点处均放置相同电荷量的电荷,则中心O 点的场强为零,因此可把D 点的电荷-q 等效为两部分:+q 和-2q .+q 和另外三个点电荷在中心O 点的合场强为零,-2q 在中心O 点的场强为E =2kq l 2/2=4kql 2故正方形中心O 点的场强大小为E =4kql 2,方向沿OD 连线由O 指向D .答案:4kql2,方向沿OD 连线由O 指向D .11.如图1-3-23所示,两根长为L 的绝缘细线下端各悬挂一质量为m 的带电小球A 、B ,A 、B 带电荷量分别为+q 和-q ,今加上匀强电场(方向水平向左),场强为E ,使联结A B 的绝缘细线(长为L )拉直,并使两小球处于静止状态,E 的大小应满足什么条件?图1-3-23解析:B 球受力如图所示. 由于B 球静止,有⎩⎪⎨⎪⎧mg =F sin60°①qE =F cos60°+k q 2L 2+F T ② ①②式联立,并考虑到F T ≥0, 得E ≥mg 3q +kq L 2.答案:E ≥mg 3q +kq L2 12.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E ,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m 的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,如图1-3-24所示,请问:图1-3-24(1)小球带电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间? 解析:(1)由于小球处于平衡状态,对小球受力分析如图所示 F sin θ=qE ① F cos θ=mg ②由①②得tan θ=qE mg ,故q =mg tan θE .(2)由第(1)问中的方程②知F =mgcos θ,而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等,故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于mgcos θ.小球的加速度a =F 合m =gcos θ,小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属极上时,它经过的位移为s =b sin θ,又由s =12at 2,t =2s a= 2b cos θg sin θ= 2bgcot θ. 答案:(1) mg tan θE(2) 2bgcot θ。

高中物理选修3-1:第1章第9节时同步训练及解析

高中物理选修3-1:第1章第9节时同步训练及解析

高中物理选修3-1 同步训练1.质子(11H)、α粒子(42He)、钠离子(Na +)三个粒子分别从静止状态经过电压为U 的同一电场加速后,获得动能最大的是( )A .质子(11H)B .α粒子(42He)C .钠离子(Na +) D .都相同 解析:选B.由qU =12m v 2-0得U 相同,α粒子带2个单位的正电荷,电荷量最大,所以α粒子获得的动能最大,故B 正确.2.一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是( )A .加速电压偏大B .加速电压偏小C .偏转电压偏大D .偏转电压偏小 解析:选AD.画面高度缩小,说明电子从偏转电场射出时偏转角θ减小,由qU 0=12m v 20,tan θ=qU 1l md v 20得tan θ=U 1l2dU 0,则引起θ变小的原因可能是加速电压U 0偏大,或偏转电压U 1偏小.图1-9-10 3.(2012·芜湖一中高二检测)如图1-9-10所示,电子由静止开始从A 板向B 板运动,当到达B 板时速度为v ,保持两板间电压不变,则( ) A .当增大两板间距离时,v 增大 B .当减小两板间距离时,v 增大 C .当改变两板间距离时,v 不变D .当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间增大解析:选CD.改变两极板之间间距但不改变电压值,电场力做功的大小不变,所以末速度不变.末速度确定,平均速度是末速度的12,距离增大,运动时间增加.4.图1-9-11(2012·江苏天一中学高二测试)如图1-9-11所示,M 、N 是真空中的两块平行金属板.质量为m 、电荷量为q 的带电粒子,以初速度v 0由小孔进入电场,当M 、N 间电压为U 时,粒子恰好能到达N 板.如果要使这个带电粒子到达M 、N 板间距的1/2后返回,下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( ) A .使初速度减为原来的1/2 B .使M 、N 间电压加倍C .使M 、N 间电压提高到原来的4倍D .使初速度和M 、N 间电压都减为原来的1/2 解析:选BD.由题意知,带电粒子在电场中做减速运动,在粒子恰好能到达N 板时,由动能定理可得: -qU =-12m v 20.要使粒子到达两极板中间后返回,设此时两极板间电压为U 1,粒子的初速度为v 1,则由动能定理可得: -q U 12=-12m v 21.联立两方程得:U 12U =v 21v 20.可见,选项B 、D 均符合等式的要求. 5.图1-9-12如图1-9-12所示,A 、B 为两块足够大的相距为d 的平行金属板,接在电压为U 的电源上.在A 板的中央P 点放置一个电子发射源.可以向各个方向释放电子.设电子的质量为m 、电荷量为e ,射出的初速度为v .求电子打在B 板上的区域面积?(不计电子的重力) 解析:打在最边缘的电子,其初速度方向平行于金属板,在电场中做类平抛运动,在垂直于电场方向做匀速运动,即 r =v t ①在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即 d =12at 2② 电子在平行电场方向上的加速度 a =eE m =eU md③电子打在B 板上的区域面积 S =πr 2④由①②③④得S =2πm v 2d 2eU .答案:2πm v 2d 2eU一、单项选择题 1.(2012·昆明三中高二检测)电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍能使电子穿过该电场.则电子穿越平行板间的电场所需时间( )A .随电压的增大而减小B .随电压的增大而增大C .与电压的增大无关D .不能判定是否与电压增大有关解析:选C.设板长为l ,则电子穿越电场的时间t =lv 0,与两极板间电压无关.故答案为C.2.(2011·高考安徽卷)如图1-9-13甲为示波管的原理图.如果在电极YY ′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX ′之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是图A 、B 、C 、D 中的( )图1-9-13解析:选B.由题图乙及题图丙知,当U Y 为正时,Y 板电势高,电子向Y 偏,而此时U X 为负,即X ′板电势高,电子向X ′板偏,所以选B. 3.图1-9-14如图1-9-14所示,两金属板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出.现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的( ) A .2倍 B .4倍 C.12D.14解析:选C.电子在两极板间做类平抛运动,水平方向l=v0t,t=lv0,竖直方向d=12at2=qUl22md v20故d2=qUl22m v20,即d∝1v0,故C正确.4.(2012·广州第二中学高二检测)一个动能为E k的带电粒子,垂直于电场线方向飞入平行板电容器,飞出电容器时动能为2E k,如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍,那么它飞出电容器时的动能变为()A.8E k B.5E kC.4.25E k D.4E k解析:选C.因为偏转距离为y=qUl22md v20,带电粒子的初速度变为原来的两倍时,偏转距离变为y4,所以电场力做功只有W=0.25E k,故它飞出电容器时的动能变为4.25 E k,故正确答案为C.二、双项选择题5.关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况,下列说法正确的是()A.一定是匀变速运动B.不可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动解析:选AD.带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定不变,可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动,故A、D两项对.6.图1-9-15如图1-9-15所示,电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出,不计重力的作用,则()A.它们通过加速电场所需的时间相等B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.它们通过加速电场过程中速度的增量相等D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等解析:选BD.由于电量和质量相等,因此产生的加速度相等,初速度越大的带电粒子经过电场所用时间越短,A错误;加速时间越短,则速度的变化量越小,C错误;由于电场力做功W=qU 与初速度及时间无关,因此电场力对各带电粒子做功相等,则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等,动能增加量也相等,B、D正确.7.如图1-9-16甲所示,在平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压,开始时B 板电势比A板高,这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动,设A、B两板间的距离足够大,则下述说法中正确的是()甲 乙图1-9-16A .电子先向A 板运动,然后向B 板运动,再返回A 板做周期性来回运动 B .电子一直向A 板运动C .电子一直向B 板运动D .电子先向B 板加速运动,然后向B 板减速运动,以0.4 s 为一个“加速—减速”周期解析:选CD.开始时B 板电势比A 板的高,原来静止的电子在电场力作用下先向B 板做加速运动,经0.2 s 后再向B 板做减速运动,0.4 s 时速度减为零,接着再重复开始运动,就这样电子在周期性电压下,周期性地向B 板“加速—减速”,一直向B 板做单方向的直线运动.图1-9-178.(2012·河北衡水中学高二检测)平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图1-9-17所示.当发生下列哪些变化时,液滴将向上运动( ) A .将电容器的上极板稍稍下移 B .将电容器的下极板稍稍下移C .将S 断开,并把电容器的上极板稍稍下移D .将S 断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动解析:选AD.液滴静止时,mg =Eq ,当液滴向上运动时,电场力增大.因电容器与电源相连,当电容器极板间距离变小时,U 不变,d 变小,E 变大,故A 对、B 错;将S 断开时,电容器的带电量不变,两极板的距离改变时,U 变,E 不变,C 错;正对面积减小时,Q 不变,C 变小,U 变大,E 变大,D 正确. 9.图1-9-18如图1-9-18所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y ,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( ) A .增大偏转电压U B .减小加速电压U 0C .增大偏转电场的极板间距离dD .将发射电子改成发射负离子解析:选AB.在加速电场中qU 0=12m v 20,在偏转电场中y =12at 2,l =v 0t ,可得y =Ul 24U 0d,可见增大偏转电压U ,减小加速电压U 0,减小极板间距离d 可使偏转位移y 增大,故A 、B 项对,C 项错.偏转位移的大小与发射的带电粒子的q 、m 无关,故D 项错. 三、非选择题 10.图1-9-19在如图1-9-19所示的示波器的电容器中,电子以初速度v 0沿着垂直场强的方向从O 点进入电场,以O 点为坐标原点,沿x 轴取OA =AB =BC ,再过点A 、B 、C 作y 轴的平行线与电子径迹分别交于M 、N 、P 点,求AM ∶BN ∶CP 和电子途经M 、N 、P 三点时沿x 轴的分速度之比.解析:电子在电场中做类平抛运动,即在x 轴分方向做匀速直线运动,故M 、N 、P 三点沿x 轴的分速度相等,v Mx ∶v Nx ∶v Px =1∶1∶1 又∵OA =AB =BC ∴t OA =t AB =t BC .根据电子沿-y 方向做自由落体运动,由 y =12at 2得: AM ∶BN ∶CP =1∶4∶9. 答案:1∶4∶9 1∶1∶1 11.图1-9-20如图1-9-20所示,两个板长均为L 的平板电极,平行正对放置,距离为d ,极板之间的电势差为U ,板间电场可以认为是均匀的.一个α粒子(42He)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板边缘.已知质子电荷量为e ,质子和中子的质量均视为m ,忽略重力和空气阻力的影响,求: (1)极板间的电场强度E . (2)α粒子的初速度v 0.解析:(1)极板间的电场强度E =Ud .(2)α粒子所受电场力F =2eE =2eUdα粒子的加速度a =F 4m =eU2md根据类平抛运动规律得d=12at2,L=v0t所以v0=L2deUm.答案:(1)Ud(2)L2deUm12.图1-9-21示波器的示意图如图1-9-21所示,金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场.电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上.设加速电压U1=1640 V,偏转极板长l=4 m,金属板间距d=1 cm,当电子加速后从两金属板的中央沿板平行方向进入偏转电场.求:(1)偏转电压U2为多大时,电子束的偏移量最大?(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20 cm,则电子束最大偏转距离为多少?解析:(1)设电子被电压U1加速后获得速度大小为v0,则有qU1=12m v2在金属板间电子的最大偏移量y1=d2=0.5 cm则y1=12at2=12qU2md·⎝⎛⎭⎫lv02=U2l24dU1解得U2=2.05×10-2 V.(2)电子离开偏转电场后做匀速直线运动,可看做从极板的正中心沿直线射出,如图所示.由几何知识,得y1y=l2l2+L解得y=0.55 cm.答案:(1)2.05×10-2 V(2)0.55 cm。

