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2021年高考物理一轮复习考点21电场的力的性质练习含解析

2021年高考物理一轮复习考点21电场的力的性质练习含解析
2021年高考物理一轮复习考点21电场的力的性质练习含解析

考点21 电场的力的性质

题组一 基础小题

1.(多选)下列说法中正确的是( )

A .一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计

B .点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是不存在的

C .点电荷就是体积和带电量都很小的带电体

D .根据F =k q 1q 2

r 2

可知,当r →0时,F →∞ 答案 AB

解析 一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计,故A 正确,C 错误;点电荷是理想模型,实际是不存在的,故B 正确;根据F =k

q 1q 2

r 2

适用的条件可知,该公式适用于真空中的点电荷,故当r →0时,电荷不能看成点电荷,库仑定律不再适用,D 错误。

2.(多选)如图所示,取一对用绝缘柱支持的不带电导体A 和B ,使它们彼此接触,现在把带正电荷的物体C 移近导体A ,发现贴在A 、B 下部的金属箔都张开,下列说法正确的是( )

A .此时A 带负电荷,

B 带正电荷 B .此时A 和B 都带负电荷

C .A 和B 分开后移去C ,A 、B 上的金属箔仍保持张开

D .先移去C ,再把A 和B 分开,A 、B 上的金属箔仍保持张开 答案 AC

解析 带正电荷的物体C 移近A 时,由于静电感应,导体A 带负电荷,导体B 带正电荷,故A 正确,B 错误;把A 、B 分开,则A 带负电荷,B 带正电荷,移去C 后,电荷不能再进行中和,此时A 所带电荷量仍然等于B 所带的电荷量,故两金属箔仍然张开,C 正确;先移去C 后,由于电荷间相互作用,A 、B 上的感应电荷重新中和,A 、B 达到电中性状态,无论A 、B

是否分开,两金属箔均闭合,故D 错误。

3.在电场中的a 点放一试探电荷+q ,它受到的电场力大小为F ,方向水平向右,则a 点的场强大小为E =F q

,方向水平向右,下列说法正确的是( )

A .在a 点放置一个负试探电荷-2q ,a 点的场强变为2E

B .在a 点放置一个负试探电荷-2q ,a 点的场强方向变为水平向左

C .在a 点放置一个电荷量为2q 的检验电荷,则a 点的场强变为2E

D .在a 点放置一个电荷量为2q 的检验电荷,则a 的场强仍为

E 答案 D

解析 根据题意可知,a 点的场强大小为E =F q

,方向水平向右,电场强度取决于电场本身,与所放试探电荷的电荷量、电性无关,故A 、B 、C 错误,D 正确。

4.两个可自由移动的点电荷分别放在A 、B 两处,如图所示。A 处电荷带正电荷量Q 1,B 处电荷带负电荷量Q 2,且Q 2=5Q 1,另取一个可以自由移动的点电荷Q 3,放在AB 直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )

A .Q 3为负电荷,且放于

B 右方 B .Q 3为负电荷,且放于A 左方

C .Q 3为正电荷,且放于A 、B 之间

D .Q 3为正电荷,且放于B 右方 答案 B

解析 因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用,且已知Q 1和Q 2是异种电荷,对

Q 3的作用力一个为引力,一个为斥力,所以Q 3要平衡就不能放在A 、B 之间;根据库仑定律知,

由于B 处的电荷Q 2电荷量较大,Q 3应放在离Q 2较远而离Q 1较近的地方才有可能处于平衡,故

Q 3应放在A 的左侧,要使Q 1和Q 2也处于平衡状态,Q 3必须带负电,故B 正确,A 、C 、D 错误。

5.(多选)两个相同的金属小球(均可视为点电荷),带电荷量大小之比为1∶3,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在距离为r

2的两处,

则两球间库仑力的大小可能为( )

A.13F

B.43F

C.163

F D .4F

答案 BC

解析 接触前两个金属球之间的库仑力的大小为F =

kQ ·3Q

r 2

。若两个相同的金属球带异种电荷,接触后再分开,其所带电荷量先中和后均分,所以两球分开后各自带电荷量大小为Q ,距离又变为原来的12,其库仑力为F ′=kQ ·Q r 22,即两球间库仑力的大小为43

F ;若两个相同的金

属球带同种电荷,接触后再分开,其所带电荷量均分,所以两球分开后各自带电荷量大小为2Q ,距离又变为原来的12,其库仑力为F ″=k ·2Q ·2Q r 22,即两球间库仑力的大小为16

3

F ,故B 、

C 正确。

6.在如图所示的四种电场中,分别标记有a 、b 两点。其中a 、b 两点的电场强度大小相等、方向相反的是( )

A .图甲中与点电荷等距的a 、b 两点

B .图乙中两等量异号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a 、b 两点

C .图丙中两等量同号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a 、b 两点

D .图丁中非匀强电场中的a 、b 两点 答案 C

解析 题图甲中与点电荷等距的a 、b 两点,电场强度大小相同,方向不相反,A 错误;题图乙中,根据电场线的疏密及对称性可判断,a 、b 两点的电场强度大小相等、方向相同,B 错误;题图丙中两等量同号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a 、b 两点,电场强度大小相同、方向相反,C 正确;题图丁中根据电场线的疏密可判断,b 点的电场强度大于a 点的电场强度,D 错误。

7.如图所示,真空中位于x 轴上的两个等量负点电荷,关于坐标原点O 对称。下列关于

E 随x 变化的图象正确的是( )

答案 A

解析 根据场强的叠加,可知两个等量负点电荷的中点O 处的场强为零,两侧场强方向是相反的,不可能相同;根据电场线的疏密表示场强的大小,可知从左侧无穷远到负电荷处,电场强度逐渐增大,方向向右;从左侧负电荷处到右侧负电荷处,电场强度先减小后增大,且O 点处的电场强度为零,在O 点左侧,电场强度方向向左,在O 点右侧,电场强度方向向右;从右侧负电荷处到右侧无穷远,电场强度逐渐减小到零,方向向左,故A 正确。

8. 如图,一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、d 三个点,a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ,在a 点处有一电荷量为

q (q >0)的固定点电荷。已知b 点处的场强为零,则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )

A .k 3q

R

2

B .k 10q 9R 2

C .k

Q +q

R 2

D .k 9Q +q 9R

2

答案 B

解析 由b 点处场强为零知,圆盘在b 点处产生的场强E 1与点电荷q 在b 点处产生的场强E 2大小相等、方向相反,规定向右为正方向,则:E 1=-E 2=-k q R

2;由对称性,圆盘在d 点处产生的场强E 3=k q R 2,点电荷q 在d 点处产生的场强E 4=k q

9R 2,故d 点处的合场强E d =E 3

+E 4=k 10q

9R

2,B 正确,A 、C 、D 错误。

9.一半径为R 的半球面均匀带有正电荷Q ,电荷Q 在球心O 处产生的场强大小E 0=k

Q 2R

2,方向如图所示。把半球面分为表面积相等的上、下两部分,如图甲所示,上、下两部分电荷

在球心O 处产生电场的场强大小分别为E 1、E 2;把半球面分为表面积相等的左、右两部分,如图乙所示,左、右两部分电荷在球心O 处产生电场的场强大小分别为E 3、E 4,则( )

A .E 1>k Q 4R 2

B .E 2=k Q 4R 2

C .E 3

4R 2

D .

