静电场力练习二。
:[,知识点剖析。
一、库仑定律描述的是真空中的两个点电荷间的相互作用力。
二、静电场:静止电荷在真空中产生的电场。该电荷称为真空中静电场的场源电荷,电场对放入电场中的电荷有力的作用。(场强叠加原理)
三、几种典型电场的场强:
1、荷电场:
2、带电球壳内外的电场:
设有带电量为q,半径为r有均匀带电球壳。由电场线的分布可知,只要球壳内没有电荷,壳内就没有电场线分布,即内部的场强e内=0(r<=r)
对于球壳外,电场线分布与点电荷q在球心处的电场线一样。因此壳外的场强e外为:(r>r)
四、常见的电场的电场线分布如下图所示:
特点:1、“疏密”反映大小;2、“切线”反映该处磁场的方向;3、“箭头”始于正电荷止于负电荷;4、任意两条电场线都不会相交;5、电场线不是“封闭曲线”。
五、电势、电势差、等势面。
电势反映电场能的性质。电场力做功电势能减小,克服电场力做功电势能增加。
1、电势:电场中某点处电荷的电势能ep与它的电量q之比值叫做场中该点的电势u。即:u=ep/q
2、电势叠加原理:任意带电体电场中某点的电势,等于带电体上各部分电荷单独存在时,在该点产生电势的代数和。
3、电势差:电场中两点电势的差值。
若场中a、b两点的电势分别为ua、ub,则两点的电势差记作uab,uab=ua—ub。
4、几种典型电场的电势:
1)点电荷电势:
如图所示,空间有一点电荷,电量为q,先计算ab两点的电势差。设a、b到q的距离分别为ra、rb,把检验电荷q从a移到b电场力做功为w,由于是变力做功,不能直接求w,现把ab分成n段,当n足够大时,w可表示为:
由电势差定义得:
若以无穷远处为零电势,即把。则。
由于a是任意的,所以点电荷的电势为。
2)均匀带电球壳电场的电势:
与场强公式相类似,根据点电荷的电势,可得半径为r的均匀带电球壳电场的内、外电势分别为(r<=r),(r>r)
5、等势面:
1)定义:电场中电势相同的各点构成的面叫等势面.
2)等势面的特点:①等势面一定跟电场线垂直;②在同一等势面上移动电荷电场力不做功;③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面:④任意两个等势面都不会相交;⑤等差等势面越密的地方电场强度越大.
值得注意的几个细节:
一〉.判断电荷电势能如何变化的最有效方法是什么?
二〉.判断电荷电势如何变化或高低的主要的方法是什么?电势降低最快的方向指的是什么?
三〉.电场力做功与电势差的关系: wab = quab ①电场力做功与路径无关;②利用上述结论计算时,均用绝对值代入,而功的正负,借助于力与移动方向间关系确定;或者将电性、电势差的正负一并带入可直接求出!
四〉.将电荷引入电场这样的题型:将电荷引入电场后,它一定受电场力eq;且一定具有电势能;在电场中移动电荷电场力做的功w=qu,只与始末位置的电势差有关。在只有电场力做功的情况下,电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。
w= -e=δek;无论对正电荷还是负电荷,只要电场力做正功,电势能就减小;克服电场力做功,电势能就增大;⑷每道题都应该画出示意图,抓住电场线这个关键。(电场线能表示电场强度的大小和方向,能表示电势降低的方向。有了这个直观的示意图,可以很方便地判定点电荷在电场中受力、做功、电势能变化等情况。
)、[,从高考到竞赛训练题。
1、如右图所示,绝缘细线上端固定,下端挂一轻质绝缘金属小球a,在它的左侧有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,现使b球带电,则( )
a.a、b间不发生相互作用 b.b立即排斥a
c.b将吸引a,且吸后不放 d.b先吸引a,接触后立即排斥开。
2.如图所示,半径相同的两个金属小球a、b带电量的绝对值相等,相隔一定距离,两球之间的相互引力的大小是f,现让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与a、b两球接触后移开.这时,a、b两球之间的相互作用力的大小是( )
3.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为v/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/,水的密度为kg/。这雨滴携带的电荷量的最小值约为( )
a、2c b、4c c、6c d、8c
4.如下图所示,完全相同的金属小球a和b带等量异种电荷,中间连接着一个轻质绝缘弹簧,放在光滑绝缘水平面上,平衡时弹簧的压缩量为x0,现将不带电的与a,b完全相同的金属球c与a球接触一下,然后拿走,重新平衡后弹簧的压缩量为x,则( )
a.x= b.x> c.x< d.x= x0
5.三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点出的场强大小分别为、,电势分别为,则( )
a)>,b)<,
cd)<,6.如右图, m、n和p是以mn为直径的半圈弧上的三点,o点为半圆弧的圆心,。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于m、n两点,这时o点电场强度的大小为e1 ;若将n点处的点电荷移至p点,则o点的场场强大小变为e2,e1与e2之比为( )
a. b. c. d.