【高中同步测控 优化设计】高中物理选修3-1同步练习:1.1电荷及其守恒定律 Word版含答案[ 高考]

【高中同步测控 优化设计】高中物理选修3-1同步练习:1.1电荷及其守恒定律 Word版含答案[ 高考]

第一章静电场1电荷及其守恒定律A组1.带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的()A.2.4×10-19 CB.-6.4×10-19 CC.-1.6×10-18 CD.4.0×10-17 C解析:任何带电物体的电荷量都是元电荷的整数倍,2.4×10-19 C不是元电荷的整数倍。

答案:A2.把一个带电棒移近并接触一个带正电的验电器的过程中,金属箔片先闭合后又张开,说明棒上带的是()A.正电荷B.负电荷C.可以是正电荷,也可以是负电荷D.带电棒上先带正电荷,后带负电荷解析:验电器的金属箔片开始时带正电,带电棒靠近并接触验电器时,金属箔片先闭合后张开,说明金属箔片所带正电荷先被吸引而转移,后来金属箔片带上负电荷,所以又会张开,由此判断,带电棒带负电。

答案:B3.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的近旁有一金属球B,开始时A、B都不带电,如图所示,现使B带电,则()A.A、B间不发生相互作用B.B将吸引A,吸住后不放开C.B立即把A排斥开D.B先吸引A,接触后又把A排斥开解析:不带电的小球A靠近带电金属球B时,由于静电感应,A上将产生感应电荷,B对A的引力大于斥力,所以B要吸引A。

当A与B接触后,由于接触起电,A与B带上同号电荷,B要排斥A。

答案:D4.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金属验电箔,若使带负电的绝缘金属球A靠近导体M端,可能看到的现象是()A.只有M端验电箔张开,且M端带正电B.只有N端验电箔张开,且N端带负电C.两端的验电箔都张开,且N端带负电,M端带正电D.两端的验电箔都张开,且N端带正电,M端带负电解析:A靠近不带电导体的M端,MN由于静电感应带电。

由于同性相斥,异性相吸,M端感应出正电荷,N端感应出负电荷。

答案:C5.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开。

下面各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是()解析:把带电金属球移近不带电的验电器,若金属球带正电荷,则将导体上的自由电子被吸引上来,这样验电器的上部将带负电荷,箔片带正电荷,选项A、C错误;若金属球带负电荷,则将导体上的自由电子排斥到远端,这样验电器的上部将带正电荷,箔片带负电荷,选项B正确,选项D错误。

高中物理必刷题(选修3-1全册)word版可编辑打印(共160页)

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高中物理必刷题适用高二年级选修3-1全册电子档选修3-1高中物理必刷题第一章静电场第1节电荷及其守恒定律刷基础题型1三种起电方式1.[福建三明三地三校2020高二上月考]关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是()A.摩擦起电现象使本来没有电子或质子的物体产生了电子或质子B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的D.用丝绸摩擦玻璃棒时,电子从丝绸转移到玻璃棒上,玻璃棒因质子数少于电子数而显示带负电2.[四川遂宁二中2020高二上期中改编]近期有一档关于科学探索的电视直播节目很受欢迎。