E 4=k Q

4R

2

答案 A

解析 根据点电荷的场强公式E =k q r

2,结合电荷只分布在半球面的表面,对于题图甲,虽上、下部分的表面积的大小和各点到球心的距离相同,但半球面的上部分各处电荷在O 点的场强夹角相对较小,则根据场强的叠加原理,上、下两部分电荷在球心O 处产生电场的场强大小关系为E 1>E 2;因电荷Q 在球心O 处产生的场强大小E 0=k Q 2R 2,则E 1>k Q 4R 2,E 2

4R 2,A

正确,B 错误。对于题图乙,半球面分为表面积相等的左、右两部分,根据场强的叠加和对称性可知,半球面的左侧部分在O 点产生的场强与右侧部分在O 点产生的场强大小相等,即E 3=E 4,由于方向不同,由合成法则可知,E 3=E 4>k

Q

4R

2,故C 、D 错误。 10.(多选)如图,光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电的小球,质量为m ,带电荷量为q ,为使小球静止在杆上,可加一匀强电场。所加电场的场强满足什么条件时,小球可在杆上保持静止( )

A .垂直于杆斜向上,场强大小为mg cos θ

q

B .竖直向上,场强大小为mg q

C .平行于杆斜向上,场强大小为mg sin θ

q

D .水平向右,场强大小为

mg cot θ

q

答案 BC

解析 若场强方向垂直于杆斜向上,带正电的小球受到的电场力方向也垂直于杆斜向上,在垂直于杆的方向,小球受力平衡,而在沿杆方向,重力有沿杆向下的分力,没有力与之平衡,则小球将向下滑动,不能保持静止,A 错误;若电场方向竖直向上,且场强大小为E =mg

q

,此时球受竖直向上的电场力和竖直向下的重力,且Eq =mg ,小球受力平衡,B 正确;若场强方向平行于杆斜向上,此时小球受三个力:重力、沿杆斜向上的电场力和支持力,当三力平衡时,有mg sin θ=Eq ,故E =

mg sin θ

q

,C 正确;若场强方向水平向右,此时小球受三个力:重力、水平向右的电场力和支持力,当三力平衡时,有mg sin θ=Eq cos θ,故E =mg tan θ

q

,D 错误。

11. 在匀强电场中,将一质量为m 、电荷量为q 的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为θ,如图所示。则匀强电场的场强大小为( )

A .最大值是mg tan θ

q B .最小值为

mg sin θ

q

C .唯一值是mg tan θ

q

D .以上都不对

答案 B

解析 依题意,带电小球所受合力的方向与竖直方向的夹角为θ,根据平行四边形定则可知,当电场力的方向与合力的方向垂直时,场强最小,如图所示。由图可得sin θ=qE min

mg

,所以E min =mg sin θ

q

,故B 正确。由图可知场强的取值不唯一而且没有最大值,故A 、C 、D 错误。

12.(多选)在真空中的x 轴上的原点处和x =6a 处分别固定一个点电荷M 、N ,在x =2a 处由静止释放一个正点电荷P ,假设点电荷P 只受电场力作用沿x 轴方向运动,得到点电荷P 的速度大小与其在x 轴上的位置关系如图所示(其中在x =4a 处速度最大),则下列说法正确

的是( )

A.点电荷M、N一定都是正电荷

B.点电荷M、N一定为异号电荷

C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1

D.x=4a处的电场强度不一定为零

答案AC

解析由题中图象可知,正点电荷P的速度先增大后减小,即点电荷P的动能先增大后减小,说明电场力先做正功后做负功,结合正电荷受到的电场力的方向与场强方向相同可知,电场强度的方向先沿x轴的正方向,后沿x轴的负方向,根据点电荷的电场线特点和电场的叠加原理可知,点电荷M、N一定都是正电荷,故A正确,B错误;由图可知,在x=4a处点电荷P的速度最大,速度的变化率为0,说明在x=4a处的电场强度一定为零,则点电荷M、

N在x=4a处的电场强度大小相等、方向相反,即:kQ M

4a2

kQ N

2a2

,得Q M∶Q N=4∶1,故C

正确,D错误。

题组二高考小题

13. (2019·全国卷Ⅰ)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( )

A.P和Q都带正电荷

B.P和Q都带负电荷

C.P带正电荷,Q带负电荷

D.P带负电荷,Q带正电荷

答案 D

解析细绳竖直,把P、Q看作整体,在水平方向所受合力为零,对外不显电性,带异种电荷,A、B错误;P、Q带不同性质的电荷,有两种情况:P带正电,Q带负电,或P带负电,Q带正电,两种情况的受力分别如图所示,由图知,P带负电,Q带正电时符合题意,C错误,D正确。

14.(2018·全国卷Ⅰ)如图,三个固定的带电小球a 、b 和c ,相互间的距离分别为ab =5 cm ,bc =3 cm ,ca =4 cm 。小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线。设小球

a 、

b 所带电荷量的比值的绝对值为k ,则(

)

A .a 、b 的电荷同号,k =16

9

B .a 、b 的电荷异号,k

=16

9

C .a 、b 的电荷同号,k =64

27

D .a 、b 的电荷异号,k =64

27

答案 D

解析 对固定的小球c 受到的库仑力分析,要使c 球受到的库仑力合力与a

、b 的连线平行,则竖直方向小球c 受到的库仑力合力为零,则a 、b 的电荷必须异号,如图所示,则有:k Q a Q c r 2ac ·sin α=k Q b Q c r 2bc ·sin β,故Q a Q b =r 2ac sin β

r 2bc sin α=42

×

4532×

35

=6427

,D 正确。

15.(2015·山东高考)直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图。

M 、N 两点各固定一负点电荷,一电量为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。若将该正点电荷移到G 点,则H 点处场强的大小和方向分别为( )

A.3kQ

4a

2,沿y 轴正向 B.3kQ

4a 2,沿y 轴负向 C.

5kQ

4a

2,沿y 轴正向 D.5kQ

4a

2,沿y 轴负向 答案 B

解析 正点电荷在O 点时,G 点场强为0,即两负点电荷在G 点的合场强大小为E 1=kQ

a

2,方向沿y 轴正方向。由对称性知,两负点电荷在H 点处的合场强大小为E 2=E 1=kQ a

2,方向沿y 轴负方向。当把正点电荷放在G 点时,在H 点处产生的场强的大小为E 3=kQ

4a 2,方向沿y 轴正

方向。所以H 点处场强大小E =E 2-E 3=3kQ

4a

2,方向沿y 轴负方向,选项B 正确。

16.(2016·浙江高考)(多选)如图所示,把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触,棒移开后将悬点O B 移到

O A 点固定。两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m 。已测得每个小球质量是8.0×10-4 kg ,

带电小球可视为点电荷,重力加速度g =10 m/s 2

,静电力常量k =9.0×109

N·m 2

/C 2

,则( )

A .两球所带电荷量相等

B .A 球所受的静电力为1.0×10-2

N C .B 球所带的电荷量为46×10-8 C D .A 、B 两球连线中点处的电场强度为0 答案 ACD

解析 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,与A 球接触后A 球也带正电荷,两球接触后分开,B 球也带正电荷,且两球所带电荷量相等,A 项正确;两球相互排斥,稳定后A 球受力情况如图所示,sin θ=0.060.10=0.60,θ=37°,F 库=mg tan37°=6.0×10-3 N ,B 项错误;F 库

