高中物理静电场题经典例题.docx
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高中物理静电场题经典例题
高中物理静电场练习题之宇文皓月创作
A
B
a
b
P
·
m、q
。
。
U
+
-
1、如图所示,中央有正对小孔的水平放置的平行板电容器与电源连接,电源电压为U。
将一带电小球从两小孔的正上方P点处由静止释放,小球恰好能够达到B板的小孔b点处,然后又按原路返回。
那么,为了使小球能从B板
的小孔b处出射,下列可行的法子是()
A.将A板上移一段距离
B.将A板下移一段距离
C.将B板上移一段距离
D.将B板下移一段距离
2、
A
B
C
D
E
F
如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为1V、6V和9V。
则D、E、F三
点的电势分别为()
A、+7V、+2V和+1V
B、+7V、+2V和1V
C、-7V、-2V和+1V
D、+7V、-2V和1V
3、质量为m、带电量为-q的粒子(不计重力),在匀强电场中的A点以初速度υ0沿垂直与场强E的方向射入到电场中,已知粒子到达B点时的速度大小为2υ0,A、B间距为d,如图所示。
则
(1)A、B两点间的电势差为()
E
·
A
υ0
B
·
A、
B、
C、
D、
(2)匀强电场的场强大小和方向()
A、
方向水平向左B、
方向水平向右
C、
方向水平向左D、
方向水平向右
4、一个点电荷从竟电场中的A点移到电场中的B点,其电势能变更为零,则()
A、A、B两点处的场强一定相等B、该电荷一定能够沿着某一等势面移动
C、A、B两点的电势一定相等D、作用于该电荷上的电场力始终与其运动方向垂直
5、在静电场中()
A.电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零
B.电场强度处处相等的区域内,电势也一定处处相等
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直
D.沿着电场线的方向电势是不竭降低的
6、一个初动能为EK的带电粒子,沿着与电场线垂直的方向射入两平行金属板间的匀强电场中,飞出时该粒子的动能为2EK,如果粒子射入时的初速度变成原来的2倍,那么当它飞出电场时动能为()
A、4EKB、4.25EKC、5EKD、8EK
φ1
φ2
φ3
φ4
7、如图所示,实线为一簇电场线,虚线是间距相等的等势面,一带电粒子沿着电场线方向运动,当它位于等势面φ1上时,其动能为20eV,当它运动
到等势面φ3上时,动能恰好等于零,设φ2=0,则,当粒子
的动能为8eV时,其电势能为()
A、12eVB、2eV
C、10eVD、0
8、如图10—7所示,在两电荷+Q1和-Q2连线的延长线上有a、b、c三点,测得b点的场强为零。
现将一个检验电荷+q从a点沿此直线经过b点移到c点,在次过程中检验电荷+q的电势能变更情况为()
图10—7
+Q1
-Q2
。
。
。
abc
A、不竭增加B、不竭减少
C、先增加后减少D、先减少后增加
P
·
——-
+
9、平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板之间有一个正电荷(电荷量很小)固定在P点,以E暗示极板之间的电场强度,U暗示电容器两极板间的电势差,W暗示正电荷在P点的电势能。
若坚持负极板不动,
将正极板移动到图中虚线位置,则()
A、U变小,E不变B、E变大,W变大
C、U变小,W变小D、U不变,W不变
10、一个金属小球,原来不带电,现沿球的直径延长线放置一个均匀的带电细棒MN,如图所示。
金属球上的感应电荷发生的电场在球内直径上
MN
abc
···
a、b、c三点场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比()
A、Ea最大B、Eb最大
C、Ec最大D、Ea=Eb=EC
二、填空题
A
B
)
30°
d
↑
↓
·
·
+++++++
-------