在某期节目里,一位少女站在绝缘平台上,当她用手触摸一个金属球时,会看到她的头发慢慢竖起,像是孔雀开屏,如图所示。

下列说法正确的是()A.头发竖起是因为她的身上带上了电荷B.她只有带正电荷时,头发才会竖起C.她只有带负电荷时,头发才会竖起D.与电荷无关,这是她的特异功能3.[广东江门新会一中2020高二上月考]两个原来不带电的金属球B、C接触放置将带负电的A球靠近B球(不接触),则()A.B球将带正电B.C球不带电C.用手摸一下B球,B球不再带电D.将B、C分开,移走A,再将B、C接触,B球带正电4.[陕西十校2020高二上月考]如图所示,用带有正电的带电体A,靠近(不接触)不带电的验电器的上端金属球,则()A.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了正电荷B.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了负电荷C.验电器金属箔张开,因为验电器下部箔片都带上了正电荷D.验电器金属箔不张开,因为带电体A没有和验电器的金属球接触题型2电荷守恒定律5.[浙江温州2019高二上月考](多选)A和B是两个原来不带电的物体,它们相互摩擦后,A带1.6×10-10C的正电荷,则下列判断正确的是()A.摩擦前,A和B的内部没有任何电荷B.摩擦过程中,电子从A转移到BC.摩擦后,B一定带1.6×10-10C的负电荷D.摩擦过程中,A失去1.6×10-10个电子6.(多选)用棉布分别与聚丙烯塑料板和聚乙烯塑料板摩擦的实验结果如图,由此对摩擦起电的说法正确的是()A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类以及数量不同的电荷C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等D.同一物体与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷的种类可能不同题型3元电荷7.[吉林长春2020高二上期中]关于元电荷,下列说法错误的是()A.所有带电体的电荷量的绝对值一定等于元电荷的整数倍B.元电荷的值通常取e=1.60×10-19CC.元电荷实际上是指电子和质子本身D.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的8.[四川石室中学2020高二上期中]某个物体的带电荷量不可能是()A.3.2×10-19C B.-6.4×10-20CC.-1.6×10-18C D.4.0×10-17C题型4接触起电时两物体上电荷的分布9.[山西长治二中2020高二上月考]两个完全相同的金属小球M、N,带电荷量分别为-4q和+2q.两球接触后分开,M、N的带电荷量分别为()A.+3q,-3q B.-2q,+4qC.+2q,-4q D.-q,-q刷提升1.[湖北沙市中学2020高二上期中]下列关于起电的说法错误的是()A.不管是何种起电方式,都要遵循电荷守恒定律B.摩擦起电时,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电C.摩擦起电和感应起电都能使电子转移,只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上,而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分D.一个带电的物体接触一个不带电的物体,则两个物体带上等量异种电荷2.如图所示是伏打起电盘的示意图,其起电原理是()A.摩擦起电B.感应起电C.接触起电D.以上三种方式都不是3.[江西南昌二中2020高二上月考]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各图所表示的验电器上感应电荷的分布情况正确的是()4.[北京师范大学附中2019高一期末]取一对用绝缘柱支持的导体A 和B ,使它们彼此接触,起初它们都不带电,贴在它们下部的金属箔片是闭合的,如图所示。