=k

Q A Q B r

2,Q A =Q B =Q ,r =0.12

m ,联立得Q =46×10-8

C ,故C 项正确;由等量同号点电荷产生的电场的特点可知,A 、B 两球连线中点处的场强为0,故

D 项正确。

题组三 模拟小题

17.(2019·四川天府大联考)(多选)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图

甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F 是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )

A.E、F两点场强相同

B.A、D两点场强不同

C.B、O、C三点,O点场强最小

D.从E点向O点运动的电子加速度逐渐减小

答案AC

解析等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线,电场强度方向与等势线垂直,因此E、F两点场强方向相同,由于E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,则其场强大小也相等,故A正确;根据对称性可知,A、D两点处电场线疏密程度相同,则A、D两点场强大小相同,由图看出,A、D两点场强方向相同,故B错误;由图看出,B、O、C三点比较,O点的电场线最稀疏,场强最小,故C正确;由图可知,电子从E点向O点运动过程中,电场强度有最大值的位置不确定,因此在此过程中,电场力可能先增大后减小,也可能一直减小,因此电子的加速度可能逐渐减小,也可能先增大后减小,故D错误。

18.(2020·河北省高三上学期六校第一次联考试题)研究磁现象时,常常要讨论穿过某一面积的磁场及其变化,为此引入了磁通量的概念。在电场中也可以定义为电通量,如图甲所示,设在电场强度为E的匀强电场中,有一个与电场方向垂直的平面,面积为S,我们把E 与S的乘积叫做穿过这个面积的电通量,用字母ΦE表示,即ΦE=ES。假设真空中O点有一点电荷q,以O为球心,分别以r1、r2为半径作两个球面,如图乙所示。设通过半径为r1的球面的电通量为ΦE1,通过半径为r2的球面的电通量为ΦE2。则ΦE1与ΦE2的比值为( )

A.r1

r2

B.

r2

r1

C.r22

r21

D.1

答案 D

解析 由点电荷电场强度公式E =k q r

2,电通量公式ΦE =ES ,球体表面积公式S =4πr 2

,联立解得通过任意球面的电通量为ΦE =ES =k q r

2×4πr 2

=4πkq ,所以ΦE 1与ΦE 2的比值为1,D 正确。

19.(2019·湘赣十四校一模)如图,边长为a 的立方体ABCD -A ′B ′C ′D ′八个顶点上有八个带电质点,其中顶点A 、C ′上质点的电量分别为q 、Q ,其他顶点上质点的电量未知,

A 点上的质点仅在静电力作用下处于平衡状态,现将C ′上质点的电量变成-Q ,则顶点A 上

质点受力的合力为(各质点均可看做点电荷,不计重力)( )

A.kQq a 2

B.2kQq 3a 2

C.

kQq 3a

2 D .0

答案 B

解析 A 点上的质点仅在静电力作用下处于平衡状态,说明除C ′点质点以外的其他质点对A 点质点的作用力与C ′点质点对A 点质点的作用力等大反向;根据库仑定律可得F C ′A =

kQq

3a

2,现将C ′上质点的电量变成-Q ,其他质点对A 点质点作用力不变,C ′点质点对A 点质点作用力大小不变、方向相反,则顶点A 上质点受力的合力为2kQq

3a

2,故B 正确,A 、C 、D 错误。

20.(2019·四川攀枝花二模)如图所示,真空中三个质量相等的小球A 、B 、C ,带电量分别为Q A =6q ,Q B =3q ,Q C =8q 。现用恰当大小的恒力F 拉C ,可使A 、B 、C 沿光滑水平面做匀加速直线运动,运动过程中A 、B 、C 保持相对静止,且A 、B 间距离与B 、C 间距离相等。不计电荷运动产生磁场的影响,小球可视为点电荷,则此过程中B 、C 之间的作用力大小为( )

A.43F B .F C.23F D.13

F 答案 A

解析 设三个小球的质量均为m ,对三个球整体分析,根据牛顿第二定律得:F =3ma ;对A 、B 整体分析,根据牛顿第二定律得:F 1=2ma ,解得F 1=2

3

F ,由牛顿第三定律知A 、B 对

C 的库仑力的合力为23F ,根据库仑定律得F BC F AC =k

3q ·8q

L 2

k 6q ·8q 4L

2

=21,同理可得F BC F BA =4

3

,分析可知,A 、C

带同种电荷,B 与A 、C 带异种电荷,故F BC -F AC =23F ,解得F BC =4

3

F ,故A 正确。

21.(2019·山东济宁二模)如图所示,一个绝缘圆环,当它的1

4均匀带电且电荷量为+q

时,圆心O 处的电场强度大小为E ,现使半圆ABC 均匀带电+2q ,而另一半圆ADC 均匀带电-2q ,则圆心O 处的电场强度的大小和方向为( )

A .22E ,方向由O 指向D

B .4E ,方向由O 指向D

C .22E ,方向由O 指向B

D .0 答案 A

解析 当圆环的1

4均匀带电,电荷量为+q 时,圆心O 处的电场强度大小为E ,由如图所

示的矢量合成可得,当半圆ABC 均匀带电+2q ,在圆心处的电场强度大小为2E ,方向由O 指向D 。当另一半圆ADC 均匀带电-2q ,同理,在圆心处的电场强度大小为2E ,方向由O 指向

D ;根据矢量的合成法则,圆心O 处的电场强度的大小为22

E ,方向由O 指向D ,故A 正确。

22. (2019·湖南湘东六校联考)某区域的电场线分布如图所示,其中间一根电场线是直线,一带负电的粒子从直线上的O 点仅在电场力作用下沿直线运动到A 点。取O 点为坐标原

点,沿直线向右为x 轴正方向。从O 到A 的运动过程中,下列粒子运动速度v 和加速度a 随时间t 的变化图线、运动轨迹上电势φ和粒子的动能E k 随位置x 的变化图线可能正确的是( )

答案 A

解析 带负电的粒子从直线上的O 点仅在电场力作用下运动到A 点,需要克服电场力做功,动能减小,速度减小,D 错误;根据电场线的疏密来判断电场强度的大小关系,可知从O 到A ,电场强度先减小后增大,方向不变,则负电荷受到的电场力先减小后增大,加速度先减小后增大,但加速度的最小值不为零,B 错误;根据v -t 图象的斜率表示加速度可知A 正确;根据φ-x 图象的斜率表示电场强度可知C 错误。

题组一 基础大题

23.如图所示,真空中x 轴上的A 、B 两点相距L =2.0 m 。若将电荷量均为q =+2.0×10

-6

C 的两点电荷分别固定在A 、B 两点,已知静电力常量k =9.0×109 N·m 2/C 2

,求: (1)两点电荷间的库仑力大小; (2)O 点的电场强度;

(3)若只取走A 点的点电荷,求O 点电场强度的大小和方向。

答案 (1)9×10-3

N (2)0 (3)1.8×104

N/C 方向沿x 轴负向 解析 (1)由库仑定律可得两点电荷间的库仑力大小:

F =k q 2

L

2=9×10-3 N 。

(2)由电场强度的叠加可知O 点的场强为两点电荷在O 点场强的矢量和,由于两点电荷在

O 点的场强等大、反向,故O 点的电场强度为0。

(3)若只取走A 点的点电荷,则O 点的电场强度仅由B 处的点电荷产生,其大小为:E =

k q

L 2

2

=1.8×104 N/C ,方向沿x 轴负向。 题组二 高考大题

24.(2019·全国卷Ⅲ)空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O 、P 是电场中的两点。从

