静电场力的性质1

高三物理一轮复习高三物理一轮复习 1 BEST 选修选修 3 13 1 静电场静电场 第第 1 1 讲讲 静电场力的性质静电场力的性质 知识点总结知识点总结 一 库仑定律的理解与应用 1 库仑定律适用条件的三点理解 1 对于两个均匀带电绝缘球体 可以将其视为电荷集中于球心的点电荷 r 为两球心 之间的距离 2 对于两个带电金属球 要考虑金属球表面电荷的重新分布 3 库仑力在 r 10 15 10 9m 的范围内均有效 但不能根据公式错误地推论 当 r 0 时 F 其实 在这样的条件下 两个带电体已经不能再看成点电荷了 2 应用库仑定律的四条提醒 1 在用库仑定律公式进行计算时 无论是正电荷还是负电荷 均代入电量的绝对值计 算库仑力的大小 2 作用力的方向判断根据 同性相斥 异性相吸 作用力的方向沿两电荷连线方向 3 两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律 大小相等 方向相反 4 库仑力存在极大值 由公式 F k可以看出 在两带电体的间距及电量之和一 q1q2 r2 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 2 BEST 定的条件下 当 q1 q2时 F 最大 3 解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤 库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的 只是在原 来受力的基础上多了电场力 具体步骤如下 4 三个自由点电荷平衡 的问题 1 平衡的条件 每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两 个点电荷产生的合电场强度为零的位置 2 3 r QQ r QQ r QQ BC CB BA AB AC CA kk 222 QQQQQQ CBABCA 二 电场强度 1 电场强度三个表达式的比较 E F q E k Q r2 E U d 公式 意义 电场强度定义 式 真空中点电荷电场强度的决 定式 匀强电场中 E 与 U 的关系式 适用 条件 一切电场 真空 点电荷 匀强电场 决定 因素 由电场本身决 定 与 q 无关 由场源电荷 Q 和场源电荷到 该点的距离 r 共同决定 由电场本身决定 d 为沿电场方向的距离 相同 点 矢量 遵守平行四边形定则 单位 1N C 1 V m 2 电场强度的叠加 1 叠加原理 多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢 量和 2 运算法则 平行四边形定则 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 3 BEST 3 计算电场强度常用的五种方法 1 电场叠加合成的方法 2 平衡条件求解法 3 对称法 4 补偿法 5 等效法 三 电场线的理解与应用 1 电场线的三个特点 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处 2 电场线在电场中不相交 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线较密 电场强度较小的地方电场线较疏 2 六种典型电场的电场线 3 两种等量点电荷的电场 比较等量异种点电荷等量同种点电荷 连线上的电场强度沿连线先变小后变大 中点 O 处电场强度最小 中垂线上的电场强度O 点最大 向外逐渐减小O 点为零 向外先变大后变小 4 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个 条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 带电粒子初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 带电粒子仅受电场力或所受其他力的合力方向与电场线平行 习题精炼 1 多选 关于库仑定律 正确的是 A 库仑定律适用于真空中的两点电荷间相互作用力的计算 B 静电力常量k的值为 9 0 109N m2 C2 C 库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比规律 D 当两个带电体间的距离趋近于零时 由库仑定律 库仑力将趋向无穷大 答案 ABC 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 4 BEST 2 真空中甲 乙两个固定的点电荷 相互作用力为F 若甲的带电量变为原来的 2 倍 乙 的带电量变为原来的 8 倍 要使它们的作用力仍为F 则它们之间的距离变为原来的 A 2 倍 B 4 倍 C 8 倍 D 16 倍 答案 B 3 小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书 做练习时 他发现有一个关键数字看不清 拿来问老师 如果你是老师 你认为可能是下列几个数字中的那一个 A 3 2 10 19CB 3 4 10 19C 3 6 10 19C 3 10 19C 答案 A 4 多选 如图所示 A B 为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体 起初它们不带电 在它们的下部贴有金属验电箔 C 是带正电的小球 下列说法正确的是 A 把 C 移近导体 A 时 A B 上的金属箔片都张开 B 把 C 移近导体 A 再把 A B 分开 然后移去 C A B 上的金属箔片仍张开 C 把 C 移近导体 A 先把 C 移走 再把 A B 分开 A B 上的金属箔片仍张开 D 把 C 移近导体 A 先把 A B 分开 再把 C 移去 然后重新让 A B 接触 A 上的金属箔 片张开 而 B 上的金属箔片已闭合 答案 AB 5 如图 悬挂在 