高中物理 第一章 静电场 习题课:电场力的性质试题 教科版选修3-1-教科版高二选修3-1物理试题

高中物理 第一章 静电场 习题课:电场力的性质试题 教科版选修3-1-教科版高二选修3-1物理试题

习题课:电场力的性质[学习目标]1.会分析两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场分布.2.会由粒子的运动轨迹分析带电粒子的受力方向和所在处的电场方向.3.会解答库仑力作用下带电体的平衡问题和加速问题.一、电场力作用下的平衡1.共点力的平衡条件:物体不受力或所受外力的合力为零.2.处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法.3.选取研究对象时,要注意整体法和隔离法的灵活运用.例1 如图1所示,带电荷量分别为+q 和+4q 的两点电荷A 、B ,相距L ,问:图1(1)假设A 、B 固定,在何处放置点电荷C ,才能使C 处于平衡状态?(2)在(1)中的情形下,C 的电荷量和电性对C 的平衡有影响吗?(3)假设A 、B 不固定,在何处放一个什么性质的点电荷,才可以使三个点电荷都处于平衡状态?答案 见解析解析 (1)由平衡条件,对C 进展受力分析,C 应在AB 的连线上且在A 、B 之间,设与A 相距r ,如此k ·q ·q C r 2=k ·4q ·q C (L -r )2 解得:r =L 3(2)电荷量的大小和电性对平衡无影响,距离A 为L 3处,A 、B 的合场强为0. (3)假设将C 放在A 、B 电荷两边,A 、B 对C 同为向右(或向左)的力,C 都不能平衡;假设将C 放在A 、B 之间,C 为正电荷,如此A 、B 都不能平衡,所以C 为负电荷.设放置的点电荷的电荷量为Q ,与A 相距r 1,分别对A 、B 受力分析,根据平衡条件对电荷A :有k ·4q ·q L 2=kQ ·q r 21对电荷B :有k ·4q ·q L 2=kQ ·4q (L -r 1)2 联立可得:r 1=L 3,Q =49q (负电荷) 即应在AB 连线上且在A 的右边,距A 点电荷L 3处放置一个电荷量为49q 的负电荷.1.同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时,每个电荷受到的合力均为零,根据平衡方程可得,电荷间的关系为:“两同夹异〞、“两大夹小〞、“近小远大〞.2.对于三个自由电荷的平衡问题,只需对其中两个电荷列平衡方程,不必对第三个电荷列平衡方程.例2 如图2所示,真空中两个一样的小球带有等量同种电荷,质量均为m ,分别用绝缘细线悬挂于绝缘天花板上同一点,平衡时,B 球偏离竖直方向θ角,A 球竖直且与墙壁接触,此时A 、B 两球位于同一高度且相距L .求:图2(1)每个小球带的电荷量q ;(2)B 球所受绳的拉力T ;(3)墙壁对A 球的弹力N .答案 (1)L mg tan θk (2)mg cos θ(3)mg tan θ 解析 (1)对B 球受力分析如下列图:B 球受三个力且处于平衡状态,其中重力与库仑力的合力大小等于绳子拉力的大小,方向与绳子拉力方向相反,由图可知:F =mg tan θ=kq 2L2,① 解得:q =L mg tan θk(2)由B 球的受力分析知,T =mg cos θ. ②(3)分析A 球的受力情况知N =F =k q 2L2③ 结合①得N =mg tan θ.二、两等量点电荷周围的电场(1)等量同号点电荷的电场(电场线分布如图3):①两点电荷连线上,中点O 处场强为零,向两侧场强逐渐增大.②两点电荷连线中垂线上由中点O 到无限远,场强先变大后变小.(2)等量异号点电荷的电场(电场线分布如图4):①两点电荷连线上,沿电场线方向场强先变小再变大,中点处场强最小.②两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都一样,总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧.沿中垂线从中点到无限远处,场强一直减小,中点处场强最大.图3 图4例3 两个带等量正电荷的点电荷,O 点为两电荷连线的中点,a 点在连线的中垂线上,假设在a 点由静止释放一个电子,如图5所示,关于电子的运动,如下说法正确的答案是()图5A.电子在从a 向O 运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.电子在从a 向O 运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.电子运动到O 时,加速度为零,速度最大D.电子通过O 后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零答案 C解析 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O 处的场强为零,向中垂线的两边先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小到零.但a 点与最大场强点的位置关系不能确定,当a 点在最大场强点的上方时,电子在从a 点向O 点运动的过程中,加速度先增大后减小;当a 点在最大场强点的下方时,电子的加速度如此一直减小,故A 、B 错误;但不论a 点的位置如何,电子在向O 点运动的过程中,都在做加速运动,所以电子的速度一直增加,当达到O 点时,加速度为零,速度达到最大值,C 正确;通过O 点后,电子的运动方向与场强的方向一样,与所受电场力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到与a 点关于O 点对称的b 点时,电子的速度为零.同样因b 点与最大场强的位置关系不能确定,故加速度大小的变化不能确定,D 错误.针对训练 如图6所示为两个固定在同一水平面上的点电荷,距离为d ,电荷量分别为+Q 和-Q .在它们的水平中垂线上固定一根长为L 、内壁光滑的绝缘细管,有一电荷量为+q 的小球以初速度v 0从管口射入,如此小球()图6A.速度先增大后减小B.受到的库仑力先做负功后做正功C.受到的库仑力最大值为8k d2 D.管壁对小球的弹力最大值为4k d2 答案 C解析 由等量的异种电荷形成的电场特点,根据小球的受力情况可知在细管内运动时,合力为重力,小球速度一直增大,A 错误;库仑力水平向右,不做功,B 错误;在连线中点处库仑力最大,F =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22+k ⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22=8k d 2,C 正确;管壁对小球的弹力与库仑力是平衡力,所以最大值为8k d2,D 错误. 三、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析例4 如图7所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M 点以一样速度垂直于电场线方向飞出a 、b 两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.如此()图7A.a 一定带正电,b 一定带负电B.a 的速度将减小,b 的速度将增加C.a 的加速度将减小,b 的加速度将增加D.两个粒子的动能,一个增大一个减小答案 C解析 带电粒子做曲线运动,所受力的方向指向轨迹的内侧,由于电场线的方向未知,所以粒子带电性质不确定,故A 错误;从图中轨迹变化来看,速度与力方向的夹角小于90°,所以电场力都做正功,动能都增大,速度都增大,故B 、D 错误.电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以a 受力减小,加速度减小,b 受力增大,加速度增大,故C 正确.1.合力方向与速度方向:合力指向轨迹曲线的内侧,速度方向沿轨迹的切线方向.2.分析方法:由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向;由电场力和电场线的方向可判断电荷的正负;由电场线的疏密程度可确定电场力的大小,再根据牛顿第二定律F =ma 可判断电荷加速度的大小.四、电场中的动力学问题例5 如图8所示,光滑斜面(足够长)倾角为37°,一带正电的小物块质量为m ,电荷量为q ,置于斜面上,当沿水平方向加如下列图的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上,从某时刻开始,电场强度变化为原来的12,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g =10m/s 2)求:图8(1)原来的电场强度;(2)小物块运动的加速度;(3)小物块2s 末的速度和2s 内的位移.答案 (1)3mg 4q(2)3m/s 2,方向沿斜面向下 (3)6m/s6m解析 (1)对小物块受力分析如下列图,小物块静止于斜面上,如此mg sin37°=qE cos37°,E =mg ta n37°q =3mg 4q. (2)当场强变为原来的12时,小物块受到的合外力F 合=mg sin37°-12qE cos37°=0.3mg ,又F 合=ma ,所以a =3m/s 2,方向沿斜面向下.(3)由运动学公式v =at =3×2m/s =6 m/sx =12at 2=12×3×22m =6m.1.(多项选择)如图9所示,质量分别为m 1、m 2,电荷量分别为q 1、q 2的两小球,分别用绝缘轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别为α和β(α>β),两小球恰在同一水平线上,那么()图9A.两球一定带异种电荷B.q 1一定大于q 2C.m 1一定小于m 2D.m 1所受的库仑力一定大于m 2所受的库仑力答案 AC解析 由于两带电小球相互吸引,所以一定带异种电荷,选项A 正确.根据平衡条件可得两球之间的库仑力F =m 1g tan α=m 2g tan β,因α>β,所以m 1g <m 2g ,即m 1<m 2,选项C 正确.2.如图10所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球A、B、C(可视为点电荷),三小球在一条直线上均处于静止状态,如此以下判断正确的答案是()图10A.A对B的电场力一定是引力B.A对B的电场力可能是斥力C.A的电荷量可能比B少D.C的电荷量一定比B少答案 A解析三小球在一条直线上处于静止状态,如此A、C一定是同种电荷,A、B一定是异种电荷,即“两同夹异〞,另外,A和C的电荷量一定大于B的电荷量,即“两大夹小〞,选项A正确.3.(多项选择)如图11所示,带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.假设不考虑其他力,如此如下判断中正确的答案是()图11A.假设粒子是从A运动到B,如此粒子带正电;假设粒子是从B运动到A,如此粒子带负电B.不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电C.假设粒子是从B运动到A,如此其加速度减小D.