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高二物理选修3-1电荷及电荷守恒定律

2024-06-08 来源:客趣旅游网
高二物理选修3-1 电荷及电荷守恒定律

☆关于电荷间的相互作用

【例1】如图所示,a,b,c,d为四个带电小球,两球之间的作用分别为斥a,d吸b,则()A.仅有两个小球带同种电荷C.c,d小球带同种电荷

B.仅有三个小球带同种电荷D.c,d小球带异种电荷☆电荷守恒定律的应用、元电荷

【例2】有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带有电量QA= -6.4

-9-9

×10C,QB=-3.2×10C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?

☆关于静电感应现象的应用

【例3】如图所示,不带电的枕形导体的一带电导体C时()

A.A端金箔张开,B端金箔闭合B.用手触摸枕形导体后,

A端金箔仍张开,B端金箔闭合

C都移走,两对金箔均张开

C中两对金箔带同种电荷

A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的

A端靠近

a吸d,b斥c,c

C.用手触摸枕形导体后,将手和

D.选项A中两对金箔分别带异种电荷,选项

☆关于库仑定律的综合应用

【例4】真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(A、B均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F。用一个不带电的同样的金属小球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B球间的静电力应为多大?若再使A、B间距增大一倍,则它们的静电力又为多大? ★巩固练习

1.两个相同的均匀带电小球,分别带用的静电力为F。

Q1=1 C,Q2=-2C,在真空中相距

r且静止,相互作

(1)今将Q1、Q2、r都加倍,问作用力变化?(2)只改变两电荷的电性,作用力如何?(3)只将r增大两倍,作用力如何?

(4)将两个球接触一下后,仍放回原处,作用力如何?

(5)接(4)题,为使两球接触后,静电力的大小不变,应如何放置两球?

2.两个相同的金属小球,一个带电Q1=4.0×10

-11

C,另一个带电Q2=-6.0×10

-11

C。

(1)两球相距50 cm时,它们之间的静电力?(2)把两球接触,分开后使它们仍相距3.如图所示,把质量为

-8

50 cm,它们之间的静电力?A用丝线吊起,若将带电量

3cm,丝线与坚

0.2克的带电小球

为4×10C的小球B靠近它,当两小球在同一高度时且相距直方向夹角为

45,此时小球B受到库仑力F=___________。小球A带的电量

1/2,但

D.1/2

qA=____________。

4. 真空中保持一定距离的两个点电荷,若其中一个点电荷增加了仍然保持它们之间的相互作用力不变,则另一点电荷的电量一定减少了(

A.1/5 为(

) A.2:1 下细线受的力分别为

B.1:2

C.1:1

D.不一定

B.1/4

C.1/3

5. 已知点电荷A的电量是B点电荷的2倍,则A对B作用力大小跟

B对A作用力大小的比值

6. 如图所示,用两根绝缘细线挂着两个质量相同的不带电的小球A和B,此时,上、

TA,

TA、TB,如果使A带正电,B带负电,上、下细线受力分别为

B.TB> T

B

TB,则(

A.

TA< T

A

C.TA=TAD. TB4×10C和-8×10C,相距为r(r远大

-8

-8

7. 真空中有两个大小相等的带电球体,带电量分别为于球半径)时,它们之间的静电引力为

的静电力为_________力(吸引或排斥),静电力大小为8. 两个质量都是

F,若将两个带电体接触后再分开,仍相距

F=______F。

r,它们之间

m的小球,都用细线拴在同一点,两细线长度相等,两球都带上正电荷,但

1和Q2,则二者相比,2。QQ1_____Q

甲球电量比乙球多,平衡时两细线分别与竖直方向夹角为

9.相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q,要引进第三个点电荷仑力作用下都能处于平衡状态,试求

C,使三个点电荷在库

C电荷的电量和放置的位置?

