
?電場(chǎng)力的性質(zhì)
考點(diǎn)一 電荷守恒定律
1.元電荷、點(diǎn)電荷
(1)元電荷:e=1.60×10-19 C,所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍.
(2)點(diǎn)電荷:代表帶電體的有一定電荷量的點(diǎn),忽略帶電體的大小、形狀及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響的理想化模型.
2.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)三種起電方式:摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電.
(3)帶電實(shí)質(zhì):物體得失電子.
(4)電荷的分配原則:兩個(gè)形狀、大小相同且?guī)N電荷的同種導(dǎo)體,接觸后再分開,二者帶等量同種電荷,若兩導(dǎo)體原來帶異種電荷,則電荷先中和,余下的電荷再平分.
例題精練
1.(多選)M和N是兩個(gè)不帶電的物體,它們互相摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10-10 C,下列判斷正確的有( )
A.摩擦前在M和N的內(nèi)部沒有任何電荷
B.摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到N
C.N在摩擦后一定帶負(fù)電且所帶電荷量為1.6×10-10 C
D.M在摩擦過程中失去1.6×10-10個(gè)電子
答案 BC
解析 摩擦前M和N都不帶電,是指這兩個(gè)物體都呈電中性,沒有“凈電荷”,也就是沒有得失電子,但內(nèi)部仍有相等數(shù)量的正電荷和負(fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;M和N摩擦后M帶正電荷,說明M失去電子,電子從M轉(zhuǎn)移到N,選項(xiàng)B正確;根據(jù)電荷守恒定律,M和N這個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)原來電荷量的代數(shù)和為0,摩擦后電荷量的代數(shù)和應(yīng)仍為0,選項(xiàng)C正確;元電荷的值為1.60×10-19 C,摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10-10 C,由于M帶電荷量應(yīng)是元電荷的整數(shù)倍,所以M在摩擦過程中失去109個(gè)電子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)二 庫侖定律的理解和應(yīng)用
1.庫侖定律
(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=k,式中k=9.0×109 N·m2/C2,叫作靜電力常量.
(3)適用條件
真空中的靜止點(diǎn)電荷.
①在空氣中,兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力近似等于真空中的情況,可以直接應(yīng)用公式.
②當(dāng)兩個(gè)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于其本身的大小時(shí),可以把帶電體看成點(diǎn)電荷.
(4)庫侖力的方向
由相互作用的兩個(gè)帶電體決定,即同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
技巧點(diǎn)撥
1.庫侖定律適用于真空中靜止點(diǎn)電荷間的相互作用.
2.對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體,可將其視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷,r為球心間的距離.
3.對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球,要考慮表面電荷的重新分布,如圖1所示.
圖1
(1)同種電荷:F<k;
(2)異種電荷:F>k.
4.不能根據(jù)公式錯(cuò)誤地認(rèn)為r→0時(shí),庫侖力F→∞,因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí),兩個(gè)帶電體已不能看作點(diǎn)電荷了.
例題精練
2.如圖2所示,在邊長(zhǎng)為l的正方形的每個(gè)頂點(diǎn)都放置一個(gè)點(diǎn)電荷,其中a和b電荷量均為+q,c和d電荷量均為-q.靜電力常量為k,則a電荷受到的其他三個(gè)電荷的靜電力的合力大小是( )
圖2
A.0 B.
C. D.
答案 D
解析 a和b電荷量為+q,c和d電荷量為-q,則c、d電荷對(duì)a電荷的庫侖力為引力,b電荷對(duì)a電荷的庫侖力為斥力.根據(jù)庫侖定律,|Fca|=;|Fba|=|Fda|=k;根據(jù)力的合成法則,a電荷受到的其他三個(gè)電荷的靜電力的合力大小為:F=,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
3.如圖3所示,在一絕緣斜面C上有一帶正電的小物體A處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將一帶正電的小球B沿以A為圓心的圓弧緩慢地從P點(diǎn)移至A正上方的Q點(diǎn)處,已知P、A在同一水平線上,且在此過程中物體A和C始終保持靜止不動(dòng),A、B可視為質(zhì)點(diǎn).關(guān)于此過程,下列說法正確的是( )
圖3
A.地面對(duì)斜面C的摩擦力先增大后減小
B.地面對(duì)斜面C的摩擦力逐漸減小
C.物體A受到斜面的支持力一直減小
D.物體A受到斜面的支持力一直增大
答案 B
解析 如圖所示,以A和C整體為研究對(duì)象,設(shè)B對(duì)A的庫侖力大小為F,與豎直方向的夾角為θ,根據(jù)平衡條件得Ff=Fsin θ,由于F大小不變,θ減小,則知地面對(duì)斜面C的摩擦力逐漸減小,故A錯(cuò)誤,B正確;以A為研究對(duì)象,分析可知,B對(duì)A的庫侖力垂直于斜面方向的分力先逐漸增大后逐漸減小,設(shè)該分力為F′,斜面傾角為α,根據(jù)平衡條件,斜面對(duì)A的支持力FN′=mgcos α+F′,可知FN′先增大后減小,故C、D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)三 電場(chǎng)強(qiáng)度的理解和計(jì)算
1.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.
2.電場(chǎng)強(qiáng)度
(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的靜電力與它的電荷量之比.
(2)定義式:E=;單位:N/C或V/m.
(3)矢量性:規(guī)定正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向.
3.點(diǎn)電荷的電場(chǎng):真空中距場(chǎng)源電荷Q為r處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=k.
4.電場(chǎng)線的特點(diǎn)
(1)電場(chǎng)線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā),終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷.
(2)同一電場(chǎng)的電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交.
(3)在同一幅圖中,電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密,電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較疏.
技巧點(diǎn)撥
1.三個(gè)計(jì)算公式的比較
公式
適用條件
說明
定義式
E=
任何電場(chǎng)
某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為確定值,大小及方向與q無關(guān)
決定式
E=k
真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
E由場(chǎng)源電荷Q和場(chǎng)源電荷到某點(diǎn)的距離r決定
關(guān)系式
E=
勻強(qiáng)電場(chǎng)
d是沿電場(chǎng)方向的距離
2.等量同種和異種點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)強(qiáng)度的比較
比較項(xiàng)目
等量異種點(diǎn)電荷
等量同種點(diǎn)電荷
電場(chǎng)線的分布圖
連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)
連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小,指向負(fù)電荷一方
為零
連線上的場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)
沿連線先變小,再變大
沿連線先變小,再變大
沿連線的中垂線由O點(diǎn)向外的場(chǎng)強(qiáng)大小
O點(diǎn)最大,向外逐漸變小
O點(diǎn)最小,向外先變大后變小
關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)(如A與A′、B與B′、C與C′等)
等大同向
等大反向
例題精練
4.如圖4所示,真空中固定兩等量同種正點(diǎn)電荷,AOB為兩電荷連線的中垂線,其中A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱.某帶電粒子(重力忽略不計(jì))在直線AB之間往返運(yùn)動(dòng),下列判斷一定正確的是( )
圖4
A.帶電粒子可能帶正電
B.在O點(diǎn),帶電粒子的速度最大
C.在O點(diǎn),帶電粒子的加速度最大
D.在A點(diǎn)(或B點(diǎn)),帶電粒子速度為零,加速度最大
答案 B
解析 等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線在連線上方場(chǎng)強(qiáng)方向向上,連線下方場(chǎng)強(qiáng)方向向下,所以帶電粒子一定帶負(fù)電,帶電粒子從靜止開始先加速運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn),再減速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),所以在O點(diǎn),帶電粒子的速度最大,故A錯(cuò)誤,B正確;等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,所以在O點(diǎn),帶電粒子的加速度為零,故C錯(cuò)誤;等量同種點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,中垂線上從O點(diǎn)往上場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小,所以帶電粒子在A點(diǎn)(或B點(diǎn)),場(chǎng)強(qiáng)不一定最大,加速度不一定最大,故D錯(cuò)誤.
5.一個(gè)負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放,僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),它運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖5所示,則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下列選項(xiàng)中的( )
圖5
答案 C
解析 由v-t圖象可知,負(fù)電荷在電場(chǎng)中做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),故所受的電場(chǎng)力增大,說明從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度越來越大,電場(chǎng)線逐漸密集,且負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反,故電場(chǎng)線方向由B指向A,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)四 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
1.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加(如圖6所示)
圖6
2.“等效法”“對(duì)稱法”和“填補(bǔ)法”
(1)等效法
在保證效果相同的前提下,將復(fù)雜的電場(chǎng)情景變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景.
例如:一個(gè)點(diǎn)電荷+q與一個(gè)無限大薄金屬板形成的電場(chǎng),等效為兩個(gè)異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),如圖7甲、乙所示.
圖7
(2)對(duì)稱法
圖8
利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn),使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算問題大為簡(jiǎn)化.
例如:如圖8所示,均勻帶電的球殼在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),等效為弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),弧BC產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向,又等效為弧的中點(diǎn)M在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向.
(3)填補(bǔ)法
將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補(bǔ)全為完整的圓環(huán)或圓板,或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面,從而化難為易、事半功倍.
3.選用技巧
(1)點(diǎn)電荷電場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)疊加一般應(yīng)用合成法即可.
(2)均勻帶電體與點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)疊加一般應(yīng)用對(duì)稱法.
(3)計(jì)算均勻帶電體某點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)一般應(yīng)用補(bǔ)償法或微元法.
例題精練
6.如圖9所示,四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q,分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,正方形邊長(zhǎng)為a,靜電力常量為k,則正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度( )
圖9
A.大小為,方向豎直向上
B.大小為,方向豎直向上
C.大小為,方向豎直向下
D.大小為,方向豎直向下
答案 C
解析 一個(gè)點(diǎn)電荷在兩條對(duì)角線交點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為E==,根據(jù)電場(chǎng)疊加原理,對(duì)角線上的兩異種點(diǎn)電荷在交點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為E合=2E=,故兩等大的場(chǎng)強(qiáng)互相垂直,故正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E總==,方向豎直向下,故選C.