假设粒子是从B运动到A,如此其速度减小答案BC解析根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受电场力与电场线的方向相反,所以不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电,故A错误,B 正确;电场线密的地方电场强度大,所以粒子在B点受到的电场力大,在B点时的加速度较大.假设粒子是从B运动到A,如此其加速度减小,故C正确;从B到A过程中电场力与速度方向成锐角,即做正功,动能增大,速度增大,故D错误.应当选B、C.一、选择题(1~5题为单项选择题,6~9题为多项选择题)1.两个等量点电荷P、Q在真空中产生的电场线(方向未画出)如图1所示,一电子在A、B 两点所受的电场力分别为F A和F B,如此它们的大小关系为()图1A.F A=F BB.F A>F BC.F A<F BD.无法确定答案 B解析从电场线的疏密判断,A点的电场强度比B点的电场强度大,故E A>E B.根据电场力F =qE知,F A>F B,故B正确,A、C、D错误.2.如图2所示的电场中,虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,如此()图2A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度答案 C解析做曲线运动的物体,合力指向运动轨迹的内侧,由此可知,带电粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向左,所以粒子带正电,A错;粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点,也可能是从b点沿轨迹运动到a点,B错误;由电场线的分布可知,电场线在c点的受力较大,加速度一定大于在b点的加速度,C正确;粒子从c到a的过程,电场力与速度成锐角,所以粒子做加速运动,在c 点的速度一定小于在a 点的速度,D 错误;应当选C.3.如图3所示,光滑绝缘的水平面上的P 点固定一个带正电的点电荷,在它的右侧N 点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点),以向右为正方向,如下选项中能反映小球运动速度随时间变化规律的是()图3答案 B解析 N 点的小球释放后,受到向右的库仑力作用,开始向右运动,根据库仑定律F =k q 1q 2r 2可得,随着两者之间的距离的增大,小球受到的库仑力在减小,根据牛顿第二定律a =F m可得,小球做加速度减小的加速直线运动,应当选项B 正确.4.相距为L 的点电荷A 、B 带电荷量分别为+4q 和-q ,如图4所示,今引入第三个点电荷C ,使三个点电荷都处于平衡状态,如此C 的电荷量和放置的位置是()图4A.-q ,在A 左侧距A 为L 处B.-2q ,在A 左侧距A 为L2处 C.+4q ,在B 右侧距B 为L 处D.+2q ,在B 右侧距B 为3L 2处 答案 C解析 A 、B 、C 三个电荷要平衡,必须三个电荷在一条直线上,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的引力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C 必须带正电,在B 的右侧.设C 所在位置与B 的距离为r ,如此C 所在位置与A 的距离为L +r ,要能处于平衡状态,所以A 对C 的电场力大小等于B 对C 的电场力大小,设C 的电量为Q .如此有:k 4q ·Q (L +r )2=k r 2,解得r =L .对点电荷A ,其受力也平衡,如此:k 4q ·Q (L +r )2=k 4q ·q L 2,解得:Q =4q ,即C 带正电,电荷量为4q ,在B 的右侧距B 为L 处.5.直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图5.M 、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时,G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k 表示.假设将该正点电荷移到G 点,如此H 点处场强的大小和方向分别为()图5A.3kQ 4a2,沿y 轴正向 B.3kQ 4a 2,沿y 轴负向 C.5kQ 4a2,沿y 轴正向 D.5kQ 4a 2,沿y 轴负向 答案 B解析 因正电荷Q 在O 点时,G 点的场强为零,如此可知两负电荷在G 点形成的电场的合场强与正电荷Q 在G 点产生的场强等大反向,大小为E 合=k Q a 2;假设将正电荷移到G 点,如此正电荷在H 点的场强为E 1=k Q (2a )2=kQ4a2,因两负电荷在G 点的合场强与在H 点的合场强等大反向,如此H 点的合场强为E =E 合-E 1=3kQ 4a2,方向沿y 轴负向,应当选B. 6.如图6所示,金属板带电荷量为+Q ,质量为m 的金属小球带电荷量为+q ,当小球静止后,悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α,小球与金属板中心O 恰好在同一条水平线上,且距离为L .如下说法正确的答案是()图6A.+Q 在小球处产生的场强为E 1=kQ L2 B.+Q 在小球处产生的场强为E 1=mg tan αqC.+q 在O 点产生的场强为E 2=kq L2 D.+q 在O 点产生的场强为E 2=mg tan αQ答案 BC解析 金属板不能看作点电荷,在小球处产生的场强不能用E =kQ r2计算,故A 错误;根据小球受力平衡得小球受电场力F =mg tan α,由E =F q 得:E 1=mg tan αq,B 正确;小球可看作点电荷,在O 点产生的场强E 2=kq L2,C 正确;根据牛顿第三定律知金属板受到小球的电场力大小为F =mg tan α,但金属板不能看作试探电荷,故不能用E =F q求场强,D 错误.应当选B 、C.7.如图7所示,在真空中等量异种点电荷形成的电场中:O 是电荷连线的中点,C 、D 是连线中垂线上关于O 对称的两点,A 、B 是连线延长线上的两点,且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半.如此以下结论正确的答案是()图7A.B 、C 两点场强方向相反B.A 、B 两点场强一样C.C 、O 、D 三点比拟,O 点场强最弱D.A 、O 、B 三点比拟,O 点场强最弱答案AB8.如图8所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷+Q和-Q,c是线段ab的中点,d 是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的电场力分别为F d、F c、F e,如此如下说法中正确的答案是()图8A.F d、F c、F e的方向都是水平向右B.F d、F c的方向水平向右,F e的方向竖直向上C.F d=F c>F eD.F d>F c>F e答案AD解析根据场强叠加原理,等量异种点电荷连线与中垂线上的电场线分布如下列图,d、c、e三点场强方向都是水平向右,正点电荷在各点受电场力方向与场强方向一样,故A 正确,B错误;连线上场强由a到b先减小后增大,中垂线上场强由O到无穷远处逐渐减小,因此O点场强是连线上最小的(但不为0),是中垂线上最大的,故F d>F c>F e,故C错误,D 正确.9.如图9所示,A、B两点固定两个等量正点电荷,在A、B连线的中点C处放一点电荷(不计重力).假设给该点电荷一个初速度,方向与AB连线垂直,如此该点电荷可能的运动情况为()图9A.往复直线运动B.匀变速直线运动C.加速度不断减小,速度不断增大的直线运动D.加速度先增大后减小,速度不断增大的直线运动答案AD解析假设该点电荷为正电荷,给它初速度,将沿两电荷的中轴线运动,向上运动的过程中,受到电场力的合力先增大后减小,合力方向沿中轴线向上,所以该电荷向上做加速度先增大后减小,速度不断增大的直线运动.假设该电荷为负电荷,受到电场力的合力沿轴线向下,向上做减速运动,当速度为0后,又返回做加速运动,在两点电荷连线以下做减速运动,减到速度为零,又返回做加速运动,所以电荷做往复直线运动.故A、D正确,B、C错误.二、非选择题10.如图10所示,用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0×10-2kg,所带电荷量为+2.0×10-8C.现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直线成30°角,绳长L =0.2m,求:(重力加速度g的大小取10m/s2)图10(1)这个匀强电场的电场强度大小.(2)突然剪断轻绳,小球做什么运动?加速度大小和方向如何?答案(1)36×107N/C(2)做初速度为0的匀加速直线运动2033m/s2与绳子拉力方向相反解析(1)根据共点力平衡得,qE=mg tan30°解得E=36×107N/C.(2)突然剪断轻绳,小球受重力和电场力,初速度为零,做匀加速直线运动.F合=mgcos30°=ma,a=2033m/s2加速度方向与绳子拉力方向相反.11.如图11所示,把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,电场强度大小为E,有一质量为m、带电荷量为+q的物体,以初速度v0从A端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动,求物体与斜面间的动摩擦因数.图11答案qE cos θ-mg sin θmg cos θ+qE sin θ解析 物体受力情况如下列图,将各力沿斜面和垂直斜面两个方向进展正交分解,如此沿斜面方向上:f +mg sin θ=qE cos θ① 垂直斜面方向上:mg cos θ+qE sin θ=N ② 其中f =μN ③由①②③解得:μ=qE cos θ-mg sin θmg cos θ+qE sin θ.12.如图12所示,有一水平向左的匀强电场,场强为E =1.25×104N/C ,一根长L =1.5 m 、与水平方向的夹角θ=37°的光滑绝缘细直杆MN 固定在电场中,杆的下端M 固定一个带电小球A ,电荷量Q =+4.5×10-6C ;另一带电小球B 穿在杆上可自由滑动,电荷量q =+1.0×10-6C ,质量m =1.0×10-2 kg.将小球B 从杆的上端N 静止释放,小球B 开始运动.(静电力常量k =9.0×109N·m 2/C 2,取g =10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:图12(1)小球B 开始运动时的加速度为多大?(2)小球B 的速度最大时,与M 端的距离r 为多大? 答案 (1)3.2m/s 2(2)0.9m解析 (1)如下列图,开始运动时小球B 受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得mg sin θ-k L 2-qE cos θ=ma .解得:a =g sin θ-k L 2m -qE cos θm,代入数据解得:a=3.2m/s2.(2)小球B速度最大时合力为零,即mg sinθ-kr2-qE cosθ=0,解得:r=kmg sinθ-qE cosθ,代入数据解得:r=0.9m.。