2:5,质量之比为

1:2,

10. 两个点电荷甲和乙,它们带有同种性质的电荷,所带电量之比为置于真空中,相距为

L,同时由静止释放时,它们加速度之比为________,经过t秒后,甲的

加速度变为原来的四分之一,则乙的加速度变为原来的_________。

11.使用电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是

A

参考答案:例

B

10

C D

例4 F/8 F/32 F/9,方向不变。

1 BD 例2电子从A转移到B共10个例3 BCD

巩固练习1、(1)作用力不变。(2)作用力不变。(3)作用力变为(4)静电力的大小变为为r/

F/8,方向由原来的相吸变为相斥。

(5)将两带电体间的距离变

8。

-11

-12

10C 2、(1)F=8.6×10N 吸引力。(2)F=3.6×10N3、2×10N qA=-0.5×4C 5C 6BC 7排斥力1/8 8 = 9、点电荷C置于B的右侧且距离B为L,带电荷为q=4Q

10 2:1 1/4 11、B

第三节

电场强度

-3-8

☆对电场强度的概念的理解

【例1】电场中有一点

P,下列说法中正确的有

P点的场强减半

B.若P点没有检验电荷,则

P点场强

A.若放在P点的电荷的电量减半,则为零

C.P点的场强越大,则同一电荷在

P点受到的电场力越大

D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向

☆点电荷的电场强度

【例2】在真空中有两个点电荷为-8×10 C。则

(1)在AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处的D点场强大小、方向如何(2)能否在D点处引入一个带负电的点电荷

-q,通过求出-q在D处受

?

-8

电场强度的叠加

A和B,相距20 cm,q1为4×10

-8

q1和q2,分别位于

C,q2

合电场力,然后根据E=

Fq

求出D处的场强大小和方向?

☆电场知识的综合应用

【例3】如图所示,A为带正电Q的金属板,沿金属板的垂直平分线,在距板m、电量为q的小球,小球受水平向右的电场力偏转试求小球所在处的电场强度。

r处放一质量为

O点,

θ角而静止。小球用绝缘丝线悬挂于

第四节

☆对基本概念的理解

电势能和电势

【例4】将带电量为6×10C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了

-5

的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10J的功,则

(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少?(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在(3)如果规定B点的电势能为零,则该电荷在【例5】如图所示,为一负点电荷产生的电场中有为-6×10C的点电荷从

-8

-6

3×10J

-5

B点和C点的电势能分别为多少?A点和C点的电势能分别为多少?A、B两点,两点间电势之差为

?是增加还是减

200V,电量

B移到A,它的电势能改变多少

少?该电荷在A、B两点的电势能哪个大

☆电场知识的综合应用

【例6】某带电粒子仅在电场力作用下由运动轨迹如图所示,可以判定

A.粒子在A点的加速度大于它在B.粒子在A点的动能小于它在C.粒子在A点的电势能小于它在

?哪点场强大?哪点电势高?

A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及

B点的加速度B点的动能B点的电势能

D.电场中A点的电势低于☆巩固练习

B点的电势

1如图所示,a、b、c是某电场中一条电场线

分别表示三点的电势和电场强度大小,

AB上的

A a b c B

三点,且Aa=ab=bc=cB,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec (1)若该电场是匀强电场,则φφa、φb、c的大小关系为(2)若该电场是的大小关系为(3)若该电场是大小关系为

(4)若A、B处分别为两个等量异种电荷,则的大小关系为

A、B两点,将一电量为q的正电荷从A点移到B点,第一次沿

W1;第二次沿路径

ACB移动该电荷,

W3,则(

)

A

B E C

φa、φb、φc的大小关系为

,Ea、Eb、Ec

A处的点电荷产生的,则;

B处的点电荷产生的,则

φa、φb、φc的大小关系为

,Ea、Eb、Ec的

,Ea、Eb、Ec的大小关系为

φa、φb、φc的大小关系为,Ea、Eb、Ec

2如图所示,在匀强电场中有

直线AB移动该电荷,电场力做功为A.W1>W2>W3C.W1= W2= W3

点所受的电场力___,该负电荷在

电场力做功W2;第三次沿曲线AB移动该电荷,电场力做功为

B.W1<W3<W2D.W1= W2<W3

3如图3所示,A、B是电场中两点,一个带负电的点电荷Q在A点所受的电场力要比它在B点的电势能____,A点的电场强度

B

A点的电势能要比它在

要_____于B点的电场强度,A点的电势要_____于B点的电势.