7.一無限大接地導(dǎo)體板MN前面放有一點(diǎn)電荷+Q,它們?cè)谥車a(chǎn)生的電場(chǎng)可看作是在沒有導(dǎo)體板MN存在的情況下,由點(diǎn)電荷+Q與其像電荷-Q共同激發(fā)產(chǎn)生的.像電荷-Q的位置就是把導(dǎo)體板當(dāng)作平面鏡時(shí),電荷+Q在此鏡中的像點(diǎn)位置.如圖10所示,已知+Q所在位置P點(diǎn)到金屬板MN的距離為L(zhǎng),a為OP的中點(diǎn),abcd是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,其中ab邊平行于MN.靜電力常量為k,則( )
圖10
A.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=4k
B.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小
C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同
D.一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中電勢(shì)能的變化量為零
答案 B
解析 由題意可知,點(diǎn)電荷+Q和金屬板MN周圍空間電場(chǎng)與等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)等效,所以a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=k+k=,A錯(cuò)誤;等量異種點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線分布如圖所示,由圖可知Ea>Eb,B正確;圖中b、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不同,C錯(cuò)誤;由于a點(diǎn)的電勢(shì)大于d點(diǎn)的電勢(shì),所以一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減小,D錯(cuò)誤.
8.均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).如圖11所示,在半球面AB上均勻分布正電荷,總電荷量為q,球面半徑為R,CD為通過半球頂點(diǎn)與球心O的軸線,在軸線上有M、N兩點(diǎn),==2R,已知M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E,則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為( )
圖11
A.-E B. C.-E D.+E
答案 A
解析 設(shè)在O點(diǎn)的球殼為完整的帶電荷量為2q的帶電球殼,則在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0==.題圖中左半球殼在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E,則右半球殼在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E′=E0-E=-E,由對(duì)稱性知,左半球殼在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為-E,A正確.
綜合練習(xí)
一.選擇題(共18小題)
1.(寶雞期末)點(diǎn)電荷是一種理想化的模型,我們處理物理問題時(shí)常把帶電體進(jìn)行理想化處理。下列關(guān)于點(diǎn)電荷的描述中,正確的是( ?。?br />
A.點(diǎn)電荷就是體積很小的帶電體
B.點(diǎn)電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體
C.在研究電子繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí),電子不能看作點(diǎn)電荷
D.帶電體體積的大小不是我們判斷其是否能被看作點(diǎn)電荷的依據(jù)
【分析】帶電體看作點(diǎn)電荷的條件,當(dāng)一個(gè)帶電體的形狀及大小對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,是由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小形狀無具體關(guān)系.
【解答】解:AB、帶電體看作點(diǎn)電荷的條件,當(dāng)帶電體的形狀對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,帶電體能否看作點(diǎn)電荷是由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小形狀無直接關(guān)系,故AB錯(cuò)誤;
C、研究電子繞核運(yùn)動(dòng),電子的大小和形狀可以忽略,可以看成質(zhì)點(diǎn),故C錯(cuò)誤;
D、帶電體看作點(diǎn)電荷的條件,當(dāng)一個(gè)帶電體的形狀及大小對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,帶電體體積的大小不是我們判斷其是否能被看作點(diǎn)電荷的依據(jù),故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了帶電體看作點(diǎn)電荷的條件及其特點(diǎn),同時(shí)理解理想化模型的內(nèi)涵.
2.(雨花臺(tái)區(qū)校級(jí)期中)關(guān)于電荷,下列說法正確的( ?。?br />
A.同種電荷相互吸引,異種電荷相互排斥
B.電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,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
C.絲綢和玻璃棒原本不帶電,經(jīng)過摩擦就帶電了,電荷被創(chuàng)造出來
D.電荷間的作用力隨距離的增大而增大
【分析】自然界只存在兩種電荷:正電荷和負(fù)電荷;電荷間的相互作用規(guī)律是:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
當(dāng)用絲綢摩擦玻璃棒時(shí),玻璃棒帶正電荷,絲綢帶負(fù)電荷;當(dāng)用毛皮摩擦橡膠棒時(shí),橡膠棒帶負(fù)電荷,毛皮帶正電荷。
【解答】解:A、同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)電荷守恒定律得電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,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,故B正確;
C、絲綢和玻璃棒原本不帶電,經(jīng)過摩擦就帶電了,不是創(chuàng)造出來電荷,本質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移,故C錯(cuò)誤;
D、電荷間的作用力隨距離的增大而減小,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】該題考查了電荷間的相互作用規(guī)律以及摩擦起電的實(shí)質(zhì),學(xué)生對(duì)基本內(nèi)容的掌握的情況,在平時(shí)要注意多積累。
3.(茂名期末)下列說法正確的是( ?。?br />
A.元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B.體積很大的帶電體一定不能看成是點(diǎn)電荷
C.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷
D.所有帶電體的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍
【分析】點(diǎn)電荷是不考慮其尺寸、形狀和電荷分布情況的帶電體,是實(shí)際帶電體的理想化模型。在研究帶電體間的相互作用時(shí),若帶電體的尺寸遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí),就可把帶電體看成點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是沒有大小的帶電體,是一種理想模型,實(shí)際的帶電體(包括電子、質(zhì)子等)都有一定大小,都不一定能看成點(diǎn)電荷。當(dāng)電荷間距離大到可認(rèn)為電荷大小、形狀不起什么作用時(shí),可把電荷看成點(diǎn)電荷
【解答】解:AD、元電荷是最小的電荷量,是指電子或質(zhì)子所帶的電量,但不是指質(zhì)子和電子,并且所有帶電體的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍,故A錯(cuò)誤,D正確;
B、在研究帶電體間的相互作用時(shí),若帶電體的尺寸遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí),可把帶電體看成點(diǎn)電荷,體積很大的帶電體也可能看成點(diǎn)電荷,故B錯(cuò)誤;
C、在研究帶電體間的相互作用時(shí),若帶電體的尺寸遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí),可把帶電體看成點(diǎn)電荷;若質(zhì)子和電子的形狀不能忽略時(shí),則不能看作點(diǎn)電荷,故C錯(cuò)誤;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】帶電體看作點(diǎn)電荷的條件,當(dāng)一個(gè)帶電體的形狀及大小對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,是由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小形狀無具體關(guān)系。
4.(漢中月考)小華在旅游景點(diǎn)購(gòu)買了一本物理參考書,回家后發(fā)現(xiàn)是竊版書。其中一道習(xí)題給出四個(gè)帶電體的帶電荷量為如下四個(gè)選項(xiàng),你認(rèn)為其中帶電荷量合理的是( ?。?br />
A.Q1=6.2×10﹣18C B.Q2=6.4×10﹣18C
C.Q3=6.6×10﹣18C D.Q4=6.8×10﹣18C
【分析】元電荷又稱“基本電量”,在各種帶電微粒中,電子電荷量的大小是最小的,人們把最小電荷叫做元電荷,常用符號(hào)e表示,任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍,據(jù)此可正確解答。
【解答】解:電子電荷量的大小是最小的,人們把最小電荷叫做元電荷,任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍,因此該帶電量為電子電量e=1.6×10﹣19c的整數(shù)倍,
將四個(gè)選項(xiàng)中的電量除以電子電量得數(shù)為整數(shù)倍的便是可能正確的數(shù)字,由選項(xiàng)可知只有B是元電荷的整數(shù)倍,故B正確,ACD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題是基礎(chǔ)的題目,考查的就是學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的應(yīng)用情況,平時(shí)要注意提高應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
5.(海淀區(qū)二模)N95口罩中起阻隔作用的關(guān)鍵層是熔噴布,熔噴布的纖維里加入了駐極體材料,它能依靠靜電感應(yīng)吸附比熔噴布網(wǎng)狀纖維孔洞小很多的0.1μm量級(jí)或更小的微粒,從而有了更好的過濾效果。制備駐極體的一種方法是對(duì)某些電介質(zhì)材料進(jìn)行加熱熔化,然后在強(qiáng)電場(chǎng)中進(jìn)行極化冷卻。電介質(zhì)中每個(gè)分子都呈電中性,但分子內(nèi)正、負(fù)電荷分布并不完全重合,每個(gè)分子可以看成是等量異號(hào)的電荷對(duì)。如圖所示,某種電介質(zhì)未加電場(chǎng)時(shí),分子取向隨機(jī)排布,熔化時(shí)施加水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),正、負(fù)電荷受電場(chǎng)力的作用,分子取向會(huì)發(fā)生一致性的變化。冷卻后撤掉電場(chǎng),形成駐極體,分子取向能夠較長(zhǎng)時(shí)間維持基本不變。這個(gè)過程就像鐵在強(qiáng)磁場(chǎng)中被磁化成磁鐵的過程。根據(jù)以上信息可知,下列說法中正確的是( ?。?br />
A.駐極體能夠吸引帶電的微粒,但不能吸引電中性的微粒
B.駐極體吸附小微粒利用了靜電感應(yīng),所以駐極體所帶的總電荷量一定不為零
C.不帶電的微粒也能被駐極體吸引,但并不會(huì)中和駐極體表面的電荷
D.加有駐極體的口罩會(huì)因存放時(shí)間過長(zhǎng)其中的電場(chǎng)衰減而過期,這是駐極體向外放電使電荷減少的結(jié)果
【分析】本題可以與鐵在強(qiáng)磁場(chǎng)中被磁化成磁鐵的過程進(jìn)行類比來分析。當(dāng)分子取向會(huì)發(fā)一致性時(shí),電介質(zhì)兩端對(duì)外顯示電性。當(dāng)分子取向雜亂無章時(shí),電介質(zhì)兩端對(duì)外不顯示電性。
【解答】解:A、駐極體兩端對(duì)外顯示電性,能夠吸引帶電的微粒,對(duì)電中性的微粒能夠產(chǎn)生靜電感應(yīng),也能吸引電中性的微粒,故A錯(cuò)誤;
B、駐極體吸附小微粒利用了靜電感應(yīng),是由于駐極體兩端對(duì)外顯示電性,但駐極體所帶的總電荷量仍為零,故B錯(cuò)誤;
C、不帶電的微粒也能被駐極體吸引,是利用了靜電感應(yīng),由于不帶電的微粒是電中性的,所以不會(huì)中和駐極體表面的電荷,故C正確;
D、加有駐極體的口罩會(huì)因存放時(shí)間過長(zhǎng)其中的電場(chǎng)衰減而過期,這是由于駐極體在外界振動(dòng)影響下,分子取向雜亂無章,對(duì)外顯示的電性減弱,而不是由于駐極體向外放電使電荷減少,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題采用類比法來解釋,可將靜電感應(yīng)與磁化過程進(jìn)行類比,要當(dāng)分子取向會(huì)發(fā)一致性時(shí),電介質(zhì)兩端才對(duì)外顯示電性。
6.(貴陽期末)如圖所示,導(dǎo)體A、B緊靠在一起,帶正電的小球C靠近導(dǎo)體A的左端,A帶上了﹣1.0×10﹣8C的電荷。則下列說法正確的是( ?。?br />
A.電子由A轉(zhuǎn)移到B
B.正電荷由A轉(zhuǎn)移到B
C.導(dǎo)體A得到的電子數(shù)是108個(gè)
D.導(dǎo)體B失去的電子數(shù)是6.25×1010個(gè)
【分析】將帶正電的導(dǎo)體球C靠近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體AB,通過感應(yīng)起電使物體帶電,帶電的實(shí)質(zhì)是電荷的移動(dòng),總電荷量保持不變。
根據(jù)n計(jì)算導(dǎo)體得到或失去的電子數(shù)。
【解答】解:AB、金屬導(dǎo)體中的自由電荷為自由電子,帶正電的小球C靠近導(dǎo)體A的左端,A帶上了﹣1.0×10﹣8C的電荷,則電子由B轉(zhuǎn)移到A,故AB錯(cuò)誤。
CD、導(dǎo)體A得到電子,導(dǎo)體B失去電子,電子數(shù)n個(gè)=6.25×1010個(gè),故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電荷守恒定律和感應(yīng)起電的原理,解題的關(guān)鍵是明確金屬導(dǎo)體中自由電荷為自由電子,正電荷不會(huì)移動(dòng)。
7.(杭州二模)如圖所示,在兩個(gè)對(duì)接的絕緣光滑斜面上放置了電荷量大小均為q的兩個(gè)小球A和B(均看成質(zhì)點(diǎn)),兩個(gè)斜面的傾角分別是30°和45°,小球A和B的質(zhì)量分別是m1和m2。若平衡時(shí),兩小球均靜止在離斜面底端高度為h的同一水平線上,斜面對(duì)兩個(gè)小球的彈力分別是N1和N2,靜電力常量為k,下列說法正確的是( ?。?br />
A.qh
B.
