高二物理电场复习学案
一、知识结构
二、高考要求
Ⅰ级要求:物质的电结构、电荷守恒;静电现象的解释;点电荷;静电场;电场线;电势能 电势;匀强电场中电势差与电场强度的关系;示波管;常见电容器;电容器的电压、电荷量和电容的关系
Ⅱ级要求:库仑定律;电场强度、 点电荷的场强;电势差;带电粒子在匀强电场中的运动
三、典型例题:
【例1】绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜,在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则( )
A.a、b之间不发生相互作用
B.b将吸引a,吸住后不放开
C.b立即把a排斥开
D.b先吸引a,接触后又把a排斥开
【例2】在匀强电场中,将质量为m,带电量为q的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为θ,如图所示,则电场强度的大小为
A.有唯一值mgtanθ/q B.最小值是mgsinθ/q
C.最大值mgtanθ/q D.mg/q
【例3】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖起方向成θ角时小球恰好平衡,如图所示,请问:(1)小球带电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?
基础练习
1、电场中有一点P,下列哪种说法是正确的 ( )
A.若放在P点电荷的电荷量减半,则P点的场强减半
B.若P点没有检验电荷,则P点场强为零
C.P点场强越大,则同一电荷在P点所受电场力越大
D.P点的场强为试探电荷在该点受力方向
2、把质量为m的正点电荷q ,在电场中从静止释放,在它运动过程中如果不计重力,下述正确的是( )
A.点电荷运动轨迹必与电场线重合
B.点电荷的速度方向,必定和所在点的电场线的切线方向一致
C.点电荷的加速度方向,必定与所在点的电场线的切线方向一致
D.点电荷的受力方向,必与所在点的电场线的切线方向一致
3、一个带正电荷的质点P放在两个等量负电荷A、B的电场中,P恰好在AB连线的垂直平分线的C点处,现将P在C点由静止释放如图所示,设P只受电场力作用,则( )
A.P由C向AB连线中点运动过程中,加速度可能越来越小而速度越来越大
B.P由C向AB连线中点运动过程中,加速度可能先变大后变小,最后为零,而速度一直变大
C.P运动到与C关于AB的对称点C′静止
D.P不会静止,而是在C与C′间来回振动
4、两个可以自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示,A处电荷带正电Q1、B处电荷带负电Q2,且Q2 = 4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在AB直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )
A.Q3为负电荷,且放于A左方
B.Q3为负电荷,且放于B右方
C.Q3为正电荷,且放于AB之间
D.Q3为正电荷,且放于B右方
5、两个固定不动的点电荷,它们之间的静电力大小为F,现使它们的电荷量都变为原来的一半,则它们之间的静电力大小变为( )
A.4F B.F/4 C.2F D.F/2
6、如图所示,直线MN为点荷Q的电场中的一条电场线.带正电的粒子只在电场力的作用下,沿着曲线由a向b运动,则( )
A.点电荷Q是正电荷 B.电势Ua>Ub
C.场强Ea>Eb D.带电粒子的动能EKa>EKb
7、如图所示,两金属板水平放置,其间电场强度为E.一个质量为m的带电液滴在其中处于静止状态.则:①这个液滴带什么电?电荷量为多少?②当两板间的场强突然变为原来的一半时,液滴向什么方向运动?其加速度为多少?
8、如图所示,一个质量为30g带电量-1.7×10-8C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知:①匀强电场方向怎样?②电场强度大小为多少?(g取10m/s2)
【例4】图中,a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a点由静止释放,沿电场线向上运动,到b点恰好速度为零,下列说法中正确的是( )
A.带电质点在a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的
B.a点的电势比b点的电势高
C.带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小
D.a点的电场强度比b点的电场强度大
【例5】某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定( )
A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B.粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C.粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D.电场中A点的电势低于B点的电势
基础练习
9、如图所示,M、N两点分别放置两个等量异种电荷,A为它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点,在A、B、C三点中( )
A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点
B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点
C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点
D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点
10、如图所示,Q是带正电的点电荷,P1、P2为其电场中的两点,若E1、E2为P1和P2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为P1和P2两点的电势,则( )
A.E1>E2 B.φ1>φ2 C.E111、在静电场中,将一电子从A点移到B点,电场力做了正功,则( )
A.电场强度的方向一定是由A点指向B点 B.电场强度的方向一定是由B点指向A点
C.电子在A点的电势能一定比在B点高 D.电子在B点的电势能一定比在A点高
12、如图所示,在某电场中,沿ABCDA移动一负电荷,电场力分别做功为则以下判断正确的是
A.D点的电势最高,且 B.C点的电势最高,且
C.B点的电势最高,且 D.A点的电势最高,且
13、如图所示,虚线a、b和C是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为、和一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B.粒子从L从M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
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
