人教版高中物理必修31讲义资料复习补习资料12提高静电场 复习与巩固.docx

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人教版高中物理必修31讲义资料复习补习资料12提高静电场复习与巩固

静电场复习与巩固

【学习目标】

1.了解静电现象及其在生活中的应用；能用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。

2.知道点电荷，知道两个点电荷间的相互作用规律。

3.了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。

理解电场强度。

会用电场线描述电场。

4.知道电势能、电势，理解电势差。

了解电势差与电场强度的关系。

5.了解电容器的电容。

【知识网络】

【巩固练习】

一、选择题

1．带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：

①在电场线上运动；②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能由（）

A．一个带正电的点电荷形成

B．一个带负电的点电荷形成

C．两个分立的带等量负电荷的点电荷形成

D．一个带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成

2．如图所示，带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB，OA=OB，都用长为L的细线悬挂在O点，静止时A、B相距为d．为使其平衡时AB间距离减为d／2，可采用以下哪些方法（）

A．将小球A、B的质量都增加到原来的2倍

B．将小球B的质量增加到原来的8倍

C．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半

D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍

3．质量为m的物块，带正电荷为Q，开始时让它静止在倾角

=60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平向左、大小为

的匀强电场中，如图所示．斜面高为H，释放物块后，物块落地的速度大小为（）

A．

B．

C．

D．

4．如图6所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是（　　）

A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同

B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同

C．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，则其电势能增大

D．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，则其电势能减小

5.两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘杆两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示，若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°，则在此过程中静电力做功为（　　）

A．0B．qElC．2qElD．πqEl

6.如图所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是（　　）

A．EA＝EC＞EB；φA＝φC＞φB

B．EB＞EA＞EC；φA＝φC＞φB

C．EA＜EB，EA＜EC；φA＞φB，φA＞φC

D．因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低

7.如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示．则（　　）

A．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．两个粒子的电势能一个增加一个减小

8.空间有平行于纸面的匀强电场．一电荷量为－q的质点（重力不计）．在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N，如图所示．已知力F和MN间夹角为θ，M、N间距离为d，则（　　）

A．M、N两点的电势差为

B．匀强电场的电场强度大小为

C．带电质点由M运动到N的过程中，电势能减少了Fdcosθ

D．若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，则F必须反向

二、填空题

9.如图所示，A、B两板间加速电压为U1，C、D两板间偏转电压为U2.一个静止的α粒子（

He）自A板起相继被加速、偏转，飞离偏转电场时的最大侧移为C、D板间距离一半，则它的出射速度的大小为________．

10．（8分）如图8所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点场强的方向与BA方向平行，则qA带________电，qA∶qB＝________.

三、解答题

11．如图所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小为E，方向一定，在圆周平面内，将一带正电q的小球从。

点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在所有的这些点中，到达C点时小球的动能最大．已知∠cab=30°，若不计重力和空气阻力，试求：

（1）电场方向与ac间的夹角

为多大？

（2）若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直，则小球恰好能落在c点，那么初动能为多大？

12．如图所示，已知平行板电容器两极板间距离d＝4mm，充电后两极板电势差为120V．A板带正电，若它的电容为3μF，且P到A板距离为1mm.求：

（1）每一板的带电荷量；

（2）一个电子从B板出发到A板获得的动能；

（3）两板间的电场强度．

13.如图所示，在一匀强电场中的A点有一小球，并用细线与固定的O点相连，然后把细线水平拉直，但没有伸长．现让小球从A点由静止开始运动．小球经过O点正下方时的速度多大？

（已知小球的质量m＝1.0×10－4kg，所带电荷量q＝＋1.0×10－7C，细线长度L＝10cm，电场强度E＝1.73×104N/C，g＝10m/s2）

14.如图所示，a、b分别为x、y轴上两点，它们与原点O的距离相等，一束电子以初速度v0垂直于x轴从a点射入，由于匀强电场的作用，电子束恰好从b点射出，求电子从b点射出时的速度大小．

15．如图所示，两平行金属板水平放置，间距为d，板间存在匀强电场．一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，以竖直向下的初速度从上板的小孔射入，当它从下板的小孔穿出时所用的时间为t，若小球以同样大小的初速度从下板的小孔竖直向上射入，则从上板小孔穿出时所用的时间为t/2.不计空气阻力

（1）指出两板间电场强度的方向．

（2）求电场强度的大小．

（3）求小球穿出下板小孔时速度v1与穿出上板小孔时速度v2之比v1∶v2.