C.
D.若同時(shí)移動(dòng)兩球在斜面上的位置,只要保證兩球在同一水平線上,則兩球仍能平衡
【分析】對(duì)小球B受力分析,根據(jù)平衡條件求出B球受到的庫侖力,再由庫侖定律求小球的電荷量。
【解答】解:A、對(duì)小球B受力分析,其受重力、支持力和庫侖力作用,如圖所示,由力的平衡條件可知
F=m2gtan45° ①
根據(jù)庫侖定律得F=k②
由幾何關(guān)系可知,rAB③
聯(lián)立解得qh,故A正確;
B、對(duì)小球A受力分析,其受重力、支持力和庫侖力作用,如圖所示,由力的平衡條件有:F=m1gtan30° ④
由①④解得,故B錯(cuò)誤;
C、對(duì)A球,由平衡條件可得N1,對(duì)B球,由平衡條件得N2,解得,故C錯(cuò)誤;
D、若同時(shí)移動(dòng)兩球在斜面上的位置,只要保證兩球在同一水平線上,兩球間庫侖力減小,兩球?qū)⒉荒芷胶?,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題是帶電體在電場(chǎng)中平衡問題,當(dāng)作力學(xué)問題去處理,關(guān)鍵要正確分析受力情況,畫出受力圖,利用平衡條件和庫侖定律相結(jié)合進(jìn)行解答。
8.(迎江區(qū)校級(jí)三模)如圖所示,兩個(gè)完全相同的帶電小球,所帶電荷量均為q=+10﹣7C,質(zhì)量為1.8g,球A用絕緣輕繩懸掛,球B靠近的過程中,絕緣輕繩與豎直方向夾角不斷增大。最終B穩(wěn)定在某一位置,此時(shí)兩小球球心連線水平且tanθ,則此時(shí)兩球之間的間距為( ?。ㄒ阎猭=9.0×109N?m2/C2,g=10N/kg)
A.10cm B.20cm C.2cm D.1cm
【分析】對(duì)A球進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件可求得A受到B的庫侖力,再由庫侖定律和幾何關(guān)系求出兩球之間的間距。
【解答】解:對(duì)A球進(jìn)行受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件有:F=mgtanθ
根據(jù)庫侖定律有:F
聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)解得:r=0.1m=10cm,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題結(jié)合物體平衡考查了庫侖定律的應(yīng)用,同時(shí)還考查幾何關(guān)系,矢量運(yùn)算等知識(shí)點(diǎn),屬于簡(jiǎn)單基礎(chǔ)題目。
9.(城中區(qū)校級(jí)期末)如圖3所示,三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在放在光滑絕緣水平桌面的一直線上,q2與q3間距離為q1與q2間距離的3倍,每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個(gè)電荷的電荷量大小之比為( ?。?br />
A.16:9:144 B.16:144:9 C.1:1:3 D.3:3:1
【分析】解決本題一定要把握“每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零”這一特點(diǎn)進(jìn)行分析,先判斷電性,三個(gè)電荷處于同一直線上,再根據(jù)每個(gè)電荷受兩個(gè)庫侖力的合力為零,據(jù)此列方程即可求解。
【解答】解:三個(gè)電荷處于平衡時(shí)兩邊電性相同或者中間向反,若q1帶負(fù)電,則q2帶正電,q3應(yīng)帶負(fù)電;
若q1帶正電,則q2帶負(fù)電,q3應(yīng)帶正電;
由于每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零,所以:
設(shè)點(diǎn)電荷q1、q2間距為r,那么q2與q3間距離為3r,
依據(jù)庫侖定律,結(jié)合平衡方程,
對(duì)q1有:kk
解得:q2:q3=1:16
對(duì)q2有:kk
q1:q3=1:9
那么三個(gè)電荷的電荷量大小之比q1:q2:q3=16:9:144.故A正確,BCD錯(cuò)誤;
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了庫侖定律在電荷平衡中的應(yīng)用,本題的難點(diǎn)在于計(jì)算,學(xué)生列出方程容易,但是計(jì)算正確難。
對(duì)于三個(gè)電荷僅在靜電力作用下平衡,可以利用“三點(diǎn)一線,兩同夾異,兩大夾小,近小遠(yuǎn)大”的結(jié)論進(jìn)行排除法選擇,注意最后問題是:三個(gè)電荷的電荷量大小之比,不含有電性。
10.(建鄴區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,帶正電的小球A和帶負(fù)電的小球B可看成質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷,被輕繩1和2系住后通過電荷間的相互作用恰好能靜止為如圖所示的狀態(tài),1繩與豎直方向成30°,2繩水平。則( ?。?br />
A.B對(duì)A的庫侖力可能與繩2的拉力相等
B.A與B間的庫侖力可能小于繩2的張力
C.A與B的總重力與繩2的拉力之比為:1
D.繩1與繩2的拉力之比為4:
【分析】對(duì)A、B兩物體進(jìn)行受力分析,再對(duì)AB整體進(jìn)行受力分析,再根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解。
【解答】解:B.選取B為研究對(duì)象,受力分析如圖1所示,受3個(gè)力:重力GB,A對(duì)B的庫侖力FAB,2繩拉力F2;根據(jù)平衡條件,這3個(gè)力合力為0,則FAB與F2的合力應(yīng)與GB大小相等,方向相反。由圖1可知,根據(jù)直角三角形知識(shí),F(xiàn)AB一定大于F2,故B錯(cuò)誤;
A.由牛頓第三定律,B對(duì)A的庫侖力一定大于繩2的拉力,故A錯(cuò)誤;
C.再選取A與B整體為研究對(duì)象,受力分析如圖2所示,受3個(gè)力;整體重力G總,1繩拉力F1,2繩拉力F2;根據(jù)平衡條件,這3個(gè)力合力為0,則F1與F2的合力應(yīng)與G總大小相等,方向相反。由圖2可知,得,故C正確;
D.繩1與繩2的拉力之比為,繩1與繩2的拉力之比應(yīng)為2:1,故D錯(cuò)誤;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡相關(guān)知識(shí),注意整體法和隔離法在題目中的應(yīng)用。
11.(貴州學(xué)業(yè)考試)下列說法中不正確的是( ?。?br />
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場(chǎng)
B.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其它物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西
C.電荷間相互作用是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生,電場(chǎng)最基本的特征是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用
D.電場(chǎng)是人為設(shè)想出來的,其實(shí)并不存在
【分析】電荷周圍一定存在著電場(chǎng);電場(chǎng)是一種特殊物質(zhì);電場(chǎng)的最基本特性,是對(duì)處在其中的電荷有力的作用.
【解答】解:A、只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場(chǎng),故A正確。
B、電荷存在電場(chǎng),電場(chǎng)是一種特殊物質(zhì),它與其它物質(zhì)一樣是不依賴我們的感覺而客觀存在的,故B正確。
C、電荷不相互接觸也產(chǎn)生相互作用,這種相互作用是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生,電場(chǎng)的最基本特性,是對(duì)處在其中的電荷有力的作用。故C正確。
D、電場(chǎng)是客觀存在的,而電場(chǎng)線是人為設(shè)想出來的,其實(shí)并不存在,故D不正確。
本題選不正確的,故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要理解電場(chǎng)的物質(zhì)性,知道其基本特性,可將電場(chǎng)與重力場(chǎng)進(jìn)行類比學(xué)習(xí).