O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m 的小球A 、B 。A 不带电,B 的电荷量为q (q >0)。A 从O 点发射时的速度大小为v 0,到达P 点所用时间为t ;B 从O 点到达P 点所用时

间为t

2

。重力加速度为g ,求:

(1)电场强度的大小; (2)B 运动到P 点时的动能。 答案 (1)3mg q

(2)2m (v 20+g 2t 2

)

解析 (1)设电场强度的大小为E ,小球B 运动的加速度为a 。根据牛顿第二定律、运动学公式和题给条件,有mg +qE =ma ①

12a ? ????t 22=12gt 2

② 解得E =3mg

q

(2)设B 从O 点发射时的速度大小为v 1,到达P 点时的动能为E k ,O 、P 两点的高度差为h ,根据动能定理有

E k -12

mv 21=mgh +qEh ④

且有v 1t

2

=v 0t ⑤

h =12

gt 2⑥

联立③④⑤⑥式得E k =2m (v 2

0+g 2t 2

)。 25.(2017·北京高考)

如图所示,长l =1 m 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θ=37°。已知小球所带电荷量q =1.0×10-6

C ,匀强电场的场强E =3.0×103

N/C ,取重力加速度g =10 m/s 2

,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:

(1)小球所受电场力F 的大小。 (2)小球的质量m 。

(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v 的大小。

答案 (1)3.0×10-3

N (2)4.0×10-4

kg (3)2.0 m/s

解析 (1)F =qE =3.0×10-3

N

(2)由qE mg

=tan37°,得m =4.0×10-4

kg (3)由mgl (1-cos37°)=12mv 2

得v =2gl

1-cos37°=2.0 m/s 。

题组三 模拟大题

26.(2019·广东汕头一模)在水平方向的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m 、电荷量为q 的带电小球,另一端固定于O 点,将小球拉起使细线伸直且与电场方向平行,然后无初速度释放,小球沿着圆弧轨道摆到最低点的另一侧时,细线与竖直方向的最大夹角θ=37°,如图所示,已知重力加速度大小为g ,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)匀强电场的电场强度E 的大小;

(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力大小。 答案 (1)mg

2q

(2)2mg

解析 (1)小球运动过程只有重力和电场力做功,小球从细线处于水平位置运动到最右端的过程中,合力做功为零,重力做正功,故电场力做负功,电场力方向水平向左。

设细线长为L ,由动能定理可得:

mgL cos θ-qEL (1+sin θ)=0

解得场强E =

mg cos θq 1+sin θ=mg

2q

(2)对小球从细线处于水平位置运动到最低点的过程应用动能定理可得:mgL -qEL =12mv 2

小球在最低点时,在竖直方向由牛顿第二定律可得:

F -mg =mv 2

L

联立解得小球经过最低点时细线对小球的拉力大小为:F =2mg 。

备战2021届高考物理23个命题热点九电场中力和能的性质(解析版)

备战2021年高考物理23个命题热点巧练 热点九电场中力和能的性质 一、单选题 1.(2020·四川省攀枝花市第二次统考)如图所示,一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受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 【答案】B 【解析】根据等量异种点电荷周围的电场线分布知,从A→O→B,电场强度的方向不变,水平向右,电场强度的大小先增大后减小,则电子所受电场力的大小先变大后变小,方向水平向左,则外力的大小先变大后变小,方向水平向右,故B正确,A、C、D错误. 2.(2020·贵州省黔东南州一模)如图,xOy平面直角坐标系所在空间有沿x轴负方向的匀强电场(图中未画出),电场强度大小为E.坐标系上的A、B、C三点构成边长为L的等边三角形.若将两电荷量相等的正点电荷分别固定在A、B两点时,C点处的电场强度恰好为零.则A处的点电荷在C点产生的电场强度大小为() A.E B. 3 3E C.3E D. 3 2E 【答案】B

【解析】 C 点三个电场方向如图所示, 根据题意可知E 1cos 30°+E 2cos 30°=E ,又E 1=E 2,故解得E 2= 3 3 E ,B 正确. 3.(2020·山东省菏泽市上学期期末)如图所示,正方形线框由边长为L 的粗细均匀的绝缘棒组成,O 是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷,现在线框上侧中点A 处取下足够短的带电荷量为q 的一小段,将其沿OA 连线延长线向上移动L 2的距离到B 点处,若线框的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,则此时O 点的电场强度大小为(k 为静电力常量)( ) A .k q L 2 B .k 3q 2L 2 C .k 3q L 2 D .k 5q L 2 【答案】 C 【解析】 设想将线框分为n 个小段,每一小段都可以看成点电荷,由对称性可知,线框上的电荷在O 点产生的场强等效为与A 点对称的电荷量为q 的电荷在O 点产生的场强,故 E 1=kq (L 2 )2=4kq L 2 B 点的电荷在O 点产生的场强为 E 2=kq L 2 由场强的叠加可知E =E 1-E 2=3kq L 2. 4.(2020·江苏南通第三次调研)如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四个选项中,正方形中心处场强最大的是 ( )

2020年高三物理一轮复习课件:电场能的性质 (共26张)

范文 2020年高三物理一轮复习课件:电场能的性质(共 1/ 17

26张PPT) 2020届高三物理一轮复习电场能的性质

[想一想] 如图所示,电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动,静电力做的功为多少?静电力做功与路径是否有关?若B点为零势能点,则+q在A点的电势能为多少?提示:静电力做功为W=qEd,与路径无关,电势能为Ep=qEd。 3/ 17

[记一记] 1.静电力做功 (1)特点:静电力做功与路径无关,只与初末位置有关。 (2)计算方法①W=qEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离。 ②WAB=qUAB,适用于任何电场。 2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。 (2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。

试一试 1.如图所示,在真空中有两个带正电的点电荷,分别置于M、N两点。 M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量,A、B为M、N连线的中垂线上的两点。 现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点,在此过程中,下列说法正确的是 ( ) A.q的电势能逐渐减小 B.q的电势能逐渐增大 C.q的电势能先增大后减小 D.q的电势能先减小后增大解析:负电荷从A到B的过程中,电场力一直做负功,电势能增大,所以A、C、D均错,B对。 答案:B 5/ 17

[想一想] 某静电场的电场线分布如图所示,试比较图中P、Q两点的电场强度的大小,及电势的高低。 提示:根据电场线的疏密可判断P点场强大于Q点场强;由于沿着电场线的方向电势逐渐降低。 P点电势高于Q点电势。

高中物理-静电场-知识点归纳

静电场 第一讲 电场力的性质 一、电荷及电荷守恒定律 1、 自然界中只存在两种电荷,一种是正电,例如用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;另一种带负电,用 毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电。 2、 电荷间存在着相互作用的引力或斥力(同性相吸,异性相斥)。 3、 电荷在它的周围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。 元电荷e=1.6×10-19 C ,所有带电体的电荷量都等于e的整数倍。点电荷 4、 使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种:(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电。 5、 电荷既不能创造,也不能消灭,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,在转移的过程中,电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。 【重点理解】(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电 当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电. 当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应. 接触起电指让不带电的物体接触带电的物体,则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷,如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触,验电器就带上了负电,且金属箔片会张开;带正电的物体接触不带电的物体,则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上,使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。 实质:电子的得失或转移 二、库仑定律 1、内容:在真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。 2、公式:2 2 1r Q Q k F ,F叫库仑力或静电力,也叫电场力,F可以是引力,也可以是斥力,K叫静电力常量,公式中各量均取国际单位制单位时,K=9.0×109 N ·m 2 /C 2