7.位于a、b处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图,实线表示等势线,则( )
a.a点和b点的电场强度相同。
b.正电荷从c点移到d点,电场力做正功。
c.负电荷从a点移到c点,电场力做正功。
d.正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电势能先减小后增大。
8.(2004广东)已经证实,质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的,上夸克带电为,下夸克带电为,e为元电荷,如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为, ,则质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)可能值为( )k=9.0×1 09n·m2/c2)
a.46n,引力;23n,斥力b.46n,斥力;23n,斥力
c.46n,斥力;23n,引力d.46n,引力;23n,引力。
9.中子内有一个电荷量为+的上夸克和两个电荷量为的下夸克,一种简单的模型是三个夸克都在半径为同一圆周上,如图1所示,图2给出的四幅图种,能正确表示各夸克所受静电作用力的是( )
10.(2004上海)某静电场x沿方向的电势分布如图所示,则( )
a.在0—x1之间不存在沿x方向的电场。
b.在0—x1之间存在着沿x方向的匀强电场。
c.在x1—x2之间存在着垂直于x方向的匀强电场。
d.在x1—x2之间存在着沿x方向的非匀强电场。
11.两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别是m1和m2,带电量分别为q1和q2,用绝缘线悬挂,因静电斥力,使两球悬线偏离竖直方向,如图所示,悬线与竖直方向向成的夹角分别为α1和α2,且两球在同一水平面上,则下列结论正确的是( )
a、若α1=α 2,则m1=m2
b、若m1<m2,则α1<α 2
c、若α1=α 2,则q1=q2
d、α1、α 2的大小关系由两球质量决定,与q1、q2大小无关。
12.如图所示,点电荷a、b各带电9q和-q,相距r,现要引入第三个点电荷c,问c应满足什么条件才能使:(1)若a、b均固定,要c处于平衡。(2)若a、b不固定,要求a、b、c均处于平衡。
13.在匀强电场中,将一电荷量为2×10-5c的正电荷由a点移到b点,电场力做功0.1j,已知a、b两点间距l=2cm,两点连线与电场方向成60°角,如图所示,问:
(1)在电荷由a移到b的过程中,电荷电势能变化了多少?
(2)a、b两点间的电势差为多少?
(3)该匀强电场的电场强度为多大?
14.如图所示,是一对彼此绝缘相距d=5cm的平行金属带电极板mn,n板接地,m板带电量的绝对值为q=6×10-6c。在两极板mn间a点有一带电量为q=4×10-6c的带电液滴,其质量m=4×10-4kg,恰好处于静止状态。求:
1)两板间的电场强度为多少?
2)unm等于多少伏?m点的电势是多少?
15.真空中有两根绝缘杆组成的v字形装置,处在竖直平面内,杆上各穿一个质量都为m,带电量均为q的小球,α=450如图所示,球可沿杆无摩擦下滑,问两球相距多远时速度最大?
16.如图所示,一矩形绝缘木板放在光滑水平面上,另一质量为m、带电量为q的小物块沿木板上表面以某一初速度从a端沿水平方向滑入,木板周围空间存在足够大、方向竖直向下的匀强电场。已知物块与木板间有摩擦,物块沿木板运动到b端恰好相对静止。若将匀强电场的方向改为竖直向上,大小不变,且物块仍以原初速度沿木板上表面从a端滑入,结果物块运动到木板中点时相对静止。
求:物块所带电荷的性。
匀强电场场强的大小。
静电场练习二
1.有两个电荷都是 q的点电荷,相距为2a 今以左边的点电荷所在处为球心,以a为半径作一球形高斯面 在球面上取两块相等的小面积s1和s2,其位置如图所示 设通过s1和s2的电场强度通量分别为 1和 2,通过整个球面的电场强度通量为 s,则。a 1 2,s q 0 b 1 2,s 2q 0 c 1 2...
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