12.(湖州期末)如圖所示,在x軸上,依次有B、C、D、E、F五點(diǎn),滿足BC=CD=DE=EF,在C、E兩點(diǎn)分別放置帶電量為﹣2Q、Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷(Q>0),在B、D、F三點(diǎn)中( ?。?br />
A.B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最弱,其方向沿x軸正方向
B.D點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng),其方向沿x軸正方向
C.F點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最弱,其方向沿x軸正方向
D.B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng),其方向沿x軸負(fù)方向
【分析】根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理求出B、D、F點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,然后分析答題。
【解答】解:以向右為正方向,設(shè)BC=CD=DE=EF=L
B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度:EB=E﹣2Q+EQ=kk,方向向右,沿x軸正方,
D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度:ED=E﹣2Q+EQ=﹣kk,方向向左,沿x軸負(fù)方向,
F點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度:EF=E﹣2Q+EQ=﹣kk,方向向右,沿x軸正方向
則F點(diǎn)的電場(chǎng)最弱,方向沿x軸正方向,D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng),方向沿x軸負(fù)方向,故ABD錯(cuò)誤,C正確。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了判斷電場(chǎng)強(qiáng)弱與電場(chǎng)方向問題,根據(jù)題意應(yīng)用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理即可解題。
13.(永善縣校級(jí)期末)關(guān)于導(dǎo)線中的電場(chǎng),下列說法正確的是( ?。?br />
A.導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線可以與導(dǎo)線相交
B.導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)E是由電源電場(chǎng)E0和導(dǎo)線側(cè)面堆積的電荷形成的電場(chǎng)E′疊加的結(jié)果
C.導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的,故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)
D.導(dǎo)線中的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種
【分析】導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源和導(dǎo)線兩側(cè)電荷共同形成的,與導(dǎo)線是平行的,且穩(wěn)定的,從而即可求解。
【解答】解:A、穩(wěn)定以后電場(chǎng)線與導(dǎo)線平行,故A錯(cuò)誤;
B、導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源電場(chǎng)和導(dǎo)線兩側(cè)所積累的電荷共同形成的,故B正確;
C、穩(wěn)定后電場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化,導(dǎo)線處于動(dòng)態(tài)平衡,而不是靜電平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;
D、導(dǎo)線中的電場(chǎng),是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的,不是靜電場(chǎng)的一種,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】考查導(dǎo)線中的電場(chǎng)的形成原因及大小恒定,并由電流形成的原因,結(jié)合電荷受到電場(chǎng)力去分析導(dǎo)線中電場(chǎng),更能便于理解與掌握。
14.(衡陽縣校級(jí)學(xué)業(yè)考試)關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng),下列說法正確的是( )
A.點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)
B.平行板電容器之間的電場(chǎng)除邊緣外可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)
C.直線電流周圍的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)
D.環(huán)形電流周圍的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)
【分析】點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)大小處處不同;
平行板電容器之間正對(duì)部分的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng);
勻強(qiáng)磁場(chǎng)是一個(gè)常用特殊的磁場(chǎng)區(qū)域,在此區(qū)域,它的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向處處相同,它的磁感線是一系列疏密間隔相同的平行直線.
【解答】解:AB、由課本上給出的定義可以知道,平行板電容器之間的電場(chǎng)除邊緣外可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),而點(diǎn)電荷電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng),大小處處不相等,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度處處大小相等,方向相同,磁感線是平行等間距的直線,而條形磁鐵、通電無限長(zhǎng)直導(dǎo)線、通電環(huán)形導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),故CD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】常見的勻強(qiáng)電場(chǎng):平行板電容器間除邊緣外的電場(chǎng),
而常見的勻強(qiáng)磁場(chǎng):
1.相隔很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng);
2.通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng);
3.相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí),其中間區(qū)域的磁場(chǎng).
15.(阜陽期末)如圖所示,真空中a、b、c、d四點(diǎn)共線且ab=bc=cd,以c點(diǎn)為圓心的絕緣圓環(huán),圓環(huán)所在平面與直線ad垂直.先在a點(diǎn)固定一帶電荷量為Q的正點(diǎn)電荷,測(cè)得b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,再將另一帶正電荷的點(diǎn)電荷q放在d點(diǎn)時(shí),測(cè)得c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小也為E.則下列說法正確的是( ?。?br />
A.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
B.點(diǎn)電荷q的電荷量為
C.c點(diǎn)的電勢(shì)低于圓環(huán)上任一點(diǎn)的電勢(shì)
D.圓環(huán)上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同
【分析】根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理求出b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷q的電荷量;沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低;電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,只有電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與方向都相同時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度相同。
【解答】解:AB、設(shè)點(diǎn)電荷q的電荷量為Q′,設(shè)ab=bc=cd=L,
由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可知,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大?。篍=k
點(diǎn)電荷q放在d點(diǎn)時(shí),c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理得:E=kk
d點(diǎn)放點(diǎn)電荷q時(shí)b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大?。篍b=kk
解得:Q′Q,EbE,故A錯(cuò)誤,B正確;
C、a、d兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷都帶正電,由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理可知,圓環(huán)所在平面電場(chǎng)線從c點(diǎn)沿半徑向外,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,則c點(diǎn)的電勢(shì)高于圓環(huán)上任一點(diǎn)的電勢(shì),故C錯(cuò)誤;
D、由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理可知,圓環(huán)上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同,圓環(huán)上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相同,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)疊加原理的應(yīng)用,根據(jù)題意應(yīng)用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)的疊加原理即可解題,解題時(shí)注意電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,只有大小與方向都相同時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度才相同。
16.(滁州期末)如圖所示,將帶電粒子(不計(jì)重力)從電場(chǎng)中某直電場(chǎng)線上的A點(diǎn)無初速度地釋放,則下列說法正確的是( ?。?br />
A.帶電粒子可能做曲線運(yùn)動(dòng)
B.帶電粒子的電勢(shì)能可能逐漸增大
C.帶電粒子一定向電勢(shì)低的方向運(yùn)動(dòng)
D.帶電粒子在電場(chǎng)中一定做加速直線運(yùn)動(dòng)
【分析】電場(chǎng)線是從正電荷或者無窮遠(yuǎn)出發(fā)出,到負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處為止,沿電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)降低,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度小,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加.
【解答】解:AD、由于帶電粒子是從電場(chǎng)中的A點(diǎn)無初速地釋放,A處的電場(chǎng)線為一條直線,所以帶電粒子只受到電場(chǎng)力的作用,且與電場(chǎng)線的方向相同,所以粒子將做加速直線運(yùn)動(dòng),故D正確,A錯(cuò)誤;
B、由于粒子只在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng),所以電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能要減小,故B錯(cuò)誤;
C、雖知道電場(chǎng)線的方向,但不知道粒子的帶電的性質(zhì),也不知道粒子的運(yùn)動(dòng)方向,所以不能判斷電勢(shì)的高低,故C錯(cuò)誤。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題就是考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),掌握住電場(chǎng)線的特點(diǎn),注意粒子的電性不知,無法確定粒子的運(yùn)動(dòng)方向.
17.(遼寧模擬)均勻帶電的球殼在球殼外空間中某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)可等效為在球心處所帶電荷量相同的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。如圖所示,半徑為R的半球殼(厚度不計(jì))上均勻分布著總電荷量為q的正電荷,以球心O為坐標(biāo)原點(diǎn)、以過半球殼中心的軸線為x軸建立坐標(biāo)系,在x=R處固定一帶電荷量為﹣Q的點(diǎn)電荷,在x=1.5R處由靜止釋放一試探電荷,在x=2R處試探電荷速度最大,靜電力常量為k,則x=﹣2R處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為( ?。?br />
A. B.
C.0 D.
【分析】試探電荷在x=2R處的速度最大,說明試探電荷在該處的加速度大小為0,由此求出半球殼在此處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,由對(duì)稱性可知右側(cè)半球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,將半球殼補(bǔ)全,求出完整球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,進(jìn)而求出左半球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大?。粁=﹣2R處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為左側(cè)半球與﹣Q分別產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。
【解答】解:試探電荷在x=2R處的速度最大,說明試探電荷在該處的加速度大小為0,即點(diǎn)電荷和半球殼在此處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,設(shè)半球殼在此處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Eq,有:
將半球殼補(bǔ)全,完整球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為:k
由對(duì)稱性可知右側(cè)半球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為:
左半球殼在x=﹣2R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為:E=Eq′﹣Eq
計(jì)算得:E=kk
x=﹣2R處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為:
計(jì)算得:E′=kk,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題是有關(guān)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)的疊加等知識(shí)運(yùn)用的題目,解題時(shí)應(yīng)注意矢量合成法則及對(duì)稱性的應(yīng)用,本題難度較大。
18.(海南學(xué)業(yè)考試)下列表示勻強(qiáng)電場(chǎng)的是( ?。?br />
A.
B.
C.
D.
【分析】電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相同的電場(chǎng),其電場(chǎng)線是平行等間距,從而即可判定求解。
【解答】解:A、是正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布,不屬于勻強(qiáng)電場(chǎng),故A錯(cuò)誤;
B、是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布,不屬于勻強(qiáng)電場(chǎng),故B錯(cuò)誤;
C、是等量異種電荷的電場(chǎng)線分布,不屬于勻強(qiáng)電場(chǎng),故C錯(cuò)誤;
D、是帶電平行板間的電場(chǎng)線分布,屬于勻強(qiáng)電場(chǎng),故D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】考查各種電場(chǎng),理解不同電場(chǎng)線的分布情況,掌握勻強(qiáng)電場(chǎng)的特征,注意其電場(chǎng)線的特點(diǎn)。
二.多選題(共9小題)
19.(青岡縣校級(jí)月考)關(guān)于點(diǎn)電荷和元電荷的說法中正確的是( )
A.只有很小的球形帶電體才叫做點(diǎn)電荷
B.帶電體間的距離比它們本身的大小大得多,以至于帶電體的形狀和大小對(duì)它們之間的作用力影響可以忽略不計(jì)時(shí),帶電體就可以視為點(diǎn)電荷
C.把1.60×10﹣19C的電量叫做元電荷
D.任何帶電體的電量都是元電荷的整數(shù)倍
【分析】帶電體看作點(diǎn)電荷的條件,當(dāng)一個(gè)帶電體的形狀及大小對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,是由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小形狀無具體關(guān)系。
元電荷又稱“基本電量”,在各種帶電微粒中,電子電荷量的大小是最小的,人們把最小電荷叫做元電荷,常用符號(hào)e表示,任何帶電體所帶電荷都等于元電荷或者是元電荷的整數(shù)倍。
【解答】解:A、當(dāng)帶電體的形狀對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,與帶電體的大小無關(guān),故A錯(cuò)誤。
B、帶電體間的距離比它們本身的大小大得多,以至帶電體的形狀和大小對(duì)它們之間的作用力影響可以忽略不計(jì)時(shí),帶電體就可以視為點(diǎn)電荷,故B正確。
C、元電荷是指質(zhì)子或電子的帶電量,即把1.60×10﹣19C的電量叫做元電荷,故C正確。
D、元電荷是最小的帶電單位,任何帶電體所帶電荷都等于元電荷或者是元電荷的整數(shù)倍,故D正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于元電荷要注意明確元電荷不是質(zhì)子也不是電子,它只是在數(shù)值上等于它們的電量。
20.(隆化縣校級(jí)月考)下列說法中正確的是( ?。?br />
A.元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B.一個(gè)電子,在任何情況下均可視為點(diǎn)電荷
C.所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍
D.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不是看它的尺寸的絕對(duì)值,而是看它的形狀和尺寸對(duì)相互作用力的影響能否忽略不計(jì)
【分析】電子的帶電量最小,質(zhì)子的帶電量與電子相等,但電性相反,故物體的帶電量只能是電子電量的整數(shù)倍,人們把這個(gè)最小的帶電量叫做叫做元電荷.
