物理電場(chǎng)典型例題含答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上【典型例題】問(wèn)題1：會(huì)解電荷守恒定律與庫(kù)侖定律的綜合題。求解這類問(wèn)題關(guān)鍵是抓住“等大的帶電金屬球接觸后先中和，后平分”，然后利用庫(kù)侖定律求解。注意絕緣球帶電是不能中和的。例1 有三個(gè)完全一樣的金屬小球A、B、C，A帶電量7Q，B帶電量Q，C不帶電，將A、B固定，相距r，然后讓C球反復(fù)與A、B球多次接觸，最后移去C球，試問(wèn)A、B兩球間的相互作用力變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍?帶電體相互接觸后移開，同種電荷電量平分，異種電荷電量先中和再平分將A、B固定起來(lái)，然后讓C球反復(fù)與A、B球接觸，最后移走C，所以A、B、C最終帶電量q=,原來(lái)A、B間的相互吸引力的大小是F=后來(lái)A、B間的相互吸

2、引力的大小是F=答：A、B間的庫(kù)侖力變?yōu)樵瓉?lái)的4/7倍 例2 兩個(gè)相同的帶電金屬小球相距r時(shí)，相互作用力大小為F，將兩球接觸后分開，放回原處，相互作用力大小仍等于F，則兩球原來(lái)所帶電量和電性（    ）A. 可能是等量的同種電荷      B. 可能是不等量的同種電荷C. 可能是不等量的異種電荷          D. 不可能是異種電荷兩球接觸前后庫(kù)侖力的大小不變，兩球之間的距離不變，根據(jù)公式F= 知兩球電量的乘積不變接觸帶電的原則是先

3、中和再平分知兩球可能帶等量的同種電荷，也可能帶不等量的異種電荷，只要滿足問(wèn)題2：會(huì)解分析求解電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度是靜電學(xué)中極其重要的概念，也是高考中考點(diǎn)分布的重點(diǎn)區(qū)域之一。求電場(chǎng)強(qiáng)度的方法一般有：定義式法、點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式法、勻強(qiáng)電場(chǎng)公式法、矢量疊加法等。例3 如圖1所示，用長(zhǎng)為的金屬絲彎成半徑為r的圓弧，但在A、B之間留有寬度為d的間隙，且，將電量為Q的正電荷均勻分布于金屬絲上，求圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)稱性可知,帶電圓環(huán)在圓心O處的總場(chǎng)強(qiáng)E0至于補(bǔ)上的帶電小段,由題給條件可視做點(diǎn)電荷,它在圓心O處的場(chǎng)強(qiáng)E1是可求的若題中待求場(chǎng)強(qiáng)為E2,則E1E20設(shè)原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為,Q（2rd）,則

4、補(bǔ)上的那一小段金屬線的帶電量Qd,Q在O處的場(chǎng)強(qiáng)為E1kQr2,由E1E20可得 E2E1,負(fù)號(hào)表示E2與E1反向,背向圓心向左 例4 如圖2所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，P為垂直于圓環(huán)平面的對(duì)稱軸上的一點(diǎn)，OP=L，試求P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)想將圓環(huán)等分為n個(gè)小段，當(dāng)n相當(dāng)大時(shí)，每一小段都可以看做點(diǎn)電荷，其所帶電荷量為：由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式可求得每一點(diǎn)電荷在P處的場(chǎng)強(qiáng)為：由對(duì)稱性可知，各小段帶電環(huán)在P處的場(chǎng)強(qiáng)E的垂直于軸向的分量Ey相互抵消，而E的軸向分量Ex之和即為帶電環(huán)在P處的場(chǎng)強(qiáng)Ep ，故：例5 如圖3所示，是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)，并構(gòu)成一等邊三角形，每邊長(zhǎng)

5、為，將一帶電量的電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功；若將同一點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W2=6×106J，試求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E。解析:因?yàn)椋詫b分成三等份，每一等份的電勢(shì)差為3V，如圖3所示，連接ad，并從c點(diǎn)依次作ad的平行線，得到各等勢(shì)線，作等勢(shì)線的垂線ce，場(chǎng)強(qiáng)方向由c指向e，所以，因?yàn)?，?wèn)題3：會(huì)根據(jù)給出的一條電場(chǎng)線，分析推斷電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)的變化情況。例6 如圖4所示，a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由a到c，a、b間距離等于b、c間距離。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以判定（  

6、60; ）A. Ua>Ub>Uc B. UaUbUbUcC. Ea>Eb>Ec   D. Ea=Eb=EcA、沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可以比較電勢(shì)高低，根據(jù)電場(chǎng)線方向可知abc，故A正確BD、a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，由于電場(chǎng)線的疏密不能確定，所以不能判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小故B、D錯(cuò)誤C、因?yàn)閁cb=c-b，Ubc=b-c，而Ucb=-Ubc，故C錯(cuò)誤；故選：A 例7 如圖5所示，在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，設(shè)ab所在的電場(chǎng)線豎直向下，a、b間的高度差為h，則（    ）A. 帶電

