高中物理專題-電場(chǎng)力

專題1電場(chǎng)力電場(chǎng)的力的性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)一、電荷及電荷守恒定律1．元電荷、點(diǎn)電荷(1)元電荷：e＝1.6×10－19C，所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，其中質(zhì)子、正電子的電荷量與元電荷相同。(2)點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體本身的大小和形狀對(duì)研究的問題影響很小時(shí)，可以將帶電體視為點(diǎn)電荷。2．靜電場(chǎng)(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì)。(2)基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。3．電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。(2)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。(3)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是得失電子。知識(shí)點(diǎn)二、庫(kù)侖定律1．內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上。2．表達(dá)式：F＝keq\f(q1q2,r2)，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫靜電力常量。3．適用條件：真空中的點(diǎn)電荷。知識(shí)點(diǎn)三、電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)1．定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F與它的電荷量q的比值。2．定義式：E＝eq\f(F,q)。單位：N/C或V/m3．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度：真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度：E＝keq\f(Q,r2)。4．方向：規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。5．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，遵從平行四邊形定則。電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)計(jì)算公式知識(shí)點(diǎn)四、電場(chǎng)線1．定義：為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱及方向，在電場(chǎng)中畫出一些曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，曲線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。2.庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用1．庫(kù)侖定律的理解(1)在用庫(kù)侖定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，均代入電荷量的絕對(duì)值計(jì)算庫(kù)侖力的大小。(2)兩個(gè)點(diǎn)電荷間相互作用的庫(kù)侖力滿足牛頓第三定律，大小相等、方向相反。(3)由公式F＝keq\f(q1q2,r2)可以看出，在兩帶電體的間距及電荷量之和一定的條件下，當(dāng)q1＝q2時(shí)，F(xiàn)最大。2．庫(kù)侖定律的應(yīng)用庫(kù)侖定律與力學(xué)的綜合應(yīng)用問題，解決的思路與解決力學(xué)問題的方法、思路是相同的，只是在原來(lái)受力的基礎(chǔ)上多了庫(kù)侖力。但需注意庫(kù)侖力的特點(diǎn)，帶電體間距離發(fā)生變化時(shí)，庫(kù)侖力也要發(fā)生變化，要分析力與運(yùn)動(dòng)的相互影響。1．[庫(kù)侖定律的理解]如圖1所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與解決庫(kù)侖力作用下平衡問題的方法步驟第Ι卷一、選擇題（本題共8小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)符合題目要求）1．帶正電的粒子在某電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用，能分別完成以下兩種運(yùn)動(dòng)：①在電場(chǎng)線上運(yùn)動(dòng)；②在等勢(shì)面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．該電場(chǎng)可能由()A．一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成B．一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷形成C．兩個(gè)帶等量負(fù)電的點(diǎn)電荷形成D．兩個(gè)帶不等量負(fù)電的點(diǎn)電荷形成2.在光滑絕緣的水平地面上放置四個(gè)相同的可看作質(zhì)點(diǎn)的金屬小球，小球A、B、C位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，小球D位于三角形的中心，如圖所示．現(xiàn)讓小球A、B、C都帶電荷量為Q的正電荷，讓小球D帶電荷量為q的負(fù)電荷，若四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Q與q的比值為()A.B.C．3D.3．如圖所示，A、B、C三個(gè)小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì)量分別為m、2m、3m，B小球帶負(fù)電，電荷量為q，A、C兩小球不帶電（不考慮小球間的靜電感應(yīng)），不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線將三個(gè)小球連接起來(lái)懸掛在O點(diǎn)，三個(gè)小球均處于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，以下說法正確的是（）A.靜止時(shí)，A、B兩小球間細(xì)線的拉力為B.靜止時(shí)，A、B兩小球間細(xì)線的拉力為C.剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線的瞬間，A、B兩小球間細(xì)線的拉力為D.剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線的瞬間，A、B兩小球間細(xì)線的拉力為4．如圖所示，均勻帶正電圓環(huán)帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，A、B、C為垂直于圓環(huán)平面的中心軸上的三個(gè)點(diǎn)，且BC＝2AO＝2OB＝2R，當(dāng)在C處放置一點(diǎn)電荷時(shí)(不影響圓環(huán)的電荷分布情況，整個(gè)裝置位于真空中)，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零，則由此可得A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A. B.C. D.5.如圖所示，直角坐標(biāo)系的y軸上的兩點(diǎn)A(0，r)，B(0，－r)各放置著電量均為＋Q的點(diǎn)電荷，則其在x軸上的四個(gè)點(diǎn)O(0,0)，a(r,0)，b(2r,0)，c(3r,0)中所激發(fā)的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)最大的是()A.O點(diǎn) B.a點(diǎn)C.b點(diǎn) D.c點(diǎn)6．