明確點(diǎn)電荷的性質(zhì),知道帶電體能看作點(diǎn)電荷的條件.
【解答】解:A、元電荷是指電子或質(zhì)子所帶的電荷量,不是電子或質(zhì)子本身,故A錯(cuò)誤
B、當(dāng)研究電子的旋轉(zhuǎn)時(shí),電子不能看作點(diǎn)電荷,故B錯(cuò)誤;
C、所有帶電體的電荷量都等于元電荷的整數(shù)倍,故C正確;
D、一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不是看它的尺寸的絕對(duì)值,而是看它的形狀和尺寸對(duì)相互作用力的影響能否忽略不計(jì),故D正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】元電荷是帶電量的最小值,它不是電荷,只是等于質(zhì)子或電子的帶電量;明確所有帶電體所帶電量均是元電荷的整數(shù)倍.點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型,可以類比質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行理解.
21.(巴宜區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,兩個(gè)互相接觸的導(dǎo)體A和B不帶電,現(xiàn)將帶正電的導(dǎo)體C靠近A端放置,三者均有絕緣支架。下列說法正確的是( ?。?br />
A.導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷,導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出等量的正電荷
B.導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷,導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出的正電荷,但正、負(fù)電荷不一定等量
C.若先將A、B分開,再移走C,則A帶負(fù)電,B帶正電
D.若先將C移走,再把A、B分開,則A帶負(fù)電,B帶正電
【分析】將帶正電的導(dǎo)體球C靠近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體AB,靠感應(yīng)起電使物體帶電,帶電的實(shí)質(zhì)是電荷的移動(dòng),總電荷量保持不變。
【解答】解:A、導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷,導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出等量的正電荷,A正確,B錯(cuò)誤;
C、把導(dǎo)體A和B分開,再移走C,導(dǎo)體A和B由于感應(yīng)起電帶上異種電荷,所以此時(shí)A帶負(fù)電,B帶正電,C正確。
D、若先移走C,此時(shí)導(dǎo)體A和B中的電荷又發(fā)生中和,不再帶電,再把導(dǎo)體A和B分開,同樣不再帶電,所以此時(shí)A不帶電,B不帶電,D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸帶電的實(shí)質(zhì)都是電荷的移動(dòng),電荷的總量保持不變。
22.(舟山期末)如圖所示,由PO和QO兩塊光滑絕緣的平板組成的“V”形組合體固定在地面上,兩平板互相垂直,平板PO與地面的夾角α=37°,在兩個(gè)平板上各放置一個(gè)且?guī)N電荷的小球A和B,A、B的帶電量分別為q和2q,A、B恰在同一條水平線上靜止.小球A和B可看成點(diǎn)電荷,A的質(zhì)量為m,靜電力常量為k,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則( ?。?br />
A.B對(duì)A庫侖斥力是A對(duì)B庫侖斥力的2倍
B.A、B兩球所受平板的支持力大小均為
C.B球的質(zhì)量為
D.A、B兩球間的距離為2q
【分析】先后對(duì)A、B兩個(gè)球受力分析,均是受靜電力、重力和支持力,根據(jù)平衡條件列式分析即可.
【解答】解:ABC、對(duì)兩個(gè)球受力分析,如圖所示:
A對(duì)B的庫侖力與B對(duì)A的庫侖力是作用力與反作用力,故大小一定相等,故A錯(cuò)誤;
對(duì)A,根據(jù)平衡條件,有:NAcos37°=GA,NAsin37°=F,
對(duì)B根據(jù)平衡條件,有:NBcos53°=GB,NBsin53°=F,
聯(lián)立解得:NA=1.25mg,F(xiàn)=0.75mg,,,
故B錯(cuò)誤,C正確;
D、由于庫侖力F=0.75mg,
根據(jù)庫侖定律,有:F=k,
聯(lián)立解得:r=2q,故D正確;
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查平衡問題,關(guān)鍵是分別對(duì)兩個(gè)球進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)平衡條件列式求解.注意兩個(gè)電荷間的靜電力是相互作用力,大小總是相等.
23.(市中區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,小球A、B質(zhì)量均為m,初始帶電荷量均為+q,都用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線掛在絕緣的豎直墻上O點(diǎn),A球緊靠絕緣的墻壁且其懸線剛好豎直,B懸線偏離豎直方向θ角而靜止。如果保持B球的電荷量不變,使小球A的電荷量緩慢減小,當(dāng)兩球間距緩慢變?yōu)樵瓉淼臅r(shí),下列判斷正確的是( ?。?br />
A.小球B受到細(xì)線的拉力大小不變
B.小球B受到細(xì)線的拉力變小
C.兩球之間的庫侖力大小不變
D.小球A的電荷量減小為原來的
【分析】以小球B為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,根據(jù)三角形相似得到比例關(guān)系,由此分析各力的變化,再結(jié)合庫侖定律分析電荷量的變化。
【解答】解:設(shè)AB之間的距離為x。
ABC、小球B受到重力、庫侖力和細(xì)線的拉力,受力情況如圖所示,兩絕緣線的長(zhǎng)度都是L,
根據(jù)力所在的三角形與幾何邊對(duì)應(yīng)的三角形相似可得:
解得小球B受到細(xì)線的拉力大小:T=mg,保持不變;
兩球之間的庫侖力大?。篎,由于x減小,則庫侖力減小,故A正確、BC錯(cuò)誤;
D、根據(jù)上邊的推導(dǎo)可得:,由于F,可得:,
當(dāng)兩球間距緩慢變?yōu)樵瓉淼臅r(shí),根據(jù)可知小球A的電荷量減小為原來的,故D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了庫侖力作用下共點(diǎn)力的平衡之動(dòng)態(tài)分析問題,關(guān)鍵是能夠?qū)球進(jìn)行受力分析,根據(jù)三角形相似進(jìn)行解答。
24.(南陽月考)關(guān)于靜電場(chǎng),下列說法正確的是( )
A.沿電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力一定做正功
B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直
C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等
D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力一定做負(fù)功
【分析】電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面;沿著等勢(shì)面移動(dòng)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)力不做功.電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,且從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面.負(fù)電荷在等勢(shì)面高的位置的電勢(shì)能?。?br />
【解答】解:A、沿電場(chǎng)線移動(dòng)負(fù)電荷,電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,電場(chǎng)力做負(fù)功,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)等勢(shì)面的特點(diǎn)可知,電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直,故B正確;
C、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與電勢(shì)的高低沒有關(guān)系,所以同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等,故C錯(cuò)誤;
D、將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面時(shí)電勢(shì)能增大,則說明電場(chǎng)力一定做負(fù)功,故D正確;
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是要記住電場(chǎng)線和等勢(shì)面的關(guān)系,相互垂直,從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,掌握等勢(shì)面的基本特點(diǎn):電場(chǎng)線與等勢(shì)面相互垂直;在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力總是不做功.
25.(長(zhǎng)安區(qū)校級(jí)月考)下列說法中正確的是( ?。?br />
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場(chǎng)
B.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的
C.電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生的,電場(chǎng)最基本的特性是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用
D.以上說法都不正確
【分析】電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì),電場(chǎng)這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同,它不是由分子原子所組成,但它是客觀存在的;電場(chǎng)的力的性質(zhì)表現(xiàn)為,電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有作用力,這種力稱為電場(chǎng)力;
【解答】解:A、電場(chǎng)是電荷或變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì),只要有電荷,就一定有電場(chǎng),故A正確;
B、電場(chǎng)這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同,它不是由分子原子所組成,但它是不依賴于我們的感覺而客觀存在的,故B正確;
C、電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生的,電場(chǎng)最基本的特性是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用;故C正確;
D、因ABC正確,故D錯(cuò)誤。
故選:ABC。
【點(diǎn)評(píng)】電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是客觀存在的物質(zhì),這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同,它不是由分子原子所組成,我們通常稱之為場(chǎng)物質(zhì).
26.(滁州期末)A、B是某電場(chǎng)中的一條豎直電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),一帶電小球在沿電場(chǎng)線從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,對(duì)應(yīng)的位移(x)﹣時(shí)間(t)圖象如圖2所示,則下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和電場(chǎng)方向的判斷可能正確的是( ?。?br />
A.EA>EB,方向向下 B.EA=EB,方向向上
C.EA=EB,方向向下 D.EA<EB,方向向上
【分析】從x﹣t圖象可以知道電荷做速度不變的運(yùn)動(dòng),根據(jù)共點(diǎn)力的平衡確定電場(chǎng)力的方向,然后確定場(chǎng)強(qiáng)方向并比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.
【解答】解:由x﹣t圖可知,小球在由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中做勻速直線運(yùn)動(dòng),說明小球受到的合力為0.小球受到電場(chǎng)力與重力的作用,電場(chǎng)力的大小始終與重力的大小相等。方向相反,則EA=EB.由于不知道小球的電性,所以不能判斷出電場(chǎng)線的方向。所以電場(chǎng)線的方向可能向上,也可能向下。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是根據(jù)圖象確定電荷的運(yùn)動(dòng)情況,然后確定電場(chǎng)力情況,再進(jìn)一步確定電場(chǎng)強(qiáng)度的情況.