11、如图所示,是一个平行电容器,其电容为C,带电量为Q,上板带正电。
现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点,如图所示,A、B两
点之间的距离为S,连线AB与极板的夹角为30°。
则电场
力对试探电荷做的功为。
13、在光滑水平面上有一个质量为m=1.0×10-3kg、电荷量q=1.0×10-10C的带正电小球。
静止在O点,以O点为原点,在该平面内建立直角坐标系Oxy。
现突然加一沿着x轴正方向、场强大小为E=2.0×106V/m的匀强电场,使小球开始运动,经过1.0s所加电场突然变成沿着y轴正方向、大小仍为E=2.0×106V/m的匀强电场,再经过经过1.0s所加电场突然变成另一个匀强电场,使小球在此电场作用下经过1.0s速度变成零,求此电场的方向及速度变成时小球的位置。
参考答案
1、D.解题分析:
小球进入极板之前作自由落体运动,进入极板后在电场力和重力的共同作用下做匀减速运动,从能的观点看,从P点到b过程重力做的功等于电场力做的功值,要使小球能通过b孔,则要求增加重力做的功才可,因为小球从a点到b点的过程中,电场力做的功跟两板间的电压成正比,跟板间距无关。
故应该将B板向下移动。
2、B.解题分析:
在匀强电场中,沿着任何方向等间距等电势差,连接A、C,连接B、E,两直线相交于K点,见图所示,
A
B
C
D
E
F
k
R
因为AK=KC,故K点的电势为+5V;连接F、D交BE
直线于R,则由几何知识可知,
故UKR=2·UBK=2·(6-5)V=2V,所以R点的电势为UR=+3V。
因为KC与RD平行,故UKC=URD,所以UD=+7V,UFR=UAK
故UF=-1VURE=UBK,故UE=+2V
故,D、E、F三点的电势分别为+7V、+2V和-1V。
3、
(1)A。
解题分析:
由于不计重力,那么粒子从A点到B点的过程中只有电场力做功,由动能定理可得选项A正确。
(2)C。
解题分析:
(2)因为不计粒子的重力,粒子在竖直方向上做匀速直线运动,水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动,其加速度大小为:
,则粒子在B点时的水平分速度大小为:
……④由运动学知识有:
……⑤
所以
……⑥
由运动学知识
……⑦
……⑧
……⑨
故:
……⑩方向水平向左]
4、C.解题分析:
电场力做功等于电势能的变更,电荷在这一过程中的变更等于零标明电场力做功等于零,其实不是电场力不做功,而是电场力做功为零,那么A、B两点的电势一定相等。
5、CD.解题分析:
电势和场强是两个分歧的物理量,沿着电场强度的方向电势是逐渐降低的,场强的方向是电势降低最快的方向。
6、B.解题分析:
带电粒子从平行金属板一端射入,从另一端射出,若侧移量为Y,那么这一过程电场力做功为qEY。
由于侧移量Y初速度的平方成反比,故,当带电粒子的初速度增大为原来的两倍时,其侧移量变成原来的四分之一,故这种情况下电场力做的功只有前一种情况的四分之一,又由于粒子的初动能是4EK,故粒子出射时的动能为4.25EK
7、B.解题分析:
带电粒子在电场力作用下运动,而且等势面间距相等,由此可知带电粒子到达等势面φ2时动能为10eV,又因为φ2=0,带电粒子在φ2等势面上电势能为零,那么粒子的总能量为10eV,所以,当粒子的动能为8eV,,其电势能为2eV。
8、C.解题分析:
回答本问题的关键之处是判明b点的左侧和右侧的电场强度的方向,才可以根据电场力做功情况判断出电荷电势能的变更情况。
〖正确解答〗因为b点的场强为零,而b点的场强的大小是点电荷+Q1和-Q2发生的电场的叠加,由点电荷的场强公式
可知,Q1>|Q2|
判断b点右侧的场强方向:
方法一:
设想考察点距离b点比较远,那么Q1、Q2相当于紧靠在一起(这与c点与两个点电荷之间的距离相比)又因为Eb=0,故可知Q1>Q2,因此c点的合场强方向必定向右,b点左侧的电场方向必定向左。
方法二:
设ab间的距离为L,b点距离Q1和Q2的距离分别为r1、r2,
因为Eb=0则