高考必备:高中物理电场知识点总结大全

高中物理电场知识点总结大全 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。 (1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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。即: 其中k为静电力常量,k=9.0×10 9 N m2/c2 成立条件:①真空中(空气中也近似成立),②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r)。 (2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。 (1)定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点 的电场强度,简称场强。这是电场强度的定义式,适用于任何电场。其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正可负)。电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。 (2)点电荷周围的场强公式是:,其中Q是产生该电场的电荷,叫场源电荷。 (3)匀强电场的场强公式是:,其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。 (1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=,是一个没有方向意义的物理量,电势有高低之分,按规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地电势为零。

2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质电势差静电力做功与电势差的关系专题练习 (1)

2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质电势差静电力做功与 电势差的关系专题练习 一、填空题 1.在电场中把92.010C -?的正电荷从A 点移到B 点,静电力做功71.510J -?,再把这个电荷从B 点移到C 点时,克服静电力做功74.010-?J .求电势差AB U =______、BC U =______、AC U =______、 2.若将一个电量为3.0×10?10C 的正电荷,从零电势点移到电场中M 点要克服电场力做功9.0×10?9J ,则M 点的电势是______ V ;若再将该电荷从M 点移到电场中的N 点,电场力做功1.8×10?8J ,则M 、N 两点间的电势差U MN =______V 3.如图所示为一个点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线),两相邻等势线间的电势差为4 V ,有一个带电荷量为q 、1.0×10-8C 的负电荷从A 点沿不规则曲线移到B 点,静电力做功为_____ J. 4.细胞膜的厚度约等于800nm、1nm=10-9m ),当膜的内外层之间的电压达0.4V 时,即可让一价钠离子渗透.设细胞膜内的电场为匀强电场,则钠离子在渗透时, 膜内电场强度约为 ________ V/m, 每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于 ____________J. 5.带电量6310C -+?的粒子先后经过电场中的A、B 两点,克服电场力做功,4610J -?,已知B 点的电势为50V ,则: (1)A、B 两点间的电势差为AB U =_____________、 (2)A 点的电势A ?=_____________、 (3)电势能的变化P E ?=_____________、 (4)把电量为6310C --?的电荷放在A 点,其电势能为P E =_____________、 6.如图是一匀强电场的电场线(未标出方向),电场中有a 、b 、c 三点,a 、b 相距4cm 、b 、c 相距10cm 、ab

高中物理电场总结试题及答案

高中物理电场总结试题及答案 一. 教学内容: 电场考点例析 电场是电学的基础知识,是承前启后的一章。通过这一章的学习要系统地把力学的“三大方法”复习一遍,同时又要掌握新的概念和规律。这一章为历年高考的重点之一,特别是在力电综合试题中巧妙地把电场概念与牛顿定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来,从求解过程中可以考查学生对力学、电学有关知识点的理解和熟练程度。只要同学们在复习本章时牢牢抓住“力和能两条主线”,实现知识的系统化,找出它们的有机联系,做到融会贯通,在高考得到本章相应试题的分数是不困难的。 二. 夯实基础知识 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。 (1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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。即: 其中k为静电力常量, k=×10 9 N m2/c2 成立条件:①真空中(空气中也近似成立),②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r)。 (2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。

(1)定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。这是电场强度的定义式,适用于任何电场。其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正可负)。电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。 (2)点电荷周围的场强公式是:,其中Q是产生该电场的电荷,叫场源电荷。 (3)匀强电场的场强公式是:,其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。 (1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=,是一个没有方向意义的物理量,电势有高低之分,按规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地电势为零。 ③当存在几个“场源”时,某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和。 ④电势差,A、B间电势差U AB =Φ A -Φ B ;B、A间电势差U BA =Φ B -Φ A ,显然U AB =- U BA ,电势差的值与零电势的选取无关。 (2)电势能:电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能,它具有相对性,即电势能的零点选取具有任意性;系统性,即电势能是电荷与电场所共有。 ①电势能可用E=qФ计算。 ②由于电荷有正、负,电势也有正、负(分别表示高于和低于零电势),故用 E=qФ计算电势能时,需带符号运算。 (3)电场线的特点: ①始于正电荷(或无穷远),终于负电荷(或无穷远); ②不相交,不闭合;

高二物理静电场测试题及答案

第一章静电场测试题 1.在点电荷 Q 形成的电场中有一点A ,当一个-q 的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时,电场力做的功为W ,则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为: A .A A W W q ε?=-= , B .A A W W q ε?==-, C .A A W W q ε?==, D .A A W q W ε?=-=-, 2.如图所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电量为10- 6 C 的微粒在电 场中仅受电场力作用,当它从A 点运动到B 点时动能减少了10- 5 J ,已知A 点的电势为- 10 V ,则以下判断正确的是: A .微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示 B .微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示 C .B 点电势为零 D .B 点电势为-20 V 3.在点电荷Q 的电场中,一个α粒子(He 42)通过时的轨迹如图实线所示,a 、b 为两个等势面,则下列判断中正确的是( ). (A )Q 可能为正电荷,也可能为负电荷 (B )运动中.粒子总是克服电场力做功 (C )α粒子经过两等势面的动能E ka >E kb (D )α粒子在两等势面上的电势能E pa >E pb 4.如图所示,a 、b 、c 、d 是某电场中的四个等势面,它们是互相平行的平面,并且间距相等,下列判断中正确的是( ). (A )该电场一定是匀强电场 (B )这四个等势面的电势一定满足U a -U b =U b -U c =U c -U d (C )如果u a >U b ,则电场强度E a >E b (D )如果U a <U b ,则电场方向垂直于等势面由b 指向a 5.如图所示,在沿x 轴正方向的匀强电场E 中,有一动点A 以O 为圆心、以r 为半径逆时针转动,θ为OA 与x 轴正方向间的夹角,则O 、A 两点问电势差为( ). (A )U OA =Er (B )U OA =Ersin θ (C )U OA =Ercos θ (D )θ rcos E U OA = 6.若带正电荷的小球只受到电场力的作用,则它在任意一段时间内( ). (A )一定沿电场线由高电势处向低电势处运动 (B )一定沿电场线由低电势处向高电势处运动 (C )不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动 (D )不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动 7.如图所示,P 、Q 是两个电量相等的正的点电荷,它们连线的中点是O ,A 、B 是中垂线上的两点,OB OA <,用E A 、E B 、U A 、U B 分别表示A 、B 两点的场强和电势,则( ). A B 2 1

