高二物理同步练习第十四章电场

1ABαβ高二物理同步练习：第十四章电场ξ1库仑定律一、目标与要点：（一）你还记得质点吗？理解了质点，你就很容易理解点电荷的概念了。（二）库仑定律是研究什么的？，要能把库仑定律运用到力学问题当中去解决物体的平衡问题或动力学问题（先对带电研究对象受力分析，再运用静力学方程或动力学方程）。二、题型与方法：[例1]在真空中，两个很小的带电体A、B相距为r，相互作用的斥力为F，若A的带电量变为原来的两倍，B的带电量变为原来的6倍，且距离变为2r，则它们的斥力变为（）A、F/3B、3FC、6FD、12F[解析]设变化后的为F’，由库仑定律F’/F=(q’A/qA)(q’B/qA)(r2/r’2)=2×6×(1/2)2=3，即F’=3F。[例2]如图所示，两根丝线悬在同一点的带等量电荷的小球受静电斥力而相互分开，两悬线和竖直方向的夹角为都α，两球的质量都为m，两线长都为L，每个小球所带电量都为q，则q是多少？[解析]这是一道库仑定律与物体平衡相关联的题型。解题时先确定研究对象，对研究对象受力分析（注意库仑力的大小和方向），再运用研究物体平衡的方法来解题。对A受力分析：重力mg、线拉力T、B对A的库仑力F（方向沿AB连线向左）。由由三力平衡可得：F=mg·tanα再库仑定律，F=Kq2/（2Lsinα）2所以q2=4mg·L2（sinα）2tanα/K开平方即可得q.三、思考与练习：1、在真空中，两个很小的带电体A、B相距为20cm，相互作用的库仑引力为0.4N，若A的带电量变为原来的一半，B的带电量变为原来的4倍，且距离变为40cm，则它们的库仑引力变为。若A、B的带电量乘积变为原来的4倍，使它们间的库仑引力变为0.8N，则它们间的距离应变为m。2、两个完全相同的金属球，分别带1×10-9C的正电荷和5×10-9C的负电荷，将两球接触一下后相离20cm，若两者都可以看作点电荷，它们间此时的库仑力为N。3、两个完全相同的金属球，分别带q1和q2的同种电荷，两球距离为r不变，若保持两球带电总量不变，两者都可以看作点电荷，它们间的最大库仑力为。4、如图，用两根等长丝线悬在同一点的带电小球受静电斥力而相互分开，两根悬线和竖直方向的夹角分别为α和β，A球质量为m1、B球质量为m2，则（）A、若αβ，则A球带的电量一定比B球多。B、若αβ，则A球的质量一定比B球小C、sinα/sinβ=m2/m1D、tanα/tanβ=m2/m15、如图所示，三个可视为质点的金属小球A、B、C质量都是m，带正电，电量均为q，连接小球的绝缘细线的长度都是L，静电力常量为k，重力加速度为g，则连接A、B的细线的拉力为是，连接B、C的细线拉力是。6、如图所示，带电小球A、B用等长绝缘细线悬吊着，悬点相距4cm，A、B两球又用细线连接。小球A、B都带正电荷，A的电量QA是2×10-8C，B的电量QB是4×10-8C，A、B静止时，悬线恰好都沿竖直方向，连接A、B的线水平且张紧。则水平细线对A球产生的拉力大小为_______N，水平细线对A球产生的拉力TA和对B球产生的拉力TB的大小关系是TA_______TB（填“大于”、“小于”或“等于”）。7、在光滑绝缘水平面上固定介质小球a，用弹簧把它和另一介质小球b连接起来，如图所示，让a、b均匀地带上同种电荷，此时弹簧伸长量为x0；若使a、b的电量都减半，则弹簧的伸长量x（）abA、x=12x0B、x=41x0C、x41x0D、x41x08、带电量分别为2.0×10-8C、4.0×10-8C的q1、q2相距0.3m，现引入第三个点电荷q3，要使三个电荷都处于静止状态，q3应放在距q1m,带电量为C。9、在一直线上固定a、b、c三个点电荷，质量分别为0.1Kg、0.2Kg、0.3Kg，若释放a，其加速度为1m/s2，方向向左，若释放b，加速度为2m/s2方向向右，若释放c，则加速度大小为，方向。10、一个半径为R的均匀带电圆环，总电量为Q，现从圆环上截下长为L的一小段，LR，则剩余圆环对放在圆环中心的点电荷q的库仑力为。