M N

L

K a

图3

图4

图11 图5

4.如图4所示,在点电荷电场中的一条电场线上依次有电荷依次放在三点上,关于它所具有的电势能的正确说法是A.放上+q时,它们的电势能C.放上-q时,它们的电势能线向b点运动,则可判断A.该电场一定是匀强电场C.电子具有的电势能

EPa一定大于EPb

b

A、B、C三点,分别把+q和-q的试验

( )

EPA<EPB<EPCEPA<EPB<EPC

EPA>EPB>EPC B.放上+q时,它们的电势能EPA>EPB>EPCD.放上-q时,它们的电势能

5.如图5,是某电场中的一条直电场线,一电子(重力不计)从a点由静止释放,它将沿直

( )

B.场强Ea一定小于EbD.两点的电势

φa一定低于φb

E1、E2为(

)

图6

6如图6所示,Q是带正电的点电荷,P1、P2两点的电场强度的大小,

P和P为其电场中的两点.若

φ1、φ2为P1、P2两点的电势,则

A.E1> E2,φ1>φ2B.E1> E2,φ1<φ2C.E1< E2,φ1>φ2

(

)

D.E1< E2,φ1<φ2

7.如图7所示的电场线,可判定

A.该电场一定是匀强电场B.A点的电势一定低于C.负电荷放在D.负电荷放在

B点电势

图7

A点的电势能大

B点的电势能比放在

B点所受电场力方向向右

A、B两点的场强分别记为(

B

8.图8为某个电场中的部分电场线,如分别记为

A、

B,则A > A <

EA EB,电势

B A

)

B

A.EA > EB、C.EA B.EA < EB、D.EA > EB、

A > A <

图8

B

B

9.关于电场中的电场线,下列说法正确的是

A.B.C.10

(

)

D.

( )

A.当两个正点电荷互相靠近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大B.当两个负点电荷互相靠近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大C.

D.一个正点电荷与一个负点电荷互相靠近时,它们之间的库仑力减小,它们的电势能也减小11.如图11所示,虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为

c

φa、φb、φ

,且φa>φb>φc,一带正电的粒子射人电场中,其运动轨迹如实线

D

KLMN所示.由图可知

A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功C.粒子从K到L的过程中,电势能增加12电场中有A、B两点,把电荷从

A.电荷的电势能减少

C.A点的场强比B点的场强大A.正电荷在A点具有的电势能大于在B.正电荷在B点具有的电势能大于在C.负电荷在A点具有的电势能大于在D.负电荷在B点具有的电势能大于在

B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功

.粒子从L到M的过程中,动能减少

(

)

A点移到B点的过程中,电场力对电荷做正功,则

B.电荷的电势能增加

D.A点的场强比B点的场强小

(

)

B点具有的电势能A点具有的电势能B点具有的电势能A点具有的电势能

(

)

13.如图13所示,A、B是同一条电场线上的两点,下列说法正确的是

图13

14.下列关于电场中场强与电势能、电势的关系说法正确的是

A.电荷在电势高处电势能也一定大C.场强为零的地方电势必为零15关于电势的高低,下列说法正确的是

A.沿电场线方向电势逐渐降低

(

B.场强越大的地方电势一定越高D.电势为零的地方场强可以不为零

)

B.电势降低的方向一定是电场线的方向

C.正电荷在只受电场力作用下,一定向电势低的地方运动

D.负电荷在只受电场力的作用下,由静止释放,一定向电势高的地方运动16.a、b为电场中的两点,且

A.把负电荷从B.把正电荷从

a点电势高于b点,则可知

( )

a点移到b点电场力做负功,电势能增加a点移到b点电场力做正功,电势能减少

a点电势能总是大于

b点的电势能

C.无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少D.无论是否有电荷移动,

17下列关于电荷在电场中移动时,其电势能变化的说法中,正确的是(A.正电荷沿电场线方向移动,其电势能增加C.负电荷沿电场线方向移动,其电势能减少18将一带电量为

则检验电荷在A.EP = -W,φA =

A点的电势能及电场中

B.正电荷逆电场线方向移动,其电势能增加D.负电荷逆电场线方向移动,其电势能减少

A点,该过程中电场力做功为(

)

W,

A点的电势分别为

-q的检验电荷从无限远处移到电场中的

Wq

B.EP = W,φA =-

Wq

C.EP = W,φA =

Wq

D.EP = -W,φA =-(

)