27.(嫩江市校級(jí)期末)某電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線如圖所示,A、B是一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)軌跡(圖中虛線)上的兩點(diǎn),下列說法中正確的是( )
A.粒子一定帶負(fù)電
B.粒子在A點(diǎn)的加速度大于它在B點(diǎn)的加速度
C.粒子不可能是從B點(diǎn)向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
D.電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)
【分析】根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力指向其軌跡的內(nèi)側(cè)來判斷電場(chǎng)力方向,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度?。谎仉妶?chǎng)線方向電勢(shì)降低。
【解答】解:A、依據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)條件:合外力與速度方向不共線,而軌跡上每一點(diǎn)的切線方向也就是速度方向,合外力是指向軌跡內(nèi)側(cè)的,結(jié)合運(yùn)動(dòng)軌跡,可知帶電粒子受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,則粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;
B、電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度小,粒子在A點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力大,則粒子在A點(diǎn)的加速度大于它在B點(diǎn)的加速度,故B正確;
C、帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),帶電粒子受電場(chǎng)力向右指向其軌跡的內(nèi)側(cè),粒子可能是從B點(diǎn)向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng),也有可能是從A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的,故C錯(cuò)誤;
D、沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì),故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】解決這類帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵是根據(jù)軌跡判斷出電場(chǎng)力方向,然后利用電場(chǎng)線、電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度等之間的關(guān)系進(jìn)一步判斷各個(gè)物理量的變化情況,注意此處帶電粒子受到的電場(chǎng)力要么與電場(chǎng)線方向相同,要么與電場(chǎng)線方向相反。
三.填空題(共9小題)
28.(昌平區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,絕緣開口金屬球殼A已帶電,現(xiàn)把驗(yàn)電器甲的小金屬球與球殼A的內(nèi)壁用導(dǎo)線相連,另外把一絕緣的金屬小球B與球殼A的內(nèi)壁相接觸后再與驗(yàn)電器乙的金屬小球相接觸,驗(yàn)電器乙距球殼A足夠遠(yuǎn),那么驗(yàn)電器甲的金屬箔片 張開 ,驗(yàn)電器乙的金屬箔片 不張開?。ㄌ睢皬堥_”或“不張開”)
【分析】達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí),其電勢(shì)相等,是一個(gè)等勢(shì)體,其凈電荷由于靜電斥力作用,盡可能遠(yuǎn)離,故都分布在導(dǎo)體的外表面上,所以甲的小金屬球帶電,甲驗(yàn)電器的箔片張開.空心金屬球殼A內(nèi)部因?yàn)闆]有凈電荷,所以B與A內(nèi)壁接觸后B上不帶電.
【解答】解:驗(yàn)電器甲的小金屬球與空心金屬球殼A用導(dǎo)線連接,不論是連在球殼內(nèi)部或是外邊,效果都一樣,即能都使兩者成為一個(gè)共同的導(dǎo)體.達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí),其電勢(shì)相等,是一個(gè)等勢(shì)體,其凈電荷由于靜電斥力作用,盡可能遠(yuǎn)離,故都分布在導(dǎo)體的外表面上,所以甲的小金屬球帶電,甲驗(yàn)電器的箔片張開.
空心金屬球殼A內(nèi)部因?yàn)闆]有凈電荷,所以B與A內(nèi)壁接觸后B上不帶電,所以也無法使乙驗(yàn)電器的箔片張開.
故答案為:張開;不張開
【點(diǎn)評(píng)】本題分析中要注意要學(xué)會(huì)找等勢(shì)體.在這里,由于是等勢(shì)體,同性電荷相斥,所以外部帶正電.
29.(云南模擬)一個(gè)元電荷的電荷量為 1.6×10﹣19 C,某帶電體所帶的電量是3.2×10﹣8 C,此帶電體所帶電荷量是元電荷的 2×1011 倍,電荷間相互作用是靠 電場(chǎng) 實(shí)現(xiàn)的.
【分析】元電荷又稱“基本電量”,在各種帶電微粒中,電子電荷量的大小是最小的,人們把最小電荷叫做元電荷,常用符號(hào)e表示,任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍.
【解答】解:一個(gè)元電荷的電荷量為1.6×10﹣19C,某帶電體所帶的電量是3.2×10﹣8 C,此帶電體所帶電荷量是元電荷的2×1011倍,電荷間相互作用是靠電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的.
故答案為:1.6×10﹣19; 2×1011;電場(chǎng)
【點(diǎn)評(píng)】點(diǎn)電荷是電荷,有電荷量與電性,而元電荷不是電荷,有電荷量但沒有電性.
30.(秦都區(qū)校級(jí)月考)電荷既 不會(huì)憑空產(chǎn)生 ,也 不會(huì)憑空消失 ,它只能從一個(gè)物體 轉(zhuǎn)移 到另個(gè)一物體上去,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,電荷的總量 保持不變 。
【分析】根據(jù)電荷守恒定律的內(nèi)容就可以直接作出解答。
【解答】解:電荷既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消滅,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)移到物體的另一部分;
在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量保持不變。
故答案為:不會(huì)憑空產(chǎn)生;不會(huì)憑空消失;轉(zhuǎn)移;保持不變。
【點(diǎn)評(píng)】本題是基礎(chǔ)的題目,考查的就是學(xué)生對(duì)電荷守恒定律的掌握的情況,比較簡(jiǎn)單。
31.(內(nèi)江期末)在水平面內(nèi),有A、B兩個(gè)帶電小球相距為d,其中,A固定不動(dòng),質(zhì)量為m的小球B,在庫侖力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一段時(shí)間后,小球B的速度為v、加速度變?yōu)閯傞_始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的。那么,此時(shí)A、B兩個(gè)小球間的距離為 2d ;在這個(gè)過程中電勢(shì)能的減少量為 。
【分析】當(dāng)在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷,其間的庫侖力與兩點(diǎn)電荷的電量乘積成正比,與間距的平方成反比.兩球在某一狀態(tài)下,小球加速度與質(zhì)量成反比.同一小球在不同狀態(tài)下,加速度與合力成正比.而電場(chǎng)力做功導(dǎo)致電勢(shì)能變化,當(dāng)電場(chǎng)力做正功時(shí),電勢(shì)能減少;當(dāng)電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí),電勢(shì)能增加.
【解答】解:B球僅在庫侖力作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)間距為d時(shí),B的加速度為a,則合力為F=ma,且F與d的平方成反比;
當(dāng)B的加速度為,此時(shí)B球的合力為F′,則兩球間距為2d.
A固定不動(dòng),B由靜止在庫侖力的作用下開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球B的速度達(dá)到v時(shí),過程中的動(dòng)能增加了mv2,則電勢(shì)能減小了
故答案為:2d;。
【點(diǎn)評(píng)】由庫侖定律可知,在真空且必須確保電荷量不變,電荷間距要大,能將帶電球看成點(diǎn)來處理.同時(shí)運(yùn)用牛頓第二定律來確定力與加速度的關(guān)系.電場(chǎng)力做功會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化.
32.(陽泉期末)對(duì)于真空中靜止的兩個(gè)點(diǎn)電荷
(1)保持兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離不變,若把每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都增加為原來的3倍,那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼摹? 倍;
(2)保持兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量不變,將距離增為原來的4倍,那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼摹 ”叮?br />
(3)保持其中一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量不變,另一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍,為保持相互作用力不變,則它們之間的距離應(yīng)變?yōu)樵瓉淼摹? 倍。
【分析】根據(jù)庫侖定律的公式F=k逐題進(jìn)行分析。
【解答】解:真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷,由庫侖定律得它們之間的作用力大小為:F,
(1)保持兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離不變,若把每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都增加為原來的3倍,即為:F′9F,那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼?倍;
(2)保持兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量不變,將距離增為原來的4倍,即為:F″F,那么它們之間的作用力變?yōu)樵瓉淼谋叮?br />
(3)保持其中一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量不變,另一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍,為保持相互作用力不變,根據(jù)F,則r′=3r,即它們之間的距離將變?yōu)樵瓉?倍,
故答案為:(1)9;(2); (3)3
【點(diǎn)評(píng)】正確理解庫侖定律公式以及公式中各個(gè)物理量的含義是解本題關(guān)鍵,由于公式涉及物理量較多,因此常用兩式相比較的方法進(jìn)行求解。
33.(云南模擬)帶電體周圍存在著一種物質(zhì),這種物質(zhì)叫 電場(chǎng) ,電荷間的相互作用就是通過 電場(chǎng) 發(fā)生的.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟放在電場(chǎng)中的正電荷的受力方向 相同 (“相同”或“相反”)
【分析】帶電體周圍存在著一種特殊物質(zhì),這種物質(zhì)叫電場(chǎng),其基本性質(zhì)是對(duì)放入電荷有電場(chǎng)力的作用,而電荷間的相互作用就是通過電場(chǎng)發(fā)生的.場(chǎng)強(qiáng)是矢量,其方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同.
【解答】解:帶電體周圍存在著一種物質(zhì),這種物質(zhì)叫電場(chǎng),電荷間的相互作用就是通過電場(chǎng)發(fā)生的.場(chǎng)強(qiáng)既有大小,又有方向,是矢量.方向規(guī)定:電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同.
故答案為:電場(chǎng),電場(chǎng),相同
【點(diǎn)評(píng)】電場(chǎng)是特殊形態(tài)的物質(zhì),看不見,摸不著,但又是客觀存在的物質(zhì),電荷周圍就存在電場(chǎng),已被大量實(shí)驗(yàn)證明.要掌握電場(chǎng)線的物理意義,明確電場(chǎng)的物質(zhì)性.
34.(新鄉(xiāng)縣月考)電荷間的相互作用是通過 電場(chǎng) 發(fā)生的.
【分析】帶電體周圍存在著一種特殊物質(zhì),這種物質(zhì)叫電場(chǎng),其基本性質(zhì)是對(duì)放入電荷有電場(chǎng)力的作用,而電荷間的相互作用就是通過電場(chǎng)發(fā)生的.
