通向金牌之路_高中物理竞赛辅导讲座(7).pdf

年第 期 总第 期 中学物理教 学参考 竞赛辅导 通向 金牌之路 高中物理竞赛辅导讲座 华东师大二附中 张大同 特级 教师 第七讲静电场 下 三 竞赛训练题精选 如图 所示 在 质性 系的自由空间中有三个带 电质 点 一 又 为金属小 球 封 为 去半径 为 0 的小球侧 余 下的部分 均匀地 带 有 电量 今在两球 球心连 线仪 的延长线 上 距 大球心 1 距 离 为5 5 0 处放置 一个点 电荷 试确定 所 受的力 补 网 兰兰兰当 过二 众 二2心 口 口二口5护2产八 乙 7 在图 中 刃 是一 根无限长的均匀带 电 细线 其 中 是半径为 0 的圆弧 川 平行于 川 君水平 而且整个线框置于竖直平面内 6是一 红引引 图 图 4 个质量为 带 电量为 的小球 可视为点电荷 它在 四根伸长的互相垂直的绝缘细线的约束下静止 于圆弧 的圆心处 已知刃 尸带 电总量为 求四根 二 张大同老师曾指导 位学 生分别获第 届 届 届中学生国际奥林匹克物理竞赛金奖 张老师也因此获 得 李政道 物理学奖 伯乐奖 图 图 金属杆 为金箔 为金属罩 壳 验电器放在绝缘板 上 现将一定量的正电荷 移至小球 上 于是两 金 属箔将 然后用一具有绝缘柄的金属叉 将 小球 与金属罩 相连 则两金箔将 最 后 移去金属叉 再 用手触及 两金属箔将 有些仪器 如静电加速器 其高压电极外面都有 一接地的金属罩 罩内充有一定压强 的气体 假定电极 是 一 金 属球 接地金属罩 是一同心 金属薄球 壳 图 仪器工作时要求电极与金属罩之 间的 电势差为 选择适当的 电极半径 0 和球壳半径 0 有可能使 靠近电极 表面处的场强低于气体的击穿场强 从而使 气体不被击穿 若 0 已给 定 则在理想情况下 0 取 何值 电 极处的场强有最小值3 在实际情况中 往往是适当地选择 0 0 之值 使电极处的场强为上述最小值的若干倍 但仍低于击 穿场强 求 当 电极处的场强为上述最小值的 倍时 0 为它的一条直径 如果要 使 上的场强处处为零 问圆环上的 电荷应 该如何 分布3 真空中有 三个同心导体球壳 它们的半径 分别 为 5 5和 5 如 图 76 所示 在球心处有一点电荷 别为 和 现将绝缘棒 取走 设这不影响 棒的电荷分布 试求此时 两点的电势各是多少3 7 电荷 均匀地 分布 在半球 面 上 球面半 径为 0 为通 过半球顶点 与球心1的轴 线 如 图 7 7 尸 为 轴线上在 1点两侧 离1点距离相等 的两点 已知尸点 的电势为 试求 点 的电势 在与水平面平行 两 极间电压为 很大的平 行板电容器中 有一带负电的微粒沿着与水平面成7 6 角的方向以 4 厘米 秒的速度朝低电势板匀速地 飞行 当微粒到达 距离电势极板 厘米 的1点时 图 7 立即把电容器两极板之间的 电压提高到 求 微粒到达高电势极板用的时 间 如果 8 9 浦克 求它由 1点到高电势极 图7 图 7 试问 在这三个球面上分 别放置 多少 电荷 能使图中 三点处的电场强度相等 已知 离球心 的距离分别为 5 7 5和 5 6 如图7 所示 相 距 圆弧 少 是以 为圆心 为半径 的半圆 处有电量为 的正电荷 处有 电量为一 的 负电荷 将 单位正电荷从1点沿乙犯 移到 点 电场 力对它做了多 少功 3 将单位负电荷从 点沿 的延长线 移到无 穷远处 去 电场力对它做多少功3 有两 个 同心 导体球壳 和 半径分别是 0 和 0 若 外球带 电量为 而 内球通过外球 上的一个 小孔用金 属线与地相接 问内球 是否带电3若带 电 电量是多 少3 图 7 中实线代表三根首尾相接的等长绝缘细 棒 棒上的 电荷分 布情况 与绝缘棒都换成等长的细导 体棒时的 电荷分布完全相同 点 是 的中心 图 7 图 7 板的过程中动能的增加量和电势能的增加量 如图7 所示 在真空中速 度为 一 8 9 米 秒的电子束连续地射入两平行极板之间 极板长度 98 2 米 间距为 一 9 8 6 7 米 两极板不带 电时 电子束将沿 两极板之间的中线通 过 在两极板上 加频率为 6赫 的交变电压 四 如果所加电压 的最大值 超 过某一值 时 将开始出现以下现 象 电子束有时能通过两极板 