选修3-1 第一章 静电场 全章检测题

选修3-1 第一章 静电场 全章检测题

第一章检测试题一、选择题(共15小题,每题3分,共45分)1.带电微粒所带的电荷量的值不可能的是下列的()A.2.4×10-19C B.-6.4×10-19C C.-1.6×10-19C D.4×10-17C2.孤立的A、B两点电荷相距R,A的电量是B的a倍,A的质量是B的b倍,已知A受到的静电力大小为F,则B受到的静电力大小为()A.F B.(a+b) F C.(a-b)F D.ab F3.关于电势与电势能的下列四种说法中正确的有()A.在电场中,电势高的地方,电荷在那一点具有的电势能就越大B.在电场中某一点,若放入的电荷的电荷量越大,它所具有的电势能越大C.在正的点电荷电场中的任一点,正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D.在负的点电荷电场中的任一点,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能4.带电粒子只在电场力作用下,从A点运动到B点,轨迹如图虚线所示,则()A.该粒子肯定带负电B.该粒子电势能不断减少C.该粒子动能不断增加D.该粒子在A点的加速度较小5.如图在点电荷Q产生的电场中,虚线表示等势面,实线表示α粒子穿过电场时的轨迹,A、B为轨迹与两等势面的交点,则下列说法正确的是()A.Q可能是正电荷,也可能是负电荷B.电势φA>φB,粒子动能E kA>E kBC.电势φA<φB,粒子电势能E PA>E PBD.场强E A<E B,粒子动能E kA>E kB6.如图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为()A.E=100V/m,竖直向下B.E=100V/m,竖直向上C.E=100V/m,水平向左D.E=100V/m,水平向右7.在方向水平向左,大小E=100V/m的匀强电场中,有相距d=2cm的a、b两点,现将一带电荷量q=3×10-10C的检验电荷由a点移至b点,该电荷的电势能变化量可能是()A.0 B.6×10-11J C.6×10-10J D.6×10-8J8.如图,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论正确的是()A.此液滴带负电B.液滴的加速度等于2gC.合外力对液滴做的总功等于零D.液滴的电势能减少9.真空中保持一定距离的两个点电荷,若其中一个点电荷增加了21,但仍然保持它们之间的相互作用力不变,则另一点电荷的电量一定减少了 A .21B .31C .41D .24110.对于电容C =UQ ,以下说法正确的是 ( ) A .一只电容充电荷量越大,电容就越大B .对于固定电容器,它所充电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变C .可变电容器的充电荷量跟加在两极间的电压成反比D .如果一个电容器没有电压,就没有充电荷量,也就没有电容11.连接在电池两极板上的平行板电容器,当两极板间的距离减小时( )A .电容器的电容C 变大B .电容器极板的带电荷量Q 变大C .电容器两极板间的电势差U 变大D .电容器两极板间的电场强度E 变大12.☆带电粒子从静止出发经过电压为U 1的电场加速后,垂直进入电压力U 2的偏转匀强电场,当粒子离开偏转电场时偏移距离为y ,要使y 增大为原来的2倍,可供选用的方法有( )A .使U 1减小为原来的一半B .使U 2增大为原来的2倍C .使偏转电场极板长度增大为原来的2倍D .使偏转电场极板间的距离减小为原来的一半13.☆几种混合的带电粒子(重力不计),初速度为零,它们从同一位置经同一电场加速后,又都垂直场强方向进入另一相同的匀强电场,设粒子刚出偏转电场就打在荧光屏上,且在荧光屏上只有一个光点,则到达荧光屏的各种粒子 ( )A .电量一定相等B .质量一定相等C .比荷一定相等D .质量、电量都可能不等14.☆平行电容器内部虚线范围内有偏转电场,一束离子从两板正中间P 处垂直电场入射,出现如图所示的a 、b 、c 偏转轨迹,则( )A .若为同种离子,a 和b 在电场中所需运动时间相同B .若为同种离子,b 和c 在电场中所需运动时间相同C .若初速度相同,a 和b 在电场中所需运动时间相同D .若初速度相同,b 和c 在电场中所需运动时间相同15.☆如图甲所示,在两极板a .b 之间有一静止的电子,当在a 、b 之间加上如图乙所示的变化电压时(开始时a 板带正电),电子的运动情况是(不计重力,板间距离足够大) ( )A .电子一直向a 板运动B .电子一直向b 板运动C .电子在两板间做周期性往返运动D .电子先向a 板运动,再返回一直向b 板运动二.填空题(20、21题每空2分,其余每空1分,共21分)16.在真空中有两个点电荷,其中电荷A 的电量是电荷B 电量的4倍,它们相距5cm 时,相互斥力为1.6N ,当它们相距20cm 时,相互斥力为_____________,电荷A 的电量为________________,电荷B 的电量为__________________。