O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A 在两次 实验中 均缓慢移动另一带同种电荷的小球B 当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平 线上 A处于受力平衡时 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中B的电量分别为 q1和q2 分别为 30 和 45 则q2 q1为 A 2 B 3 C 23 D 33 答案 C 6 关于电场强度的叙述 正确的是 A 沿着电场线的方向 场强越来越小 B 电场中某点的场强在数值上等于单位电量的试探电荷在该点所受的电场力 C 如电场线是直线 则该电场一定是匀强电场 D 试探电荷所受的电场力的方向就是该点电场强度的方向 答案 B O A B 绝缘手柄 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 5 BEST ABACB A D CB A P 7 如图 M N 和 P 是以 MN 为直径的半圈弧上的三点 O 点为半圆弧的圆心 MOP 600 电荷量相等 符号相反的两个点电荷分别置于 M N 两点 这时 O 点电场强度 的大小为E1 若将 N 点处的点电荷移至 P 点 则 O 点的场场强大小变为E2 E1与E2之比 为 A 1 2B 2 1 C 2 3 D 4 3 答案 B 8 多选 如图 a b两点场强相同的电场 B C D中a b都是对称点 是 答案 AD 9 如图 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 10 处在如图所示的四种电场中P点的带电粒子 由静止释放后只受电场力作用 其加速 度一定变大的是 答案 D 11 多选 如图所示 带箭头的线段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 若不考虑其他力 则下列判断中正确的是 A 若粒子是从 A 运动到 B 则粒子带正电 若粒子是从 B 运动到 A 则粒子带负电 60 P N O M 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 6 BEST 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 若粒子是从 B 运动到 A 则其加速度减小 D 若粒子是从 B 运动到 A 则其速度减小 答案 BC 12 下列选项中的各圆环大小相同 所带电荷量已在图中标出 且电荷均匀分布 各圆环 1 4 1 4 间彼此绝缘 坐标原点 O 处电场强度最大的是 答案 B 13 如图 电荷量为 q1和 q2的两个点电荷分别位于 P 点和 Q 点 已知在 P Q 连线至某点 R 处的电场强度为零 且 PR 2RQ 则 A q1 2q2 B q1 4q2 C q1 2q2 D q1 4q2 答案 B 14 如图所示 平面是无穷大导体的表面 该导体充满的空间 的空间为xOy0z 0z 真空 将电荷为q的点电荷置于 z 轴上 z h处 则在平面上会产生感应电荷 空间任xOy 意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的 已知静电平衡时导 体内部场强处处为零 则在 z 轴上处的场强大小为 k为静电力常量 2 h z A B C D 2 4q k h 2 4 9 q k h 2 32 9 q k h 2 40 9 q k h 答案 D 15 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 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 B k C k D k 3 2 10 9 2 2 9 9 2 q1 q2 PQR z x y q 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 7 BEST 答案 B 16 多选 如图所示 水平地面上固定一个光滑绝缘斜面 斜面与水平面的夹角为 一根轻质绝缘细线的一端固 定在斜面顶端 另一端系有一个带电小球A 细线与斜面 平行 小球A的质量为m 电量为q 小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B 两 球心的高度相同 间距为d 静电力常量为k 重力加速度为g 两带电小球可视为点电荷 小球A静止在斜面上 则 A 小球A与B之间库仑力的大小为 B 当 时 细线上的拉力为 0 kq2 d2 q d mgsin k C 当 时 细线上的拉力为 0 q d mgtan k D 当 时 斜面对小球A的支持力为 0 q d mg k tan 答案 AC 17 多选 如图所示 在点电荷 Q 产生的电场中有 a b 两点 相距为 d 已知 a 点的场 强大小为 E 方向与 ab 连线成 30 角 b 点的场强方向与 ab 连线成 120 角 下列说法正 确的是 A 点电荷 Q 带正电 B 点电荷 Q 带负电 C b 点的场强大小为 D b 点的场强大小为 3E 3 E 答案 BD 18 a b 两个带电小球的质量均为m 所带电荷量分别为 3q和 q 两球间用绝缘细线连接 a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上 在两球所在的空间有方向向左的匀强电场 电场强度为E 平衡时细线都被拉紧 则平衡时可能位置是 答案 A 19 如图所示 电荷量为 Q1 Q2 的两个正点电荷分别置于 A 点和 B 点 两点相距 L 在以 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 8 BEST L 为直径的光滑绝缘半圆环上 穿着一个带电小球 q 视为点电荷 在 P 点平衡 PA 与 AB 的夹角为 不计小球的重力 则 A A B C O 点场强为零 D Q1Q2 B 两质点带异号电荷 且Q1Q2 D