有时间断 不能通过 求 2 的大小 求 为何值时 才能使通过的时 间山 和间 断的时间 山 断 之比为 3 如 图 7 所示 是两块水平放置的互相平 一鉴七一二 万 一一一丁一一一 立 一 行的带 电金属板 其间的 电场 可 视为匀强电场 假设一个带 负电 的微粒在 点沿与水平方向成 一 角的方向射出 并从此 时 刻开始计时 已知在 6 6秒 时 微粒到达其轨迹最高点 在 一6 76 秒时 微粒的动能为 4 6 图7 图 7 点和 点相 对 边对 称 图 77 已测得 两 点的电势 分 电子伏 在以上运动过程中微粒一直处在均强 电场中 且未与 相碰 试求微粒的初动能 4 两 块 平行金 属板 相距 6 厘米 使 分别保持 6伏和一 6伏的 电势 并在它们之 间离 板 6厘米处平行地插入一块接地的厚 6厘米的金 属 板 如图 7 4 若均不考虑金属板的边缘效应 求 板 插入后它自己将获得何种电荷3 两 板上的电量发 生什么变化3 四个 电容器如 图 7 连接 其电容值和耐压值分 别 为 6 9 6 6拌 6 6拌 9 6严 9 9 求 这个混联电容器组的最大 耐 压是多少3 一 电路如 图 7 所 示 0 6 为内阻可以 忽略 电压可以变化的直流 给大球补充电荷 使其带电量恢复到原来的值 求小 球可能 获得的最大电量 7 如图 所示 为一平行 板 电容 器的 两个 图74 极板 阮是一块长宽都与 板相 同的厚导体板 平 行地插在 之 间 导体 2 板的厚 度阮 极板 与内阻 可忽 略 电 动势为才的蓄电池以及电阻0 相联 如 图 已知 在没有导体阮 时电容器 的电容为 现将 导体板阮抽走 设抽 走过 程中图 所做的功为 求这过程中电阻 0 所消耗的电能 有一空气平行板 电容器 极板 面积为 用电 池连接 极板上充有 电荷 和一 如图 7 所 一一 2 护 门 一 一一 一一 氏一才 七 之 一 一一 户 叮 一 仇仇仇仇 十一 十一 少匕 厂听丁 气于卜 了 少日 匕知 乡 丰 叮尸 匕 中 图 1 中 石点 的月 场强 凡 图1 中与 电介 接触那部 分正极板 上的 电荷 一 图 33 图39 图 3 8 介 电常 数和电阻 率分别 为 和 如图3 9所 示 求当在 平行 板电容器上 加 上电压 且达到稳 定 后 上 下板 所带 电量之比 图1 中与空气接触那部分正极板上的电荷 一 图1 中与正极板 相接触 的那部分电介质界面上 的极化电荷 一 一 拜 由 个单 元 组成 的 电容器网络 每一 个单 元由 三 个 夕 卜 卜 图 电容器连接而成 其 中两个 电容器的 电容都是 7 另 一个 电容器 的电容为 如图 所示 图中 为网 络 的输入端 澎 夕为其输 出端 今在网络的辅入端 间加一个恒定的电压 在其输出端澎 之间接入一 个电容为 的 电容器 求从第 个单元输入端起 后面所有 电 容器贮 存的总电能 先把第一个单元精出端与后面的网络断开 再 除去电源 并把它的输入端短路 求这 时构成第一单元 的三 个电容器贮存的总电能 4 在图 所示电路 中 三个 电容器 7 的 电流 流过 方向如何3 当达到新 的稳定后 和 各带多少电量3在 这过程中共有多少电量 通过 电键 3 参考答案 竹 叮 口毛 2二 一 一 4 5 良 铃 叮蠕口 图 5 5一0 电容值均 为 电源的电 动 势 为 了 0 0 为 电 阻 为双掷开关 开始 时 三 个 电容器都不带 电 先接通 再 接通 再接通 再接通 犬西 如此 多次换 向 7 9 4 即 9 4 一6 7 8 9 一 张开 闭合 张开 当0 9时有 0 0 0 7 4 一班德兴 要求 椭圆轨道参数 一 万二厄 5 6 牙 二厄 一摄 使每次接通前都已达到 图 静电平衡 试求 当 第 次接通 并达到平 衡后 每个电容 器两 端的 电压各是多少3 当反复换 向的次数无限增 多时 在所有 电阻上 消耗 的总电能是多少3 在图 4所示的 电路中 三个 电容器的 电容相 等 电源电动势了 7 9 省 一 设开关 一半 专 令 二 一 八 0 马 月 7 月 甘 刀 八 二 一 嚣一 一6 秒 由 6 一 了2 一 6一 4 2 1 766 4 板带负电荷 6 6 7 6 一 峨 6 7 6 一 6即 在电键