Wq

19.下列关于电场性质的说法,正确的是

A.电场强度大的地方,电场线一定密,电势也一定高为零

C.电场强度大的地方,电场线一定密,但电势不一定高为零

B.电场强度为零的地方,电势一定D.电势为零的地方,电场强度一定

20.在电场中,已知A点的电势高于B点的电势,那么( )

A.把负电荷从A点移到B点,电场力做负功B把负电荷从A点移到B点,电场力做正功C.把正电荷从B点移到A点,电场力做负功21关于电势与电势能的说法,正确的是A.电荷在电势越高的地方,电势能也越大

B.电荷在电势越高的地方,它的电荷量越大,所具有的电势能也越大

C.在正点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D.在负点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能22、如图22所示,P、Q是两个等量的正点电荷,它们连线的中点是O,A、B是中垂线上的两点,OA

AA

D把正电荷从B点移到A点,电场力做正功

A.EA一定大于于

EB,

C.EA一定大于EB,

B

一定大于不一定大于

B

B.EA不一定大于

BEB,A一定大于B

D.EA不一定大于EB,A不一定大

A点无初速地释放,不计重力的作用,则

图22

23.如图23所示,将带正电的粒子从电场中的下列说法中正确的是()

A.带电粒子一定做加速直线运动C.带电粒子的加速度一定越来越小24.如图所示,在矩形

B.带电粒子的电势能一定逐渐增大

D.带电粒子的加速度一定越来越大

ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个点电荷,它们分别带

等量的正、负电荷E、F是AB边和CD边的中点,P、Q两点在MN的连线上,MP=QN.对于E、F、P、Q四点,其中电场强度相同、电势相等的两点是(A.E和FC.A和B

B.P和QD.C和D

25.将带电荷量为1×10

6

1×10

8

C的电荷,从无限远处移到电场中的A点,要克服电场力做功

J.问:

(1) 电荷的电势能是增加还是减小? 电荷在A点具有多少电势能?(2) A点的电势是多少? (3) 若电场力可以把带电荷量为

2×10

8

C的电荷从无限远处移到电场中的

)

A点,说明电

荷带正电还是带负电? 电场力做了多少功

第一节电荷及电荷守恒定律参考答案:例

? (取无限远处为电势零点

、第二节库仑定律

10

1 BD 例2电子从A转移到B共10个例3 BCD 例4 F/8 F/32 F/9,方向不变。

巩固练习1、(1)作用力不变。(2)作用力不变。(3)作用力变为(4)静电力的大小变为为r/

F/8,方向由原来的相吸变为相斥。

(5)将两带电体间的距离变

8。

-11

-12

10C 10N qA=-0.5×2、(1)F=8.6×10N 吸引力。(2)F=3.6×10N3、2×

4C 5C 6BC 7排斥力1/8 8 = 9、点电荷C置于B的右侧且距离B为L,带电荷为q=4Q

10 2:1 1/4 11、B

第三节电场强度

参考答案:例

第四节

电势能和电势

E1

E2

4.510

3

-3-8

1 C 例2 (1)D点的合场强E

N/C,方向向右。

(2)可以。因为电场中某点的场强由电场本身决定,与放入电荷无关,不论放入电荷的电量是多少,也不论放入电荷的正、负,该点的场强大小、方向是确定的。

例3

E

Fq

-5

mgtan

q

方向水平向右

-5

例4(1)电势能增加了

-5

1.8×10J.(2)EPB=3×10 J,EPC=

1.2×10J,负电荷在

-5

-5-5

1.8×10 J (3)EPA=-3×10 J ,EPC= -1.2×10 J 例5电势能增加了A点电势能大,B点电势高。A点场强大。例

巩固练习

6 B

φEa>Eb>E(φEaφb》>φc ,Ea=Eb=E(c2)a>φb》>φc,c3)a>φb》>φc,a>φb》>φc,Ea=Ec>Eb。2 C 3大,小,大。大.

4 AD 5 CD 6 A7.C 8.B9. C 10

AB 11. AC 12 A 13.

AD

14 D

15 AD

16.AB

17

BD 18 A

19C

20.AC 21 C22 B 23. AC

24 A

25.(1)增加,1×106

J(2) 100V(3)负电. —2×10-6

J

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