………①
……②解①②得:
>1
可见EQ1a>EQ2a,即是说a点的场强方向向左。
这样+q从a点移到b点电场力做负功,从b点移到c点电场力做正功,由于电场力做功等于电势能的减少,因此,点电荷从a点移到c点的过程中点电荷的电势能先增加后减少,选项C正确。
9、A.解题分析:
平行板电容器充电后与电源断开,电容器所带的电量不变。
故极板之间的电场强度不变,由电容器的电容跟极板之间的距离有关,当距离减小时,电容增大,故极板间的电势差相应减小。
由于P点到负极板的距离不变,则P点与负极板之间的电势差坚持不变,又因为负极板接地,那么P点电势不变,则粒子的电势能也不变。
10、C.解题分析:
金属球处在带电棒发生的电场中,当金属球达到静电平衡时,其内部场强处处为零,即,金属球上感应电荷所激发的电场,在金属球内部任何一点均与带电棒所发生的电场大小相等方向相反,但由于C点距离近,带电棒MN在C点发生的电场大于a、b两点处的电场。
故,感应电荷在C点的场强为最大
11、
。
解题分析:
试探电荷在电容器的匀强电场中,从A点移动到B点电场力做的功等于试探电荷的电量跟A、B两点电势差的乘积,即
,而场强
,联立可解得
。
12、解题分析:
带电小球在运动过程中,只有重力和电场力做功,因此小球的电势能与机械能守恒,也可以用动能定理求得电场力做功和重力做功的数值关系,进而可以求出小球在最低点时的速度。
正确解答:
小球运动到最低点时,小球受到的重力和电场力
的合力是小球的向心力,设细线长度为L,由牛顿第二定律有:
……①
小球从开始运动到左边最大位置,由动能定理有:
……②
从开始到最低点由动能定理有:
……③
解得:
……④
13、解题分析:
由牛顿第二定律可得,小球在电场力作用下的加速度大小
当场强沿着X轴正方向时,经过1s小球的速度达到
,速度方向沿X轴正方向,小球沿X方向移动的距离为
;
在第2秒内,电场方向沿Y轴正方向,故,小球在X方向上做速度为
的匀速运动,在Y方向做初速度为零的匀加速运动,在这1s内,又沿X方向移动的距离为
,沿Y方向上移动的距离为
,故小球在第2秒末达到的位置坐标为
,
。
在第2秒末,小球在X方向的分速度为
,在Y方向的分速度为
,由此可知,小球运动方向与X轴成45角,要使小球速度变成零,则在第3秒内所加电场的方向必须与此方向相反,即指向第三象限,与X轴成225角,在第3秒内小球做匀减速运动,则小球的发生的位移
故:
,
,
所以,小球在第3秒末的坐标为(
强化训练
1.下列公式中,既适用于点电荷发生的静电场,也适用于匀强电场的有①场强E=F/q②场强E=U/d③场强E=kQ/r2④电场力做功W=Uq
(A)①③(B)②③(C)②④(D)①④
2、已知A为电场中一固定点,在A点放一电量为q的电荷,受电场力为F,A点的场强为E,则
A.若在A点换上-q,A点场强方向发生变更
B.若在A点换上电量为2q的电荷,A点的场强将变成2E
C.若在A点移去电荷q,A点的场强变成零
D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关
4、两带电小球,电量分别为+q和
,固定在一长度为L的绝缘细杆的两端,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10—48所示。
若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过
,则在此转动过程中电场力做的功为()
A.零B.
C.
D.
5.两个相同的金属小球带正、负电荷,固定在一定得距离上,现把它们相碰后放置在原处,则它们之间的库伦力与原来的相比将()
A.变小B.变大C.不变D.以上情况均有可能
11,若带正电荷的小球只受到电场力作用,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.纷歧定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动
D.纷歧定沿电场线运动,也纷歧定由高电势处向低电势处运动