如圖所示，等量異種點(diǎn)電荷A、B固定在同一水平線上，豎直固定的光滑絕緣桿與AB的中垂線重合，C、D是絕緣桿上的兩點(diǎn)，ACBD構(gòu)成一個(gè)正方形．一帶負(fù)電的小球(可視為點(diǎn)電荷)，套在絕緣桿上自C點(diǎn)無(wú)初速度釋放，由C運(yùn)動(dòng)到D的過程中，下列說法正確的是()A．小球的速度先減小后增大B．小球的速度先增大后減小C．桿對(duì)小球的作用力先減小后增大D．桿對(duì)小球的作用力先增大后減小7.如圖所示，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓．帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)．若Q僅受P的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc.則()A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vbB．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>vaD．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb8．在地面附近，存在著兩個(gè)有邊界的理想電場(chǎng)，邊界AB將該空間分成上、下兩個(gè)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)域Ⅱ中有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，在區(qū)域Ⅰ中的P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，小球穿過邊界AB時(shí)的速度為v0，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ到達(dá)M點(diǎn)時(shí)速度剛好為零，如圖所示．已知此過程中小球在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的2倍，已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，以下說法正確的是()A．小球帶正電B．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為C．P點(diǎn)距邊界AB的距離為D．若邊界AB處電勢(shì)為零，則M點(diǎn)電勢(shì)為－第Ⅱ卷二、非選擇題（本題共4個(gè)小題。寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）9．如圖，真空中xOy平面直角坐標(biāo)系上的ABC三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，邊長(zhǎng)L＝2.0m．若將電荷量均為q＝＋2.0×10－6C的兩點(diǎn)電荷分別固定在A、B點(diǎn)，已知靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：(1)兩點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力大?。?2)C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．10．如圖，空間有一豎直向下沿x軸方向的靜電場(chǎng)，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小按E＝kx分布(x是軸上某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離)，k＝。x軸上，有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線連接A、B兩個(gè)小球，兩球質(zhì)量均為m，B球帶負(fù)電，帶電荷量為q，A球距O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)。兩球現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)兩球之間的靜電力作用。(1)求A球的帶電荷量qA；(2)剪斷細(xì)線后，求B球的最大速度vm。11．如圖所示，在傾角為α的足夠長(zhǎng)光滑斜面上放置兩個(gè)質(zhì)量分別為2m和m的帶電小球A和B(均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們相距為L(zhǎng)，兩球同時(shí)由靜止開始釋放時(shí)，B球的初始加速度恰好等于零．經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)兩球距離為L(zhǎng)′時(shí)，A、B的加速度大小之比為a1∶a2＝11∶5(靜電力常量為k)．(1)若B球帶正電荷且電荷量為q，求A球所帶電荷量Q及電性；(2)求L′與L之比．12．在如圖甲所示的平面坐標(biāo)系內(nèi)，有三個(gè)不同的靜電場(chǎng)：第一象限內(nèi)有固定在O點(diǎn)處的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E1（未知），該點(diǎn)電荷的電荷量為，且只考慮該點(diǎn)電荷在第一象限內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)；第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2（未知）；第四象限內(nèi)有大小為，方向按圖乙周期性變化的電場(chǎng)E3，以水平向右為正方向，變化周期

。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的離子從（-x0，x0）點(diǎn)由靜止釋放，進(jìn)入第一象限后恰能繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。以離子到達(dá)x軸時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，已知靜電力常量為k，不計(jì)離子重力。求：xx0-x0OyxE3E1E2OE3tT甲乙（-x0，x0）(1)離子在第一象限運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小和第二象限電場(chǎng)E2的大?。?2)當(dāng)t=時(shí)，離子的速度；(3)當(dāng)t=nT時(shí)，離子的x軸坐標(biāo)。（）專題1答案：1.D2.D3.ACDI卷：1.BCD2.D3.AC4.B5.B6.D7.D8.BCDII卷：9.【答案】(1)9.0×10－3N(2)7.8×103N/C方向：沿y軸正方向(2)A、B點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，均為E1＝③A、B兩點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)在C點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝2E1cos30°④由③④式并代入數(shù)據(jù)得E＝7.8×103N/C⑤場(chǎng)強(qiáng)E的方向沿y軸正向。10.【答案】(1)－4q(2)(2)當(dāng)B球下落速度達(dá)到最大時(shí)，B球距O點(diǎn)距離為x0mg＝qE＝qx0解得：x0＝3L學(xué)科網(wǎng)運(yùn)動(dòng)過程中，電場(chǎng)力大小線性變化，所以由動(dòng)能定理得：mgL－qL＝－0q＝＝mg解得：vm＝11.【答案】(1)帶正電(2)3∶2【解析】(1)對(duì)B球分析可知，其受沿斜面向上的庫(kù)侖力作用，因B球帶正電荷，所以A球也帶正電荷．初始時(shí)B球沿斜面方向所受合力為零，則有F－mgsinα＝0，又F＝，解得Q＝12.【答案】(1),