第九章 静电场及其应用（2）复习与提高——高二物理人教版（2019）必修第三册课后习题精讲课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
第九章 静电场及其应用
高二物理人教版（2019）必修第三册
课后习题精讲课件
第九章
复习与提高
课后习题精讲
1.当验电器带电时，为什么两片金属箔会张开一个角度？为什么两片金属箔张开一定的角度后就不变了？
1. 答案 当验电器带电时, 两片金属箔会带上同种电荷, 由于同种电荷互相排斥, 两片金属箔会张开一个角度; 当两片金属箔张开一定的角度, 金属箔片受力平衡时, 张开的角度就不变了。
课本 P23 A组
2.如图9-1，在带电体C的右侧有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。若先将A、B分开，再移走C，试分析A、B的带电情况；若先将C移走，再把A、B分开，试分析A、B的带电情况。
2. 答案 在带电体C的右侧有两个相互接触的金属导体A和B,由于静电感应, A、B中的自由电子向左移动,使得A端积累负电荷, B端积累正电荷,把A、B分开,因AB之间已经绝缘, 此时即使再移走C,A、B上所带电荷量不会变, A带负电, B带正电; 如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上中和,不再带电,再把AB分开, A、B将都不带电。
3.如图9-2，用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两小球的质量相等，球A所带的电荷量大于球B所带的电荷量。两小球静止时，悬线与竖直方向的偏角分别为α和β，请判断二者的关系并说明原因。
3. 答案
①
② 以球A为研究对象,对A受力分析如图所示。
由共点力平衡得:
由 得 ,同理,对B球分析
也有 ,因为不论 大小如何,两带电小球间的库仑力属于作用力与反作用力, 大小相等, 而两球质量也相等,所以有 ,所以两个偏角相等 。
4.有两个带正电小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距0.4m。如果引进第三个带电小球，正好使三个小球仅在静电力的作用下处于平衡状态，那么第三个小球应放在什么地方？带的是哪种电荷？电荷量是Q的几倍？
4. 答案 第三个小球应放在两个带正电小球之间距离Q小球0.1m处,带负电,电荷量是Q的 。
要使q平衡,应使 Q对9Q的库仑力大小相等、方向相反,因此q必须和Q、9Q在同一条直线上。因为Q、9Q带同种电荷,所以q不可能在它们同侧,一定在它们之间。设q与 Q的距离是x ,如图所示。
根据库仑定律和平衡条件列式:
要使Q平衡,应使 q、9Q对 Q的库仑力大小相等、方向相反。所以q一定带负电。
联立解得
5.如图9-3，用2.0m长的绝缘线把一个质量为4.5×10-3kg的带电小球悬挂在带等量异种电荷的竖直平行板之间。平衡时，小球偏离竖直位置2.0cm。
如果两板间电场的电场强度是1.5×l05N/C，小球的电荷量是多少？
5. 答案 设绝缘线与竖直方向的夹角为
解得
6.长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图9-4。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向如何？
6. 答案 静电平衡时,导体棒中点O处的电场强度为 0,所以导体棒上感应电荷在O处产生的电场强度与点电荷q在棒中点O处产生的电场强度大小相等,方向相反。 , 方向向左。
1.如图9-5，在带电体C附近，把绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱。假设小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当小电动机还没有停止时，又立刻把A、B在C附近相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。如此下去，小电动机便能不停地转动。这不就成了永动机而违背能量守恒定律吗？说说你的看法。
课本 P23 B组
1. 答案 没有违背能量守恒定律。因为把A、B分开或把A、B在C附近相碰需要能量,小电动机转动的能量就来自于此。
2.将电荷量Q分配给可视为点电荷的两个金属球，间距一定的情况下，怎样分配电荷量才能使它们之间的静电力最大？请进行论证。
2. 答案 当每个金属球各分得 时,它们之间的静电力最大。
设两金属球间距为r ,其中一个金属球分得的电荷量为q, 则另一个金属球分得的电荷量为
它们之间的静电力为
当 时, F最大。
3.如图9-6，A、B、C、D是正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量都为q的正电荷，在B点放了某个未知电荷q′后，恰好D点的电场强度等于0。求放在B点的电荷电性和电荷量。
3. 答案 负电荷
设正方形的边长为r,A、C两点的正电荷在D处产生的合电场强度为 ,方向由B指向D; 放在B点的电荷在D处产生电场强度与A、C两点的正电荷在D处产生的合电场强度大小相等,方向相反,所以放在 B点的电荷为负电荷。
由 ,得
4.如图9-7，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，求带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度。
4. 答案 ,方向向左
带电薄板不能看成是点电荷,它在B点产生的电场要利用对称思想进行分析。
由于A点的电场强度为 0,说明点电荷q在A点产生的电场强度与带电薄板在A点产生的电场强度大小相等,方向相反,即 ,方向向右。
根据对称性可知,带电薄板在B点产生的电场强度跟带电薄板在A点产生的电场强度大小相等,方向相反,所以 ,方向向左。
5.A、B是两个电荷量都是Q的点电荷，相距l，AB连线中点为O。现将另一个电荷量为q的点电荷放置在AB连线的中垂线上，距O为x的C处（图9-8甲）。
（1）若此时q所受的静电力为F1，试求F1的大小。
（2）若A的电荷量变为－Q，其他条件都不变（图9-8乙），此时q所受的静电力大小为F2，求F2的大小。
（3）为使F2大于F1，l和x的大小应满足什么关系？
5. 答案 (1)
(2)
( 3 )
6.在一个点电荷Q的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m（图9-9甲）。在A、B两点分别放置试探电荷，其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系，如图9-9乙中直线a、b所示。
（1）求A点和B点的电场强度的大小和方向。
（2）点电荷Q所在位置的坐标是多少？
6. 答案 ,方向都是沿 x轴正方向。
(2) 由于 ,场源点电荷Q应在A点左侧,设其坐标为x,则有:
联立解得
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