【解答】解:帶電體周圍就存在著一種特殊形態(tài)的物質(zhì),這種物質(zhì)叫電場(chǎng).基本性質(zhì)是對(duì)放入電荷有電場(chǎng)力的作用,而電荷不接觸也能發(fā)生作用,是電場(chǎng)發(fā)生的.
故答案為:電場(chǎng).
【點(diǎn)評(píng)】電場(chǎng)是特殊形態(tài)的物質(zhì),看不見,摸不著,但又是客觀存在的物質(zhì),電荷周圍就存在電場(chǎng),已被大量實(shí)驗(yàn)證明.
35.(金山區(qū)二模)如圖,一帶電量大小為q、質(zhì)量為m的小球,用絕緣絲線懸掛在豎直墻壁上,處于與水平方向成θ角的斜向下勻強(qiáng)電場(chǎng)中,小球平衡時(shí)絲線恰好水平。則小球帶電 負(fù) (選填“正”或“負(fù)”),此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 。
【分析】小球靜止處于平衡狀態(tài),對(duì)小球受力分析,根據(jù)電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向的關(guān)系判斷小球的電性,應(yīng)用平衡條件和電場(chǎng)力公式F=qE求出電場(chǎng)強(qiáng)度大小。
【解答】解:小球受力如圖所示,因?yàn)殡妶?chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反,所以小球帶負(fù)電。
由平衡條件得:qEsinθ=mg,解得:E
故答案為:負(fù),。
【點(diǎn)評(píng)】本題分析清楚小球的受力情況是解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用平衡條件可以答題。
36.(平羅縣校級(jí)期中)沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)將 降低?。?br />
【分析】電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)這兩個(gè)概念非常抽象,可借助電場(chǎng)線可以形象直觀表示電場(chǎng)這兩方面的特性,切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,電場(chǎng)線的方向反映電勢(shì)的高低.
【解答】解:根據(jù)電場(chǎng)線的特點(diǎn)可知,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)將 降低.
故答案為:降低
【點(diǎn)評(píng)】電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,電場(chǎng)線的方向反映電勢(shì)的高低,則電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)沒有直接關(guān)系.
順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸降低,但場(chǎng)強(qiáng)不一定減?。?br />
四.計(jì)算題(共12小題)
37.(豐臺(tái)區(qū)一模)守恒是物理學(xué)中的重要思想。請(qǐng)嘗試用守恒思想分析問題。如圖所示,將帶正電荷Q的導(dǎo)體球C靠近不帶電的導(dǎo)體。沿虛線將導(dǎo)體分成A、B兩部分,這兩部分所帶電荷量分別為QA、QB。判斷這兩部分電荷量的正負(fù)及大小關(guān)系,并說明理由。
【分析】根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象,在正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)作用下,導(dǎo)體AB自由電荷重新分布,根據(jù)同種電荷排斥,異種電荷吸引,可以判斷電荷的性質(zhì),并且電量總是相等。
【解答】解:根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知,導(dǎo)體近端感應(yīng)出負(fù)電荷,遠(yuǎn)端感應(yīng)出正電荷,即QA帶正電,QB帶負(fù)電;
導(dǎo)體原來不帶電,只是在C的電荷的作用下,導(dǎo)體中的自由電子向B部分移動(dòng),使B部分多帶了電子而帶負(fù)電;A部分少了電子而帶正電。
根據(jù)電荷守恒可知,A部分轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目和B部分多余的電子數(shù)目是相同的,兩部分的電荷量總是相等的,即QA=QB。
答:QA帶正電,QB帶負(fù)電,QA=QB。理由見解答。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查靜電感應(yīng)的原理,理解帶電本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,掌握電荷守恒定律的應(yīng)用,注意兩部分的電量總是相等是解題的突破口。
38.(中山市期末)如圖所示,固定斜面與水平面夾角為60°,高度為h,空間充滿垂直斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度,一質(zhì)量為m,電量為+q的物體以某速度下滑時(shí)剛好能做勻速直線運(yùn)動(dòng),物體可以看成質(zhì)點(diǎn),且下滑過程中其電量保持不變,重力加速度為g,問:
(1)斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
(2)若保持電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變,把電場(chǎng)方向改為水平向左,從斜面頂端靜止開始釋放物體,求物體落到地面時(shí)候的速度大小。
【分析】(1)對(duì)物體進(jìn)行受力分析,結(jié)合共點(diǎn)力平衡的條件即可求出;
(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律求出加速度,然后結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式即可求出。
【解答】解:(1)對(duì)m受力分析,由平衡關(guān)系有:mg sinθ=f
其中:f=μN(yùn)
垂直于斜面的方向:N=mgcosθ+Eq
聯(lián)立解得:
(2)當(dāng)電場(chǎng)改為水平向左時(shí),由受力分析可知,合力 F合mg
與豎直方向成45°>30°,因此物體會(huì)脫離斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
由牛頓第二定律可得:mg=ma
又:Sh
根據(jù)速度﹣位移公式:v2=2aS
聯(lián)立可得:
答:(1)斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)是。
(2)物體落到地面時(shí)候的速度大小為。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查小球在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題,解答的關(guān)鍵明確小球的受力情況,并能夠結(jié)合受力的情況分析小球的運(yùn)動(dòng)情況。
39.(集寧區(qū)校級(jí)月考)半徑相同的兩個(gè)金屬小球A、B帶有電量相等的電荷,相隔一定距離,現(xiàn)讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開。
(1)若A,B兩球帶同種電荷,接觸后三球電荷量之比為多大?
(2)若A,B兩球帶異種電荷,接觸后三球電荷量之比為多大?
【分析】接觸帶電的原則是先中和,再平分,根據(jù)該原則求出接觸后兩球的電量,注意需討論初始時(shí),兩球帶等量的同種電荷或等量的異種電荷。
【解答】解:若兩球帶等量的同種電荷,電量都為Q,則讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A,B兩球接觸后移開。兩球所帶的電量大小分別為、,則接觸后的電荷量之比為2:3;那么接觸后三球電荷量之比為2:3:3;
若兩球帶等量的異種電荷,電量大小都為Q,則讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A,B兩球接觸后移開。兩球所帶的電量大小分別為、,則接觸后兩球的帶電荷量之比為2:1,那么接觸后三球電荷量之比為2:1:1。
答:(1)若A,B兩球帶同種電荷,接觸后三球電荷量之比為2:3:3;
(2)若A,B兩球帶異種電荷,接觸后三球電荷量之比為2:1:1。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握接觸帶電的原則,以及掌握電荷量的正負(fù)值,并理解電量分配的原則。
40.(瑤海區(qū)月考)長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線下系一帶正電的小球,其帶電荷量為Q,懸于O點(diǎn),如圖所示.當(dāng)在O點(diǎn)另外固定一個(gè)正電荷時(shí),如果球靜止在A處,則細(xì)線拉力是重力mg的兩倍.現(xiàn)將球拉至圖中B處(θ=60°),放開球讓它擺動(dòng),問:
(1)固定在O處的正電荷的帶電荷量為多少?
(2)擺球回到A處時(shí)懸線拉力為多少?
【分析】(1)球靜止在A處經(jīng)受力分析知受三個(gè)力作用:重力、靜電力F和細(xì)線拉力,由受力平衡和庫侖定律列式求解
(2)擺回的過程只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,列出等式表示出最低點(diǎn)速度,由牛頓第二定律求解.
【解答】解:(1)球靜止在A處經(jīng)受力分析知受三個(gè)力作用:重力mg、靜電力F和細(xì)線拉力F拉,由受力平衡和庫侖定律列式:
F拉=F+mg,
F,
F拉=2mg
三式聯(lián)立解得:
q.
(2)擺回的過程只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,規(guī)定最低點(diǎn)重力勢(shì)能等于零,列如下方程:
mgL(1﹣cos60°)mv2
F拉′﹣mg﹣F=m
由(1)知靜電力F=mg
解上述三個(gè)方程得:F拉′=3mg.
答:(1)固定在O處的正電荷的帶電荷量為
(2)擺球回到A處時(shí)懸線拉力為3mg.
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)的問題,往往與動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律綜合起來進(jìn)行考查,基本題型,難度適中.
41.(瑤海區(qū)月考)如圖所示,把質(zhì)量為0.2g的帶電小球A用絕緣絲線吊起,若將帶電荷量為4×10﹣8C的小球B靠近它,當(dāng)兩小球在同一高度且相距3cm時(shí),絲線與豎直方向夾角為45°.g取10m/s2,則:
(1)此時(shí)小球B受到的靜電力F的大小為多少?
(2)小球A帶何種電荷?
(3)小球A所帶電荷量大小是多少?