电场力的性质知识点和联系

匀强电场 - - - - 点电荷与带电平板 + 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 孤立点电荷周围的电场 电场力的性质 知识目标 一、电荷、电荷守恒定律 1、两种电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。 2、元电荷:一个元电荷的电量为1.6×10-19C ,是一个电子所带的电量。 说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电:使物体带电叫起电,使物体带电的方式有三种①摩擦起电,②接触起电,③感应起电。 4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的. 注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。 二、库仑定律 1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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. 公式:F=kQ 1Q 2/r 2 k =9.0×109N ·m 2/C 2 3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷. 点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当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,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r )。点电荷很相似于我们力学中的质点. 注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律 ②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引”的规律定性判定。 【例1】在光滑水平面上,有两个带相同电性的点电荷,质量m 1=2m 2,电量q 1=2q 2,当它们从静止开始运动,m 1的速度为v 时,m 2的速度为 ;m 1的加速度为a 时,m 2的加速度为 ,当q 1、q 2相距为r 时,m 1的加速度为a ,则当相距2r 时,m 1的加速度为多少? 解析:由动量守恒知,当m 1的速度为v 时,则m 2的速度为2v ,由牛顿第二定律与第三定律知:当m 1的加速度为 a 时,m 2的加速度为2a . 由库仑定律知:a=221r q kq /m ,a /=2214r q kq /m,由以上两式得a /=a/4 答案:2v ,2a ,a/4 点评:库仑定律中的静电力(库仑力)是两个电荷之间的作用力,是作用力与反作用力,大小相同,方向相反,在同一直线上,作用在两个物体上,二力属同种性质的力,而且同时产主同时消失。 三、电场: 1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。 2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。 3、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。 四、电场强度 1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电量q 的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱 2.表达式:E =F/q 单位是:N/C 或V/m ; E=kQ/r 2(导出式,真空中的点电荷,其中Q 是产生该电场的电荷) E =U/d (导出式,仅适用于匀强电场,其中d 是沿电场线方向上的距离) 3.方向:与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反;电场线的切线方向是该点场强的方向;场强的方向与该处等势面的方向垂直. 4.在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍不变,这一点很相似于重力场中的重力加速度,点定则重力加速度定,与放入该处物体的质量无关,即使不放入物体,该处的重力加速度仍为一个定值. 5、电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则.(平行四边形法则和三角形法则) 6、电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关, 五、电场线: 是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线,客观并不存在. 1.切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向. 2.从正电荷出发到负电荷终止,或从正电荷出发到无穷远处终止,或者从无穷远处出发到负电荷终止. 3.疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小. 4.匀强电场的电场线平行且距离相等. 5.没有画出电场线的地方不一定没有电场. 6.顺着电场线方向,电势越来越低. 7.电场线的方向是电势降落陡度最大的方向,电场线跟等势面垂直. 8.电场线永不相交也不闭合, 9.电场线不是电荷运动的轨迹. 【例2】在匀强电场中,将质量为m ,带电量为q 的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为θ,如图所示,则电场强度的大小为( B ) A .有唯一值mgtan θ/q ; B .最小值是mgsin θ/q ; C ·最大值mgtan θ/q ; D ·mg/q 提示:如附图所示,利用三角形法则,很容易判断出AB 跟速度方向垂直.

2021年高考物理 电场能的性质题型归纳 (带答案)

2021年高考物理电磁场模型解题技巧 2.巧解电场能的性质问题 知识点一 电势能、电势 1.电势能 (1)电场力做功的特点 电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关. (2)电势能 ①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功. ②电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即AB pA pB p W E E ΔE =-=- 2.电势 (1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值. (2)定义式:p E φq . (3)矢标性:电势是标量,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低). (4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同. 3.等势面 (1)定义:电场中电势相等的各点组成的面. (2)四个特点

①等势面一定与电场线垂直. ②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. ③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. ④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小. 知识点二 电势差 1.定义:电荷在电场中,由一点A 移到另一点B 时,电场力做功与移动电荷的电荷量的比值. 2.定义式:AB U AB W q =. 3.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,U AB =-U BA . 4.影响因素:电势差U AB 由电场本身的性质决定,与移动的电荷q 及电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取无关. 知识点三 匀强电场中电势差与电场强度的关系 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积.即U =Ed ,也可以写作E U d =。 技巧一 巧判电势高低及电势能大小 1.电势高低的判断方法

高三物理一轮复习教学案:电场力的性质

山东省诸城一中课时教(学)案 学科物理级部高三班级 _________ 姓名_________ 使用时间________ 年_____ 月____日编号

(2) 电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行; (3) 电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行. 5、 场强的方向判断: (1) 根据定义式判断:E 的方向就是正(负)电荷在该点所受电场力的方向(反 方向) (2) 点电荷的电场分布情况:正点电荷场强方向沿 ,负点电荷场强 方向沿 ____________ (3) 电势 最快的方向 (4) 电场线的 方向 6. 画出几种典型电场的电场线 一个点电荷、两个等量点电荷、匀场电场 学生笔 学 案 内 容 课) 【疑难点拨】 一、三个自由点电荷的平衡问题 例1、如图所示,在光滑绝缘的水平面上,若三个点电荷 q 2、q 3都为自由电荷,要 使三者均处于平衡状态,须满足什么条件?即对电荷的位置、电性和电荷量有什么要 求? 【总结】(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的 合场强为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反. A. 4q 4q C. 9q — 4q 36q 二、电场强度的叠加与计算 例2、.如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由 O f B 匀速飞过,电子重力不计,则电子所受另一个力的大小和 记(备 (2)规律:“三点共线” 三个点电荷分布在同一直线上; 正负电荷相互间隔; “两大夹小” 中间电荷的电荷量最小; “近小远大” 中间电荷靠近电荷量较小的电荷. 【跟踪练习】 1、下列各组共线的三个自由点电荷,可以平衡的是 B . 4q — 5q 3q D . — 4q 2q — 3q 4q

高二物理:电场综合练习题(含参考答案)

高二物理3-1电场: 一:电场力的性质 一、对应题型题组 ?题组1 电场强度的概念及计算 1.下列关于电场强度的两个表达式E =F /q 和E =kQ /r 2的叙述,正确的是( ) A .E =F /q 是电场强度的定义式,F 是放入电场中的电荷所受的力,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电场力,q 是放入电场中电荷的电荷量,它适用于 任何电场 C .E =kQ /r 2是点电荷场强的计算式,Q 是产生电场的电荷的电荷量,它不适用于匀强电场 D .从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F =k q 1q 2r 2,式kq 2 r 2是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大 小,而kq 1 r 2是点电荷q 1产生的电场在q 2处场强的大小 2.如图1所示,真空中O 点有一点电荷,在它产生的电场中有a 、b 两点,a 点的场强大小为E a ,方向与ab 连线成 60°角,b 点的场强大小为E b ,方向与ab 连线成30°角.关于a 、b 两点场强大小E a 、E b 的关系,以下结论正确的是( ) 图1 A .E a = 33E b B .E a =1 3 E b C .E a =3E b D .E a =3E b 3.如图2甲所示,在x 轴上有一个点电荷Q (图中未画出),O 、A 、B 为轴上三点,放在A 、B 两点的试探电荷受到的 电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示,则( ) 图2 A .A 点的电场强度大小为2×103 N/C B .B 点的电场强度大小为2×103 N/ C C .点电荷Q 在A 、B 之间 D .点电荷Q 在A 、O 之间 ?题组2 电场强度的矢量合成问题 4.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱.如图3甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是 场中的一些点:O 是电荷连线的中点,E 、F 是连线中垂线上相对O 对称的两点,B 、C 和A 、D 也相对O 对称.则( )

高三物理一轮复习——电场能的性质学案和训练

高三物理一轮复习——电场能的性质学案和训练 [考试标准] 知识梳理 一、静电力做功和电势能 1.静电力做功 (1)特点:静电力做功与路径无关,只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关. (2)计算方法 ①W =qEd ,只适用于匀强电场,其中d 为带电体在沿电场方向的位移. ②W AB =qU AB ,适用于任何电场. 2.电势能 (1)定义:电荷在电场中具有的势能,称为电势能. (2)说明:电势能具有相对性,通常把无穷远处或大地的电势能规定为零. 3.静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即W AB =E p A -E p B . (2)通过W AB =E p A -E p B 可知:静电力对电荷做多少正功,电荷电势能就减少多少;电荷克服静电力做多少功,电荷电势能就增加多少. (3)电势能的大小:由W AB =E p A -E p B 可知,若令E p B =0,则E p A =W AB ,即一个电荷在电场中某点具有的电势能,数值上等于将其从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功. 自测1 关于静电力做功和电势能的理解,下列说法正确的是( ) A .静电力做功与重力做功相似,均与路径无关 B .正电荷具有的电势能一定是正的,负电荷具有的电势能一定是负的 C .静电力做正功,电势能一定增加 D .静电力做功为零,电荷的电势能也为零 答案 A 二、电势 等势面 1.电势 (1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值. (2)定义式:φ=E p q .