ξ2电场的力的性质一、目标与要点：（一）两个点电荷之间有库仑力，你知道它们之间的库仑力是怎样产生的吗？（二）你知道什么叫“场”吗？还记得我们在初中已经学过“场”了吗？（三）你知道什么叫“检验电荷”吗？在带电量为Q的点电荷产生的电场中距Q为r的地方放入一个“检验电荷”q，你能求出“检验电荷”q在电场中所受的电场力吗？改变“检验电荷”q的带电量，再看看有什么特点。（四）把电场强度与匀速直线运动的速度相类比。电场强度描述电场的什么性质？（五）怎样求点电荷产生的电场中某点的场强？（六）还记得力的合成与分解吗？电场强度也可以进行合成与分解，想一想为什么？怎样合成与分解电场强度？（七）还记得我们曾经用“磁场线”来形象描绘磁场的吗？我们也可用“电场线”来形象描绘电场。电场线有哪些基本性质？要知道常见电场的电场线分布。（八）知道什么样的电场叫“匀强电场”，哪些实际电场可看作“匀强电场”吗？ABCA++BABααABααFTmg2二、题型与方法[例3]在点电荷Q产生的电场中的P点放入一个电量为q1=2.0×10-8C的正点电荷，q1所受的电场力大小为6.0×10-4N，方向水平向右。（1）P点的电场强度是多大？方向如何？（2）如果把q1从P点拿走，在P点改放一个电量为q2=4.0×10-8C的正点电荷，q2所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？（3）如果把q2也从P点拿走，在P点改放一个电量为q3=-4.0×10-8C的正点电荷，q3所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？（4）如果把q3也从P点拿走，在P点不放任何电荷，P点的电场强度又是多大？方向如何？（5）如果P点距离点电荷Q30cm，则Q的带电量为多大？[解析]这是一道考查电场强度基本概念的习题，通过对此题的研究，可以加深对电场强度的理解。关于电场强度要抓住要点：电场强度的大小和方向是由电场本身及该点在电场中的位置决定的，与在该点有没有放入“检验电荷”无关，与放入“检验电荷”的正负无关，与放入“检验电荷”的电量多少无关。（1）EP=F1/q1=6.0×10-4N/2.0×10-8C=3×104N/C，方向水平向右。（2）EP=3×104N/C，方向水平向右。F2=q2×EP=4.0×10-8×3×104N=1.2×10-3N，方向水平向右。（3）EP=3×104N/C，方向水平向右。F3=q3×EP=4.0×10-8×3×104N=1.2×10-3N，方向水平向左。（4）EP=3×104N/C，方向水平向右。（5）由点电荷的场强公式EP=KQ/r2得：Q=EP·r2/K=3×104×0.32/(9×109)C=3×10-7C。[例4]把点电荷Q1=+1.0×10-6C、Q2=-2.0×10-6C分别放在水平方向的直线上的A、B两点，A点在左，B点在右。在直线上有一个C点，AC=BC=10cm。则C点的场强为N/C，方向。[解析]这道考查电场强度的叠加。如果在空间有两个电场，在某点的电场强度是两个电场分别在该点产生的电场强度的叠加。点电荷Q1在C点产生的电场强度为E1，点电荷Q2在C点产生的电场强度为E2。E1=KQ1/r2=9×109×1.0×10-6/0.12N/C=9×105N/C，方向向右。E2=KQ2/r2=9×109×2.0×10-6/0.12N/C=18×105N/C，方向向右所以C点的场强EC=E1+E2=9×105N/C+18×105N/C=2.7×106N/C，方向向右。这是E1、E2方向在同一直线上的情况，如果E1、E2方向不在同一直线上呢？