14、一带电粒子射入一固定在O点的点电荷电场中,粒子运动轨迹如图中细线abc所示,图中粗线是同心圆弧,表示电场等势面,不计重力,则以下判断正确的有( )
A.此粒子一直受静电斥力作用
B.粒子在b点的电势能一定大于a点的电势能
C.粒子在b点的速度一定和在c点的速度大小相等
D.粒子在a,c两点的动能、速度大小相等
15、(山东济南联考题)如图所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等,一正电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处动能为零,现取B等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为2J时的动能是 J,(不计重力和空气阻力)
16、(2005·湖北宜昌模拟)图中的虚线a、b、c、d表示匀强电场中的4个等势面,两个带电粒子M、N(重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示,已知M是带正电的带电粒子,则下列说法中正确的是( )
A.N一定也带正电
B.a点的电势高于b点的电势,a点的场强大于b点的场强
C.带电粒子N的动能减小,电势能增大
D.带电粒子N的动能增大,电势能减小
17、如图所示,带电体Q固定,带电体P的电荷量为q,质量为m,与绝缘的水平面间的动摩擦因数μ,将P在A点由静止放开,则在Q的排斥下运动到B点停下,A、B相距为s,下列说法正确的是( )
A.若将P从B点由静止拉到A点,水平拉力至少做功
B.若将P从B点拉到A点,水平拉力至少做功
C.P从A点运动到B点,电势能增加
D.P从A点运动到B点,电势能减少
18、一端固定的长为L的绝缘线,另一端拴住质量为m带电荷量为q的小球,放在水平向右的匀强电场中,如图所示,把细线拉至水平,将小球从A点由静止释放,当小球向下摆过60°角达B的位置时速度恰好为零,求:
⑴A、B两点间的电势差;⑵匀强电场的场强
【例6】如图所示,电路中A、B为两块竖直放置的金属板,C是一只静电计,开关S合上后,静电计指针 张开一个角度,下述哪些做法可使指针张角增大 ( )
A.使A、B两板靠近一些
B.使A、B两板正对面积错开一些
C.断开S后,使A板向右平移拉开一些
D.断开S后,使A、B正对面积错开一些
【例7】一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示,以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则
A.U变小,E不变 B.E变大,W变大
C.U变小,W不变 D.U不变,W不变
【例8】如图所示,用长L=0.50m的绝缘轻质细线,把一个质量m=1.0g带电小球悬挂在带等量异种电荷的平行金属板之间,平行金属板间的距离d=5.0cm,两板间电压U=1.0×103V.静止时,绝缘线偏离竖直方向θ角,小球偏离竖直距离a=1.0cm.(θ角很小,为计算方便可认为tanθ≈sinθ,取g=10m/s2,需要求出具体数值,不能用θ角表示)求:⑴两板间电场强度的大小;⑵小球带的电荷量;⑶若细线突然被剪断,小球在板间如何运动?
【例9】如图所示,水平放置的两平行金属板A、B相距为d,电容为C,开始时两极板均不带电,A板接地且中央有一小孔,现将带电液一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速地滴下,设每滴液滴的质量为m,电荷量为q,落到B板后把电荷全部传给B板.
⑴第几滴液滴将在A、B间做匀速直线运动
⑵能够到达B板的液滴不会超过多少滴
【例10】一束电子流在经V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距cm,板长cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压(电子的重力不计)
【例11】 已知如图,水平放置的平行金属板间有匀强电场.一根长l的绝缘细绳一端固定在O点,另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球.小球原来静止在C点.当给小球一个水平冲量后,它可以在竖直面内绕O点做匀速圆周运动.若将两板间的电压增大为原来的3倍,求:要使小球从C点开始在竖直面内绕O点做圆周运动,至少要给小球多大的水平速度?在这种情况下,在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大?
基础练习
19、对于给定的电容器,描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图应是图中的
20、如图所示,让平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离,同时在两极板间插入电介质,那么静电计指针的偏转角度( )
A.一定减小 B.一定增大 C.一定不变 D.可能不变
21、两平行板电容器的电容之比为C1∶C2=3∶2,带电量之比为Q1∶Q2=3∶1.若两个电子分别从两电容器的负极板运动到正极板,它们的动能增量之比△Ek1∶△Ek2=_____.
22、如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和 Q相距分别为 h和0.25 h,将另一点电荷从 A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为零.若此电荷在A点处的加速度大小为,试求:
(1)此电荷在B点处的加速度.
(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)
23、如图所示,质量为m,带电量为的正电微粒(重力不计),经过匀强电场中的A点时速度为v,方向与电场线垂直,运动到B点时速度大小为2v.已知A、B两点间的距离为d.求.(1)A、B两点的电势差;(2)电场强度E的大小.
24、在方向水平的匀强电场中,绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端悬挂于O点.将小球拿到A点(此时细线与电场方向平行)无初速释放,已知小球摆到B点时速度为零,此时细线与竖直方向的夹角为θ=30°,求:(1)小球的平衡位置;(2)小球经过平衡位置时细线对小球的拉力.
25、如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知加速电压为U1,M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L1,板右端到荧光屏的距离为L2,电子的质量为m,电荷量为e.求:
(1)电子穿过A板时的速度大小;
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)P点到O点的距离.
电场
电场力的性质
电场强度 电场线
电场能的性质
电场力做功
使物体带电的方式
带电量 元电荷
电荷间作用力
库仑定律 点电荷
电场的叠加
电荷守恒定律
电势能
电势 等势面
电势差
电容器
电容 两类问题
带电粒子在电场中的运动
a b c d
v
v
M
N
P
P
Q
M
P
+
-
a
-
L
d
+
θ
-
+
O
C
d
U1
L1
L2
P
M
N
O
K
A