人教版高中物理选修3-1第一章第七节静电现象的应用同步习题(附详解答案).docx

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高中物理学习材料唐玲收集整理第一章第七节静电现象的应用同步习题(附详解答案)1.导体处于静电平衡时,下列说法正确的是( )A.导体内部没有电场B.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体外表面C.导体内部没有电荷的运动D.以上说法均不对答案:D2.如图所示,某同学在桌上放两摞书,然后把一块洁净的玻璃板放在上面,使玻璃板离开桌面2~3cm,在宽约0.5cm的纸条上画出各种舞姿的人形,用剪刀把它们剪下来,放在玻璃板下面,再用一块硬泡沫塑料在玻璃上来回擦动,此时会看到小纸人翩翩起舞.下列哪种做法能使实验效果更好( )A.将玻璃板换成钢板B.向舞区哈一口气C.将玻璃板和地面用导线连接D.用一根火柴把舞区烤一烤答案:D3.每到夏季,我省各地纷纷进入雨季,雷雨等强对流天气频繁发生.当我们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电.下列说法正确的是( )①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备③固定电话和手提电话均可正常使用④在旷野,应远离树木和电线杆A.①②③B.①②④C.①③④ D.②③④答案:B解析:表面具有突出尖端的导体,在尖端处的电荷分布密度很大,使得其周围电场很强,就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电.固定电话和手提电话的天线处有尖端,易引发尖端放电造成人体伤害,故不能使用.4.金属球壳原来带有电荷,而验电器原来不带电,如图所示,现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连,验电器的金属箔( )A.不会张开B.一定会张开C.先张开后闭合D.可能会张开答案:B5.(2009·长沙市一中高二检测)如图所示,棒AB上均匀分布着正电荷,它的中点正上方有一P点,则P点的场强方向为( )A.垂直于AB向上B.垂直于AB向下C.平行于AB向左D.平行于AB向右答案:A6.如图所示,一导体AB放在一负电荷的电场中,导体AB与大地是绝缘的,当导体处于静电平衡时,(1)比较A端和B端电势的高低.(2)比较A点和B点场强大小.(3)比较A、B端外表面场强大小.(4)若A端接地,AB导体带什么电?(5)若把A端和B端用导线连接,A、B端电荷中和吗?答案:(1)AB导体处于静电平衡状态,是等势体,φA=φB(2)A点和B点场强均为零,E A=E B=0(3)利用电场线分布可知A端分布密,E′A>E′B(4)AB导体处于负电荷的电场中,其电势低于大地的零电势,负电荷要从AB流向大地,则导体带正电,与A、B哪端接地无关(5)A端和B端等势,电荷不沿导体移动,电荷不会中和7.如图所示,一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q=+4×10-6C.(1)此时,金属桶内,外表面带电荷量分别为多少?(2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q=-2×10-6C的带电小球,桶内、外表面带电荷量分别为多少?(3)若桶内金属小球与内表面接触一下,桶内外表面带电荷量分别为多少?(4)若小球悬挂时,用手接触一下桶外表面,然后再将小球从桶中取出,则金属桶内外表面带电荷量又为多少?答案:(1)q内=0,q外=+4×10-6C(2)q内=q外=+2×10-6C(3)q内=0,q外=+2×10-6C(4)q内=0,q外=+2×10-6C1.在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷,图中的四个图画出了其空间电场的电场线情况,符合实际情况的是( )答案:D2.随着人们生活水平的提高,各种家用电器日益走入我们的居家生活,而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来,加之居室内墙壁和地板多属绝缘体,空气干燥,因此更容易受到静电干扰.由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素,因此老年人更容易受静电的影响.心血管系统本来就有各种病变的老年人,静电更会使病情加重.过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽.我们平时生活中就应当采取措施,有效防止静电,下列可行的是( )①室内要勤拖地、勤洒些水②要勤洗澡、勤换衣服③选择柔软、光滑的化纤类衣物④尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具A.①②③ B.①③④C.①②④ D.②③④答案:C解析:室内要保持一定的湿度,室内要勤拖地、勤洒些水;要勤洗澡、勤换衣服,以消除人体表面积聚的静电荷.对于老年人,应选择柔软、光滑的棉纺织衣物,尽量不穿化纤类衣物,以使静电的危害减少到最低限度;尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具,以防止摩擦起电.3.如图所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则( )A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电答案:D4.如图所示,金属壳放在光滑的绝缘水平垫上,能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )答案:ABD解析:A图中,由于金属壳发生静电感应,内部场强为零,金属壳起到屏蔽外电场的作用,A对;B图中金属壳同大地连为一体,同A一样,外壳起到屏蔽外电场的作用;C中电荷会引起金属壳内外表面带电,外表面电荷会在壳外空间中产生电场,即金属壳不起屏蔽作用,C错;将金属壳接地后,外表面不带电,壳外不产生电场,金属壳起屏蔽内电场的作用,D对.5.如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷.在静电平衡后,下列物理量中等于零的是( )A.导体腔内任意点的场强B.导体腔内任意点的电势C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量答案:ABD解析:静电平衡状态下的导体内部场强处处为零,且内表面不带电,故选项A、D正确.由于导体接地,故整个导体的电势为零,选项B正确.导体外表面受带电体Q的影响,所带电荷不为零,故选项C不正确.6.如图所示,绝缘开口空心金属球壳A已带电,今把验电器甲的小金属球与A的内部用导线连接,用带绝缘柄的金属小球B与A内壁接触后再与验电器乙的小球接触,甲、乙验电器离球壳A足够远.那么甲验电器的箔片________,乙验电器的箔片______.(填“张开”或“不张开”)答案:张开;不张开7.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内作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).解析:金属圆盘A处于静电平衡状态,因此内部每点的合场强都为零,即金属圆盘A 内的每一点,感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在该点的电场强度大小相等、方向相反,即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合,且方向相反,如图所示.8.如图所示,在玻璃管中心轴上安装一根直导线,玻璃管外绕有线圈,直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连.开始,感应圈未接通电源,点燃蚊香,让烟通过玻璃管冒出.当感应圈电源接通时,玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压,立即可以看到,不再有烟从玻璃管中冒出来了.过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘.请思考一下:这是什么原因?答案:当感应圈电源接通时,玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压,形成强电场.烟尘颗粒都是带电的,在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上.。