(3)矢标性:电势是标量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低). (4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取电势零点的不同而不同. 2.等势面 (1)定义:电场中电势相同的各点组成的面. (2)四个特点: ①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功. ②电场线一定与等势面垂直,并且从电势高的等势面指向电势低的等势面. ③等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小. ④任意两个等势面都不相交. 自测2(2016·全国卷Ⅲ·15)关于静电场的等势面,下列说法正确的是() A.两个电势不同的等势面可能相交 B.电场线与等势面处处相互垂直 C.同一等势面上各点电场强度一定相等 D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功 答案B 解析若两个不同的等势面相交,则在交点处存在两个不同电势数值,与事实不符,A错;电场线一定与等势面垂直,B对;同一等势面上的电势相同,但电场强度不一定相等,C错;将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,D错. 三、电势差 1.定义:电荷在电场中由一点A移到另一点B时,电场力所做的功W AB与移动电荷的电荷量q的比值. 2.定义式:U AB=W AB q. 3.影响因素 电势差U AB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做的功W AB无关,与电势零点的选取无关. 4.电势差与电势的关系:U AB=φA-φB,U AB=-U BA. 5.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与电场强度的关系式:U AB=E·d,其中d为电场中两点间沿电场方向的距离. (2)在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势. 自测3(多选)关于电势差的计算公式,下列说法正确的是() A.电势差的公式U AB=W AB q说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比,与移动电荷 的电荷量q成反比

高中物理学案:电场能的性质

高中物理学案:电场能的性质 [学科素养与目标要求] 物理观念:1.进一步理解电势、电势差的概念、公式,知道电场力做功与电势能变化的关系是一种普遍的功能关系.2.理解E-x、φ-x图象的意义,并会分析有关问题. 科学思维:1.通过分析电势、电势能及电场力做功的综合问题,提高逻辑思维和科学思维能力.2.通过方法的迁移,找到解决E-x、φ-x图象与其他图象问题共性的东西. 一、电场综合问题分析 例1(多选)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,顶点a、c分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图1所示.若将一个带负电的粒子置于b点由静止自由释放,粒子将沿着对角线bd

往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( ) 图1 A.先做匀加速运动,后做匀减速运动 B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势 C.电势能与机械能之和保持不变 D.电势能先减小,后增大 答案CD 解析a、c两点固定相同的正点电荷,则bd为等量正点电荷连线的中垂线,由电场线分布情况可知带电粒子不可能做匀加速或匀减速运动,故A错误;等量正点电荷连线的中垂线的中点电势最高,带负电的粒子从b点运动到d点的过程中,先从低电势到高电势,再从高电势到低电势,故B错误;带负电粒子从b点运动到d点的过程中所受电场力先由b指向d,后由d指向b,所以电场力先做正功后做负功,因此电势能先减小,后增大,故D正确;只有电场力做功,电势能与机械能之和保持不变,故C正确.

例2(多选)(郑州一中高二期中)如图2所示,在一个匀强电场(图中未画出)中有一个四边形ABCD,其中,M为AD的中点,N为BC的中点.一个带正电的粒子从A点移动到B点,电场力做功为W AB =2.0×10-9J;将该粒子从D点移动到C点,电场力做功为W DC=4.0×10-9J.则以下分析正确的是( ) 图2 A.若将该粒子从M点移动到N点,电场力做功为W MN=3.0×10-9J B.若将该粒子从M点移动到N点,电场力做功W MN有可能大于4.0×10-9J C.若A、B之间的距离为1cm,该粒子的电荷量为2×10-7C,则该电场的场强一定是E=1V/m D.若该粒子的电荷量为2×10-9C,则A、B之间的电势差为1V 答案AD

高二物理电场测试题(附答案)

高二物理电场测试题 一不定向选择题(共8小题,每小题3分,共24分,不全2分) 1.有一个点电荷,在以该点电荷球心,半径为R 的球面上各点相同的物理量是:( ) A.电场强度 B.电势 C.同一电荷所受的电场力 D.同一电荷所具有的电势能 2.有一电场线如图1所示,电场中A 、B 两点电场强度的大小和电势分别为E A 、E B 和φA 、φB 表示,则:( ) A. E A >E B ,, φA >φB B. E A >E B ,, φA <φB C. E A φB D. E A m B , q A β B. m A q B ,α=β 6.两个电容器的电容分别是C 1、 C 2 ,它们的电荷量分别是Q 1 、Q 2,两极间的电压分别为U 1 、U 2,下列判断正确的是:( ) A.若C 1=C 2,则U 1 >U 2时, Q 1 >Q 2 B.若Q 1 =Q 2,则U 1 >U 2时, C 1>C 2 C.若U 1 =U 2,则Q 1 >Q 2时, C 1>C 2 D.上述判断都不对 7.如图3所示,在处于O 点的点电荷+Q 形成的电场中,试 探电荷q 由A 点移到B 点,电场力做功为W 1;以OA 为半径画弧交于OB 于C ,q 由A 点移到C 点电场力做功为 W 2; q 由C 点移到B 点电场力做功为 W 3. 则三者的做功关系以及q 由A 点移到C 点电场力做功为 W 2的大小:( ) A. W 1 =W 2= W 3, W 2=0 B. W 1 >W 2= W 3, W 2>0 C. W 1 =W 3>W 2, W 2=0 D. W 1 =W 2< W 3, W 2=0 8.设法让电子、一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子及三价铝离子的混合物经过加速电压 大小为U 的加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场中偏转,关于它们能否分成几股的说法中正确的是:( ) 二填空题(共2小题,每空4分,共16分) 9.平行板电容器两极间的电势差为100V ,当极板上的电荷量增加1×10-9C 时,极板间某电荷受到的电场力增大为原来的1.5倍,这个电容器的电容是 . 10.先后让一束电子和一束氢核通过同一偏转电场,在下列两种情况下,试分别求出电子的偏转角φe 和氢核的偏转角φH 的正切之比,已知电子和氢核的质量分别为m e 和m H . (1)电子和氢核的初速度相同,则tan φe :tan φH = (2)电子和氢核的初动能相同,则tan φe :tan φH = (3)电子和氢核的初动量相同,则tan φe :tan φH = 三计算题(共7小题, 13,14题10分其它每小题8分,计60分,务必写出必要的理论根据、方程,运算过程及单位.) 11.如图4所示,在真空中用等长的绝缘丝线分别悬挂两个点电荷A 和B ,其电荷量分别为 +q 和-q .在水平方向的匀强电场作用下,两悬线保持竖直,此时A 、B 间的距离为l . 求该匀强电场场强的大小和方向, 12.某两价离子在100V 的电压下从静止开始加速后,测出它的动量为1.2×10-21kg ·m/s,求(1) 这种离子的动能是多少eV?(2)这种离子的质量多大 ? 13.如图5所示,一个质子以初速度v 0=5 ×106m/s 射入一个由两块带电的 平行金属板组成的区域.两板距离为20cm,金属板之间是匀强电场,电场强度 为3×105V/m. 质子质量为m =1.67×10-27kg,电荷量为q =1.60×10-19C.试求(1)质子 由板上小孔射出时的速度大小(2) 质子在电场中运动的时间. 图1 - 图5 - - - + B 图4 O C 图3