【答案与解析】

一、选择题

1．【答案】A

【解析】负电荷在电场线上运动，说明电场是直线；负电荷在等势面上做匀速圆周运动，说明等势线是圆形曲线，能满足以上两种情况的场源电荷可以是一个带正电的点电荷，不可能是带负电的点电荷，所以A正确、B错误．两个分立的带等量正电荷的点电荷可以满足以上条件，而两个分立的带等量负电荷的点电荷不能使负电荷完成题中运动，所以C错误．D中情况的等势线不能使负电荷做匀速圆周运动，D错误．

2．【答案】BD

【解析】由B的共点力平衡图可知

，而

，可知

，选B、D．

3．【答案】C

【解析】想要弄清物体的运动情况，必须先分析清楚物体的受力情况，否则就容易因思维定式而出错．此题易错的原因就是没有仔细分析物体的受力情况，而直接认为物体是沿斜面下滑．

不少同学在做这道题时，一看到“固定光滑绝缘斜面”就想物块沿光滑斜面下滑不受摩擦力作用，由动能定理得

，得

，而错选A．其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素，只要分析物块的受力就不难发现，物块根本不会沿斜面下滑，而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动，弄清了这一点，就很容易求得本题正确答案，故正确答案为C．

4.【答案】AC

【解析】根据等量正负点电荷的电场分布可知，在x轴上还有一点与P点电场强度相同，即与P点关于O点对称的点，A正确．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大．一般规定无穷远处电势为零，过O点的中垂线电势也为零，所以试探电荷＋q在P点时电势能为负值，移至O点时电势能为零，所以电势能增大，C正确．

5.【答案】C

【解析】杆顺时针转动180°的过程中，静电力对两电荷做正功，W总＝W1＋W2＝2qU＝2qEL，故选项C正确．

6.【答案】B

解析　根据等量异种电荷的电场线分布疏密可知EB＞EA＞EC；根据电场线的方向可知φA＝φC＞φB.故选项B正确．

7.【答案】C

【解析】由于不知道电场线方向，故无法确定a、b带电正负；由电场线疏密判断a的加速度减小，b的加速度增加；由电场线和轨迹形状判断静电力对a、b都做正功，故a、b速度都增加，电势能都减小．

8.【答案】A

【解析】由于带电质点做匀速直线运动，故静电力与拉力F大小相等，方向相反，故场强大小

，B错误；带电小球由M到N，静电力做功WMN＝－Fcosθ·d＝－Fdcosθ，电势能增加，电势差

，故A正确，C错误；若要使带电小球由N向M做匀速直线运动，F和静电力仍平衡，故D错误．

二、填空题

9.【答案】

【解析】在加速电场中由动能定理得：

在偏转电场中，由动能定理得：

解得：

.

10.【答案】负　1∶8

【解析】放在A点和B点的点电荷在C处产生的场强方向在AC和BC的连线上，因C点场

强方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的场强方向只能如右图所示，故qA带负电，qB带正电，且EB＝2EA，得

.又由几何关系知BC＝2AC，所以qA∶qB＝1∶8.

三、解答题

11．【答案】

（1）30°

（2）

【解析】

（1）带正电小球在c点时动能最大，c点是物理最底点，O为圆心，电场力方向沿Oc方向，如题图所示，由于Oc=Oa=R，有

=∠Oca=∠caO=30°．

（2）设初速度v0，垂直于电场方向带正电小球匀速运动，Rsin60°=v0t．平行于电场方向带正电小球匀加运动，

．根据牛顿第二定律Eq=ma。

由以上各式得

．

12.【答案】

（1）3.6×10－4C　

（2）120eV　（3）3×104N/C

【解析】

（1）由Q＝UC得：

Q＝120×3×10－6C＝3.6×10－4C.

（2）因为电子从B板出发到A板的过程中电场力做正功，电势能减小，动能增加，所以Ek－0＝qUAB，Ek＝120eV.

（3）E＝U/d＝3×104N/C.

13.【答案】2.1m/s

【解析】本题中

，所以电场力与重力的合力的方向与水平方向的夹角为30°，小球从A点开始沿直线经O点正下方B处，小球从A点运动到B点是做匀变速直线运动，而不是一开始就做圆周运动，由动能定理得：

，代入数据解得：

v＝2.1m/s.

14.【答案】

【解析】电子沿y方向做匀速运动，x方向在电场力作用下做匀加速直线运动；根据运动学公式则有：

得：

vx＝at＝2v0

电子从b点射出时y方向分速度为：

vy＝v0

则电子从b点射出时的合速度为：

.

15.【答案】

（1）场强方向竖直向下　

（2）

　（3）

【解析】

（1）假设电场方向向上，则小球所受合力方向必向下，加速度向下，其向下板运动的时间必小于向上极运动的时间，与题给条件不符，所以场强方向竖直向下．

（2）根据题意，小球在电场中运动的加速度a应竖直向上．

Eq－mg＝ma①

从上往下：

②

从下往上：

③

由①②③式解得电场强度

（3）由②③两式解得

则

所以