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第1章静电场第01节 电荷及其守恒定律[知能准备]1.自然界中存在两种电荷,即 电荷和 电荷.2.物体的带电方式有三种:(1)摩擦起电:两个不同的物体相互摩擦,失去电子的带 电,获得电子的带 电.(2)感应起电:导体接近(不接触)带电体,使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷,而另一端带上与带电体相 的电荷.(3)接触起电:不带电物体接触另一个带电物体,使带电体上的 转移到不带电的物体上.完全相同的两只带电金属小球接触时,电荷量分配规律:两球带异种电荷的先中和后平均分配;原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上.3.电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能 ,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,在转移的过程中,电荷的总量 .4.元电荷(基本电荷):电子和质子所带等量的异种电荷,电荷量e =1.60×10-19C.实验指出,所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ,或者是电荷量e 的整数倍.因此,电荷量e 称为元电荷.电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的.5.比荷:带电粒子的电荷量和质量的比值m q .电子的比荷为kg C m e e/1076.111⨯=. [同步导学]1.物体带电的过程叫做起电,任何起电方式都是电荷的转移,而不是创造电荷.2.在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变.例1 关于物体的带电荷量,以下说法中正确的是( )A .物体所带的电荷量可以为任意实数B .物体所带的电荷量只能是某些特定值C .物体带电+1.60×10-9C ,这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D .物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C解析:物体带电的原因是电子的得、失而引起的,物体带电荷量一定为e 的整数倍,故A 错,B 、C 、D 正确.如图1—1—1所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是 ( )A .先把两球分开,再移走棒B .先移走棒,再把两球分开C .先将棒接触一下其中的一个球,再把两球分开D .棒的带电荷量不变,两导体球不能带电图1—1—1解析:带电棒移近导体球但不与导体球接触,从而使导体球上的电荷重新分布,甲球左侧感应出正电荷,乙球右侧感应出负电荷,此时分开甲、乙球,则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷,故A 正确;如果先移走带电棒,则甲、乙两球上的电荷又恢复原状,则两球分开后不显电性,故B 错;如果先将棒接触一下其中的一球,则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷,故C 正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电,而使棒的带电荷量保持不变,故D 错误.3.“中性”和“中和”的区别“中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显示电性,表现不带电的状态.可见,任何不带电的物体,实际上其中都有等量的异种电荷.“中和”是两个带等量(或不等量)的异种电荷的带电体相接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移、抵消(或部分抵消),最后都达到中性(或单一的正、负电性)状态的一个过程.[同步检测]1、一切静电现象都是由于物体上的 引起的,人在地毯上行走时会带上电,梳头时会带上电,脱外衣时也会带上电等等,这些几乎都是由 引起的.2.用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为 ( )A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷C.被吸引的轻小物体一定是带电体D.被吸引的轻小物体可能不是带电体3.如图1—1—2所示,在带电+Q 的带电体附近有两个相互接触的金属导体A 和B ,均放在绝缘支座上.若先将+Q 移走,再把A 、B 分开,则A 电,B 电;若先将A 、B 分开,再移走+Q ,则A 电,B 电.4.同种电荷相互排斥,在斥力作用下,同种电荷有尽量 的趋势,异种电荷相互吸引,而且在引力作用下有尽量 的趋势.5.一个带正电的验电器如图1—1—3所示,当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时,验电器中金属箔片的张角减小,则( )A .金属球A 可能不带电B .金属球A 一定带正电C .金属球A 可能带负电D .金属球A 一定带负电6.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断( )A.验电器所带电荷量部分被中和图1—1—2图1—1—3B .验电器所带电荷量部分跑掉了C .验电器一定带正电D .验电器一定带负电7.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转移C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体,而感应起电的物体必定是导体D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移8.现有一个带负电的电荷A ,和一个能拆分的导体B ,没有其他的导体可供利用,你如何能使导体B 带上正电?9.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的A. 2.4×10-19CB.-6.4×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C10.有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ,其中小球A 带有2.0×10-5C 的正电荷,小球B 、C 不带电.现在让小球C 先与球A 接触后取走,再让小球B 与球A 接触后分开,最后让小球B 与小球C 接触后分开,最终三球的带电荷量分别为q A = ,q B = ,q C = .[综合评价]1.对于摩擦起电现象,下列说法中正确的是A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷2.如图1—1—4所示,当将带正电的球C 移近不带电的枕形绝缘金属导体AB 时,枕形导体上的电荷移动情况是A.枕形金属导体上的正电荷向B 端移动,负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A 端移动,正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B 端和A 端移动D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A 端和B 端移动 图1—1—4 3.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.摩擦起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了4.如图1—1—5所示,用带正电的绝缘棒A 去靠近原来不带电的验电器B ,B 的金属箔片张开,这时金属箔片带 电;若在带电棒离开前,用手摸一下验电器的小球后离开,然后移开A ,这时B 的金属箔片也能张开,它带 电. 图1—1—55.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的近旁有一底座绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图1—1—6所示,现使b带电,则:A. ab之间不发生相互作用B. b将吸引a,吸在一起不放开C. b立即把a排斥开D. b先吸引a,接触后又把a排斥开图1—1—66.5个元电荷的电荷量是 C,16C电荷量等于个元电荷的电荷量.7.有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电荷量QA =6.4×910-C,QB=–3.2×910-C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移多少库仑?此后,小球A、B各带电多少库仑?8.有三个相同的绝缘金属小球A、B、C,其中小球A带有3×10-3C的正电荷,小球B带有-2×10-3C的负电荷,小球C不带电.先将小球C与小球A接触后分开,再将小球B与小球C接触然后分开,试求这时三球的带电荷量分别为多少?第一章静电场第一节电荷及其守恒定律[知能准备]答案:1. 正负 2.(1)正负(2)异同(3)一部分电荷 3. 创造消失保持不变[同步检测]答案:1.带电摩擦 2.AD 3.不带不带负正 4 .远离靠近 5.AC 6.C 7.D 8.电荷A靠近导体B时,把B先拆分开后把电荷A移走,导体B靠近电荷A的一端带正电9.A 10. 5×10-6C 7.5×10-6C 7.5×10-6C[综合评价]答案:1.BC 2.B 3.B 4.正负 5.D 6. 8×10-19C 10207.(1) 4. 8×10-9C (2) 1.6×10-9C1.6×10-9C 8. 1.5×10-3C –2.5×10-4C –2.5×10-4C同步导学第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型. 2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221r q q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量, k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q ,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示,图1—2—1 图1—2—2则F < 22L q k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的. 3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球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 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确. 例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得: 0sin 11221=-θF rq q k0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212grm q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221grq kq 是相等的. 所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距(0.4-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231xq q k =.)4.0(232x q q k -显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm 所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍? 解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q .A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能?解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 图13—1—52,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是A .凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F = 221rq q k; B .两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C .相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D .当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d 时的作用力为( )A .F /100B .10000FC .100FD .以上结论都不对5.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A .保持不变B .先增大后减小C .增大D .减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷量,相互作用的斥力为3F .现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A .OB .FC .3FD .4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知A.B球带电荷量较多B.B球质量较大C.A球带电荷量较多D.两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q1和q2,用长均为L的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为 .9.两个形状完全相同的金属球A和B,分别带有电荷量qA =﹣7×108-C和qB=3×108-C,它们之间的吸引力为2×106-N.在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”),大小是.(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A、B是带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上,B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A等高,若B的质量为303g,则B 带电荷量是多少?(g取l0 m/s2)[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2,则F1和F2的大小关系为:A.F1=F2D.F1> F2C.F1< F2D.无法比较2.如图1—2—8所示,在A点固定一个正点电荷,在B点固定一负点电荷,当在C点处放上第三个电荷q时,电荷q受的合力为F,若将电荷q向B移近一些,则它所受合力将A.增大 D.减少 C.不变 D.增大、减小均有可能.图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—83.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是A .a 点左侧40cm 处B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么 ( ) A.Q 3应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边 C.Q 3应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与A v 相同B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反. 7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+2.0×108-C ,q B =+8.0×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+4.0×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10图1—2—11图1—2—12图1—2—1310.如图1—2—14所示,一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上同步检测答案:1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力,3.8×107-N 10.106-C综合评价答案:1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910- 8.16a/99.mg lq k +222mg 10.mgkQq3同步导学第1章静电场第03节 电场强度[知能准备]1.物质存在的两种形式: 与 . 2.电场强度(1)电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有 .图1—2—14(2)放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的 .叫做该点的电场强度.物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的静电力的方向相同.(3)电场强度单位 ,符号 .另一单位 ,符号 . (4)如果 1 C 的电荷在电场中的某点受到的静电力是 1 N ,这点的电场强度就是 .3.电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个场源点电荷 在该点产生的电场强度的 . 4.电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线(或直线).曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向. (2)电场线的特点:①电场线从正电荷(或无限远处)出发,终止于无限远或负电荷.②电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向. ③在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较 ,电场强度较小的地方电场线较 ,因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小.5.匀强电场:如果电场中各点电场强度的大小 .方向 ,这个电场就叫做匀强电场.[同步导学]1. 电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态.区别于分子、原子组成的实物,电场有其特殊的性质,如:几个电场可以同时“处于”某一空间,电场对处于其间的电荷有力的作用,电场具有能量等.本章研究静止电荷产生的电场 ,称为静电场.学习有关静电场的知识时应该明确以下两点:(1)电荷的周围存在着电场,静止的电荷周围存在着静电场.(2)电场的基本性质是:对放入其中的电荷(不管是静止的还是运动的)有力的作用,电场具有能量.2. 电场强度(1)试探电荷q 是我们为了研究电场的力学性质,引入的一个特别电荷.试探电荷的特点:①电荷量很小,试探电荷不影响原电场的分布;②体积很小,便于研究不同点的电场.(2)对于qFE,等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函数关系,只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性.在电场中某点,比值qF是与q 的有无、电荷量多少,电荷种类和F 的大小、方向都无关的恒量,电场中各点都有一个唯一确定的E.因为场强E 完全是由电场自身的条件(产生电场的场源电荷和电场中的位置)决定的,所以它反映电场本身力的属性. 例 1 在电场中某点用+q 测得场强E ,当撤去+q 而放入-q/2时,则该点的场强( )A .大小为E / 2,方向和E 相同B .大小为E /2,方向和E 相反C .大小为E ,方向和E 相同D .大小为E ,方向和E 相反解析:把试探电荷q 放在场源电荷Q 产生的电场中,电荷q 在不同点受的电场力一般是不同的,这表示各点的电场强度不同;但将不同电荷量的试探电荷q 分别放入Q 附近的同一点时,虽受力不同,但电场力F 与电荷量q 的比值F/q 不变.因为电场中某点的场强E 是由电场本身决定,与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关,故C 正确.3.点电荷周围的场强场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ,则它们间的库仑力为22rQqk r Qq kF ==, 所以电荷q 处的电场强度2rQk q F E ==. (1) 公式:2r QkE =,Q 为真空中场源点电荷的带电荷量,r 为考察点到点电荷Q 的距离. (2) 方向:若Q 为正电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向该点;若Q 为负电荷,场强方向沿Q 和该点的连线指向Q .(3) 适用条件:真空中点电荷Q 产生的电场. 4.两个场强公式q F E =和2rQk E =的比较 (1) 2r QkE =适用于真空中点电荷产生的电场,式中的Q 是场源电荷的电荷量,E 与场源电荷Q 密切相关;qFE =是场强的定义式,适用于任何电场,式中的q 是试探电荷的电荷量,E 与试探电荷q 无关.。

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