电场力和能的性质总结

电场巩固总结 基本知识: 1.电场强度E的计算方法: 2.电势差U的计算方法: 3.电势 的计算方法: 4.电势能Ep的计算方法: 5.电场力做功的计算方法: ①匀强电场中W= ②由功能关系W= ③与电势差关系W= ④多个力做功(变力)W= 6.高中阶段的几个功能关系 ①重力做功与重力势能: ②弹力做功与弹性势能: ③电场力做功与电势能: ④合外力做功与动能: ⑤其他力做功与机械能: 7.能量守恒定律的应用 类型一:电场线与轨迹问题 1.如图所示,虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线,且相邻等势面之间的电势差相等。实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,M、N是这条轨迹上的两点,则下列说法中正确的是() A.三个等势面中,a的电势最高 B.对于M、N两点,带电粒子通过M点时电势能较大 C.对于M、N两点,带电粒子通过M点时动能较大 D.带电粒子由M运动到N时,加速度增大 2.一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力。下列说法正确的有() A.粒子带负电荷 B.粒子的加速度先不变,后变小 C.粒子的速度不断增大 D.粒子的电势能先减小,后增大 3.如图中虚线为匀强电场中的等势线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等。

现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点。若不计重力,则( ) 带负电荷,N带正电荷 带正电荷,N带负电荷 在从O点运动至a点的过程中电势降低 在O点和b点电势能相同 类型二:几种功能关系的应用 1. 带电小球在从A点运动到B点的过程中,重力做功为3 J,电场力做功1 J,克服空气阻力做功为J,则在A点的() A.重力势能比B点大3 J B.电势能比B点小1 J C.动能比B点小J D.机械能比B点小J 2.质量为m的带电小球射入匀强电场后,以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动,在小球下落h的过程中( ) A.小球的重力势能减少了2mgh B.小球的动能减少了2mgh C.电场力做负功2mgh D.小球的电势能增加了3mgh 3.如图所示,在O点放置一个正电荷,在过O点的竖直平面内的A点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示,它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°,A距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v,试求: (1)小球通过C点的速度大小。 (2)小球由A到C的过程中电势能的增加量。 类型三:电场中的图像类问题 1.电场中某三条等势线如图中实线a、b、c所示。一电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q,已知电势φa>φb>φc,这一过程电子运动的v -t图像可能是下列各图中的() 2.如图甲所示,A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能E p随位移x的变化关系如图乙所示。从A到B过程中,下列说法正确的是()

人教版高三物理小专题复习 21电场能的性质的描述

21.电场能的性质的描述 一、单项选择题(每小题6分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的) 1.如图所示,电场中的一簇电场线关于y轴对称分布,O点是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x轴上,则() A.M点电势比P点电势高 B.OM间的电势差等于NO间的电势差 C.一正电荷在O点的电势能小于在Q点的电势能 D.将一负电荷从M点移到P点,电场力做正功 【解析】选D 2.在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图中实线所示。一带正电、初速度不为零的小球从桌面上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示小球在C点的速度。则下列判断中正确的是() A.小球在A点的电势能比在B点的电势能小 B.恒力F的方向可能水平向左 C.恒力F的方向可能与v方向相反 D.在A、B两点小球的速率不可能相等 【解析】选B 3.如图所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴。理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示,则()

A.x2处场强大小为 B.球内部的电场为匀强电场 C.x1、x2两点处的电势相同 D.假设将试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功相同 【解析】选A 4.空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上有B、C两点,则下列说法中正确的有() A.B点的场强小于C点的场强 B.同一试探电荷在B、C两点的电势能可能相同 C.负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中,电势能先减小后增大 D.B点电场强度沿x轴的分量与C点电场强度沿x轴分量方向相同 【解析】选C 5.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则() A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ

高二物理电场试题及答案(完整资料)

高二物理第一次月考物理试题 时间:90分钟总分:100分命题:石旭东审核:孟庆森一、选择题(1-10题单选,11-14题多选,每题4分,共56分.) 1.以下说法正确的是() A.由E=F/q可知此场中某点的电场强度E与F成正比 B.由公式φ=E p/q可知电场中某点的电势φ与q成反比 C.由U ab=Ed可知,匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大,则两点间的电势差也一定越大D.公式C=Q/U,电容器的电容大小C与电容器两极板间电势差U无关 2.A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)如图 所示。图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D 为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称。则下列说法中错误 的是() A.这两点电荷一定是等量异种电荷 B.这两点电荷一定是等量同种电荷 C.D、C两点的电势一定相等 D.C点的电场强度比D点的电场强度大 3.如图,在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷,电量 的大小都是q1,在b、d两个顶点上,各放一带负电的点电荷,电量 的大小都是q2 q1>q2.已知六边形中心O点处的场强可用图中的四 条有向线段中的一条来表示,它是哪一条() A.E1 B.E2 C.E3 D.E4 4.如图所示,a,b,c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab中点.a,b电势分别为Ua=5V,U b =3V,下列叙述正确的是() A.该电场在c点处的电势一定为4V B.a点处的场强E a一定大于b点处的场强E b C.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少 D.一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a 5.如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视为点电荷),三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下静止,则以下判断正确的是() A.a对b的静电力一定是引力 B.a对b的静电力可能是斥力 C.a的电量可能比b少 D.a的电量一定比c多6.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A、B分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置.如果将小球向右移动少许,并待两球重新达到平衡时,跟原来相比()A.两小球间距离将增大,推力F将增大 B.两小球间距离将增大,推力F将减小 C.两小球间距离将减小,推力F将增大 D.两小球间距离将减小,推力F将减小 7.一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带 电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直 径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c,三者相比( ) A.E a最大 B.E b最大 C.E c最大 D.E a=E b=E c 8.图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的 电势差相等,其中等势面2的电势为0。一带正电的点电荷仅在静电力 的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和2eV。当这一点电 荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV时,它的动能就为( ) A.8eV B.18eV C.20eV D.26eV 9.如图所示,质量为m,带电量为q的粒子,以初速度v0,从A点竖直向 上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率 v B=2v0,方向与电场的方向一致,则A,B两点的电势差为( ) A.mv02/2q B.3mv02/q C.2mv02/q D.3mv02/2q 10.如图所示,A、B为两块水平放置的金属板,通过闭合的开关S分别与电源两极相连,两极中央各有一个小孔a和b,在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落,若不计空气阻力,该质点到达b孔时速度恰为零,然后返回.现要使带电质点能穿过b孔,则可行的方法是() A.保持S闭合,将A板适当上移 B.保持S闭合,将B板适当下移 C.先断开S,再将A板适当上移 D.先断开S,再将B板适当下移 A B F 1 4 b A B

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