【分析】(1)對(duì)小球A進(jìn)行正確受力分析,小球受水平向左的庫侖力、重力、繩子的拉力,根據(jù)平衡條件列方程求解庫侖力大?。?br />
(2)同時(shí)根據(jù)同種電荷相斥,異種電荷相吸,即可求解;
(3)再依據(jù)庫侖定律的公式,即可求解小球A電量。
【解答】解:(1)小球A受水平向左的庫侖力、豎直向下的重力、繩子的拉力而平衡,根據(jù)平衡條件有:
F庫=mgtanθ…①
將θ=45°代入解①得:F庫=2×10﹣3N,
根據(jù)牛頓第三定律可知,小球B受到的靜電力F的大小也是2×10﹣3N;
(2)兩個(gè)電荷相互吸引,由于B帶正電,故A帶負(fù)電;
(3)庫侖力:F庫=k②
r=3cm=0.03m,
解得:qA=5×10﹣9C。
小球A帶的電量是5×10﹣9C.。
答:(1)此時(shí)小球B受到的庫侖力F是2×10﹣3 N。
(2)小球A帶負(fù)電,
(3)小球A的電量是5×10﹣9 C。
【點(diǎn)評(píng)】本題結(jié)合物體平衡考查了庫侖定律的應(yīng)用,屬于簡(jiǎn)單基礎(chǔ)題目,解答的關(guān)鍵 是根據(jù)共點(diǎn)力的平衡正確求出電場(chǎng)力的大小。
42.(西城區(qū)二模)電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用。如圖所示,帶電球C置于鐵架臺(tái)旁,把系在絲線上的帶電小球A掛在鐵架臺(tái)的P點(diǎn)。小球A靜止時(shí)與帶電球C處于同一水平線上,絲線與豎直方向的偏角為α。已知A球的質(zhì)量為m,電荷量為+q,重力加速度為g,靜電力常量為k,兩球可視為點(diǎn)電荷。
(1)畫出小球A靜止時(shí)的受力圖,并求帶電球C對(duì)小球A的靜電力F的大?。?br />
(2)寫出電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,并據(jù)此求出帶電球C在小球A所在處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)EA的大小和方向;
(3)若已知小球A靜止時(shí)與帶電球C的距離為r,求帶電球C所帶的電荷量Q。
【分析】(1)對(duì)A進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件得出帶電球C對(duì)小球A的靜電力F的大??;
(2)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式分析求解;
(3)根據(jù)庫侖定律求出帶電球C所帶的電荷量Q。
【解答】解:(1)小球A受力如圖所示:
根據(jù)平衡條件可知 F=mgtanα。
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 ,
帶電球C在小球A所在處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng),
方向水平向右。
(3)根據(jù)庫侖定律 ,
解得 。
答:(1)小球A靜止時(shí)的受力圖如圖,帶電球C對(duì)小球A的靜電力F的大小是mgtanα;
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是 ,帶電球C在小球A所在處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)EA的大小是,方向水平向右;=
(3)帶電球C所帶的電荷量Q是。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查庫侖力作用下的帶電球平衡問題,解答此類問題要明確小球的受力情況,結(jié)合平衡條件列方程解答。
43.(合肥期末)如圖所示,真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷靜止放置在相距r=0.30m的A、B兩點(diǎn)。兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量分別為Q=4.0×10﹣8C和q=1.6×10﹣9C,靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2。
求:
(1)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間庫侖力F的大??;
(2)B處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?br />
(3)若將放在B處的點(diǎn)電荷q取走,該處的電場(chǎng)強(qiáng)度有沒有變化,其大小是多少?(不要求說明原因)
【分析】(1)直接根據(jù)庫侖定律公式進(jìn)行計(jì)算即可。
(2)依據(jù)庫侖定律求出q所受電場(chǎng)力,然后利用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式即可求出B處場(chǎng)強(qiáng)的大小。
(3)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,即可求解。
【解答】解:(1)由庫侖定律得:F9N=6.4×10﹣6N
(2)由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義,知B點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為:EN/C=4.0×103N/C;
(3)電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷是否存在沒有關(guān)系,故將放在B處的點(diǎn)電荷q取走,該處的電場(chǎng)強(qiáng)度沒有變化;電場(chǎng)強(qiáng)度仍為4.0×103N/C。
答:(1)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間庫侖力F的大小6.4×10﹣6N;
(2)B處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小4.0×103N/C;
(3)若將放在B處的點(diǎn)電荷q取走,該處的電場(chǎng)強(qiáng)度沒有變化,為4.0×103N/C。
【點(diǎn)評(píng)】本題很簡(jiǎn)單直接考查了庫侖定律F=k和電場(chǎng)強(qiáng)度定義式E的應(yīng)用,對(duì)于這些公式一定要明確其適用條件和公式中各個(gè)物理量的含義。
44.(鼓樓區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿與水平面成θ角固定,桿上套有一帶正電小球,質(zhì)量為m,帶電荷量為q,為使小球靜止在桿上,可增加一方向與紙面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng),試求:
(1)若電場(chǎng)方向豎直向上,場(chǎng)強(qiáng)大小;
(2)若電場(chǎng)方向水平向右,場(chǎng)強(qiáng)大??;
(3)若要求電場(chǎng)強(qiáng)度最小,求其大小和方向。
【分析】(1)若電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上時(shí),小球受重力和電場(chǎng)力平衡,根據(jù)平衡求出場(chǎng)強(qiáng)的大??;
(2)若電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右時(shí),小球所受電場(chǎng)力水平向右,根據(jù)平衡求出場(chǎng)強(qiáng)的大?。?br />
(3)當(dāng)電場(chǎng)力方向與支持力方向垂直時(shí),電場(chǎng)力最小,電場(chǎng)強(qiáng)度最小,根據(jù)平衡求出場(chǎng)強(qiáng)的大小以及方向。
【解答】解:(1)若電場(chǎng)方向豎直向上,小球所受的電場(chǎng)力方向豎直向上,
根據(jù)平衡有:qE=mg,
解得:;
(2)若電場(chǎng)方向水平向右,小球所受的電場(chǎng)力方向水平向右,如左圖所示,
根據(jù)平衡有:mgtanθ=qE,
解得:E;
(3)當(dāng)電場(chǎng)力的方向與支持力方向垂直時(shí),電場(chǎng)力最小,如右圖所示,
根據(jù)平衡有:mgsinθ=qEmin,
解得:,方向沿桿向上。
答:(1)若電場(chǎng)方向豎直向上,場(chǎng)強(qiáng)大小為;
(2)若電場(chǎng)方向水平向右,場(chǎng)強(qiáng)大小為;
(3)當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度最小時(shí),場(chǎng)強(qiáng)大小為,方向沿桿向上。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力與共點(diǎn)力平衡的綜合運(yùn)用,關(guān)鍵能夠正確地畫出受力分析圖,運(yùn)用共點(diǎn)力平衡進(jìn)行求解。
45.(廣西學(xué)業(yè)考試)在如圖所示的電場(chǎng)中,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×104N/C.將電荷量q=+1.0×10﹣8C的點(diǎn)電荷放在電場(chǎng)中的A點(diǎn)。
(1)求該點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力F的大?。?br />
(2)在圖中畫出該點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力F的方向。
【分析】(1)由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可求得點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小;
(2)由題意可知,該電荷帶正電,則所受力的方向即為該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向。
【解答】解:
(1)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小
F=qE=1.0×10﹣8×1.0×104N=1.0×10﹣4N
(2)正電荷在電場(chǎng)中受力的方向與電場(chǎng)線的方向相同,所以點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向如圖所示:
答:
(1)該點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力F的大小是1.0×10﹣4N;
(2)如圖所示。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系F=qE,以及電場(chǎng)線的基礎(chǔ)知識(shí),要熟練掌握。
46.(嘉興期末)如圖所示。用一條絕緣輕繩懸掛一個(gè)帶電小球,小球質(zhì)量為2.0×10﹣3kg,所帶電荷量為2×10﹣8C?,F(xiàn)加水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)絕緣輕繩與豎直方向夾角為37°,求:
(1)小球帶正電還是帶負(fù)電;
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;
(3)減小電場(chǎng)強(qiáng)度且小球再次達(dá)到平衡時(shí),輕繩與豎直方向的夾角變大還是變小。
【分析】(1)根據(jù)小球所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向間的關(guān)系判斷小球帶電性質(zhì)。
(2)根據(jù)平衡條件求出電場(chǎng)強(qiáng)度大小。
(3)根據(jù)平衡條件列式,然后判斷夾角如何變化。
【解答】解:(1)小球向左偏轉(zhuǎn),小球所受電場(chǎng)力方向水平向左,電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左,則小球帶正電。
(2)小球受力如圖所示,則mgtan37°=qE
代入數(shù)據(jù)解得,電場(chǎng)強(qiáng)度大小:E=7.5×105N/C
(3)設(shè)輕繩與豎直方向夾角為θ,
小球平衡時(shí):tanθ
q、m、g都不變E減小,tanθ減小,則θ減小,即輕繩與豎直方向的夾角變小。
答:(1)小球帶正電;
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小是7.5×105N/C;
(3)減小電場(chǎng)強(qiáng)度且小球再次達(dá)到平衡時(shí),輕繩與豎直方向的夾角變小。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了力的平衡問題,對(duì)小球正確受力分析是解題的前提,根據(jù)小球所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向間的關(guān)系可以判斷小球帶電性質(zhì)。
47.(徐匯區(qū)校級(jí)期中)A、B是一條電場(chǎng)線上的兩個(gè)點(diǎn),一帶負(fù)電的微粒僅在電場(chǎng)力作用下以一定的初速度從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其電場(chǎng)分布如圖所示。在電荷從A向B運(yùn)動(dòng)的過程中:
(1)指出速度和加速度的方向?
(2)描述速度和加速度變化的情況?
【分析】(1)分析微粒所受的電場(chǎng)力方向,來判斷電場(chǎng)力的方向。負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。
(2)根據(jù)電場(chǎng)力方向與初速度方向的關(guān)系,判斷速度的變化,根據(jù)電場(chǎng)線的疏密分析場(chǎng)強(qiáng)的變化,由牛頓第二定律分析加速度的變化。
【解答】解:(1)據(jù)題,微粒的速度方向由A→B.負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,則知微粒所受的電場(chǎng)力方向由B→A,所以加速度方向由B→A。
(2)由于加速度方向與初速度方向相反,所以微粒做減速運(yùn)動(dòng)。由A→B,電場(chǎng)線越來越密,場(chǎng)強(qiáng)越來越大,微粒所受的電場(chǎng)力越來越大,則加速度越來越大。
答:
(1)微粒的速度方向由A→B.加速度方向由B→A。
(2)微粒的速度減小,加速度增大。
【點(diǎn)評(píng)】本題要能根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況,運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法判斷微粒的運(yùn)動(dòng)情況。要注意負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。
48.(安徽期中)如圖所示,在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B,電荷量分別為﹣Q和+2Q,它們相距L,如果在兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O有一個(gè)半徑為r(2r<L)的空心金屬球,且球心位于O點(diǎn),求球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向。
【分析】當(dāng)空心金屬球達(dá)到靜電平衡時(shí),球殼內(nèi)O點(diǎn)處合場(chǎng)強(qiáng)為零,即球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小與兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B在O點(diǎn)處產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反。求出兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B在O點(diǎn)處產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng),再求球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向。
【解答】解:兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B在O點(diǎn)處產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E1,方向向左。
根據(jù)靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)可知,球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小與兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B在O點(diǎn)處產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,則球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E2=E1,方向向右。
答:球殼上的感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小是,方向向右。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查對(duì)靜電平衡導(dǎo)體特點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力,抓住靜電平衡時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)強(qiáng)為零的特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵。
這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升講義C機(jī)械振動(dòng) 提升版(含解析),共41頁。試卷主要包含了定義,平衡位置,回復(fù)力,75 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,單擺的等時(shí)性等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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