三、思考与练习：11、点电荷q在电场中A点受到的电场力为F，如果点电荷的电量变为原来的2倍，则A点的电场强度是原来的（）A、1/2倍B、1倍C、2倍D、条件不足，不好确定12、正点电荷q1在电场中A点受到的电场力的方向向右；如果在A点改放一个负电荷q2，则q2所受电场力的方向和该点的电场强度方向分别为（）A、向左，向左B、向左，向右C、向右，向左D、向右，向右13、正点电荷q1=2.0×10-9C在电场中A点受到的电场力大小为4.0×10-5N，如果在A点改放一个q2=-1.0×10-9C负电荷，则q2所受电场力的大小和该点的电场强度大小分别为（）A、4.0×10-5N、1.0×104N/CB、2.0×10-5N、1.0×104N/CC、4.0×10-5N、2.0×104N/CD、2.0×10-5N、2.0×104N/C14、已知点电荷Q1、Q2、q分别放在A、B、C点，Q1=+2.0×10-8C、Q2=-2.0×10-8C、q=3.0×10-10C。AC⊥BC且AC=BC=10cm。则q所受电场力N，C点的场强为N/C，方向。15、下列关于电场线的说法中正确的是（）A、电场线上各点的场强一定不为零，不在电场线上的各点的场强一定为零B、电场线上某点的切线方向是电荷在该点所受的电场力方向C、电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力就越大D、两条电场线可能相交16、如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电，一小带电油滴静止在两板间。油滴静止处的电场强度是E，油滴半径是r，油滴密度是，油滴带哪种电荷？它的电量多大？。ξ3电场的能的性质一、目标与要点：（一）在电场中移动电荷电场力做不做功？请你把在电场中两点间移动电荷电场力做功过程与在重力场中两点间移动物体重力做功过程相类比，看看有什么相似的地方。（二）明确电场力做功与电势差的关系：（1）联系：WAB=qUAB（2）区别：电场力做功WAB既与UAB有关，也与“检验电荷”q的带电量及性质有关，而电势差UAB只与电场本身有关，与“检验电荷”q无关。请你把在电场中两点间移动电荷电场力做功与电势差的关系与重力场中重力做功与高度差的关系相类比。电场中两点间的电势差与重力场中的什么量相似？（三）明确电场力做功与电势能变化的关系：（1）WAB=0→△EP=0（EP不变）（2）WAB0→△EP0（EP↓）（3）WAB0→△EP0（EP↑）请你把在电场中两点间移动电荷电场力做功与电势能变化的关系与重力场中两点间移动物体重力做功与重力势能变化的关系相类比。（四）如何确定在电场中两点间移动电荷电场力做的功？（1）功的绝对值：|WAB|=|qUAB|WAB=—△EP+++++-----BA3（2）功的正负：“符号法则”（五）明确电势能的变化与电势差的关系：（1）联系：△EP=qUAB（绝对值）（2）区别：点电荷在电场中的移动时电势能的变化△EP既与UAB有关，也与它自身的带电量及性质有关，而电势差UAB只与电场本身有关，与“检验电荷”无关。请你把在电场中两点间移动电荷时电荷的电势能的变化与电势差的关系与重力场中两点间移动物体时重力势能的变化与高度差的关系相类比。（六）请你把在电场中某点电势与重力场中某点高度相类比，把电荷在电场中某点时具有的电势与物体在重力场中某点时的重力势能相类比，进一步理解电势与电势能的概念。知道什么是等势面和等势体，以及等势面的性质。（七）这一部分内容的重点是电势差的概念以及电势差与其它各量之间的关系。请你再比较一下电势差与电场强度。电场强度E电势差UAB定义式E=F/qUAB=WAB/q方向矢量，方向与正电荷受力方向相同标量，没有方向单位N/C或V/mV物理意义表示电场的强弱，描述电场的力的性质描述电场的能的性质联系E=UAB/d都与“检验电荷”无关二、题型与方法[例5]在如图所示的电场中，有A、B两点，则下列说法中正确的是（）A、正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能B、将电荷从A点移到B点，电场力一定做正功C、将电荷从A点移到B点，电势能可能增加D、将电荷从A点移到B点，电荷所受电场力一定变大[解析]电荷在电场中运动，确定电场力是否做功以及做功的正负、多少，确定电荷的电势能如何变化，确定电荷在电场中两点的电势能的高低，是这一部分一个基本题型。解题的关键是先确定电场