7、粒子帶負(fù)電B. a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab=mgh/qC. b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D. a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)A、在a點(diǎn)由靜止釋放粒子，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，可知粒子所受電場(chǎng)力與重力方向相反，也與電場(chǎng)線方向相反，故粒子帶負(fù)電，故A正確B、由于粒子在a點(diǎn)由靜止，到達(dá)b點(diǎn)也靜止，故W電=-WG=-mgh=qUab，故，故B錯(cuò)誤C、在b點(diǎn)重力小于電場(chǎng)力，故，故C錯(cuò)誤D、從b到a先加速后減速，故電場(chǎng)力逐漸變大，故a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故D正確故選AD問(wèn)題4：會(huì)根據(jù)給定一簇電場(chǎng)線和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析推斷帶電粒子的性質(zhì)。例8 圖6中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電

8、場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是（    ）A. 帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B. 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C. 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大D. 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大A、B：由圖，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡向左彎曲，說(shuō)明粒子在a、b兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線向左由于電場(chǎng)線方向不明，無(wú)法確定粒子的電性故A錯(cuò)誤，B正確C、D：由于粒子在a、b兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線向左，故從a到b電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，則粒子在a點(diǎn)的速度較大，在b點(diǎn)電勢(shì)能較大故CD正確故選：BCD

9、問(wèn)題5：會(huì)根據(jù)給定電勢(shì)的分布情況，求作電場(chǎng)線。例9 如圖所示，A、B、C為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的3個(gè)點(diǎn)，已知這3點(diǎn)的電勢(shì)分別為A=10V，B=2V，C=-6V試在圖上畫出過(guò)B點(diǎn)的等勢(shì)線和場(chǎng)強(qiáng)的方向（用刻度尺畫圖）一個(gè)電子從A到B再到C做功為_eV連接AC，并將線段AB分作兩等分，中點(diǎn)為D點(diǎn)，因?yàn)槭莿驈?qiáng)電場(chǎng)，故D點(diǎn)電勢(shì)為：故D和B等勢(shì)；連接BD即為B點(diǎn)的等勢(shì)線；場(chǎng)強(qiáng)與等勢(shì)線相互垂直，指向低電勢(shì)；由A到C時(shí)，對(duì)電子力功W=-UACe=-（10-6）eV=-16eV；故答案為：如圖所示；-8ev問(wèn)題6：會(huì)求解帶電體在電場(chǎng)中的平衡問(wèn)題。例10 如圖8所示，在真空中同一條直線上的A、B兩點(diǎn)固定有電荷量分別為+4Q

10、和Q的點(diǎn)電荷。 將另一個(gè)點(diǎn)電荷放在該直線上的哪個(gè)位置，可以使它在電場(chǎng)力作用下保持靜止？ 若要求這三個(gè)點(diǎn)電荷都只在電場(chǎng)力作用下保持靜止，那么引入的這個(gè)點(diǎn)電荷應(yīng)是正電荷還是負(fù)電荷？電荷量是多大？A、B兩點(diǎn)的電荷是固定的，故將另一個(gè)點(diǎn)電荷放在該直線上的合場(chǎng)強(qiáng)為零的位置，可以使它在電場(chǎng)力作用下保持靜止所以合場(chǎng)強(qiáng)為零的位置應(yīng)該在-Q的外側(cè)，設(shè)AB間距離為r，合場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)在B的外側(cè)，距離B為x，則：EA=EB所以解得x=r故第三個(gè)電荷在-Q的外側(cè)，距離-Q的距離等于-Q距離+4Q的距離三個(gè)電荷要平衡，必須三個(gè)電荷在一條直線上，外側(cè)二個(gè)電荷相互排斥，中間電荷吸引外側(cè)兩個(gè)電荷，所以外側(cè)兩個(gè)電荷距離大，要平衡

11、中間電荷的拉力，必須外側(cè)電荷電量大，中間電荷電量小，所以有“兩大夾一小，兩同夾一異”的結(jié)論所以第三個(gè)電荷必須為正電，在-Q的外側(cè)，且為正電荷設(shè)AB間距離為r，引入點(diǎn)電荷在B的外側(cè)，距離B為x，設(shè)引入的電荷的電荷量為q，對(duì)B電荷，根據(jù)平衡條件有：對(duì)引入的電荷，根據(jù)平衡條件有：解得：，所以引入的這個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量與位置有關(guān) 例11 如圖9所示，已知帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB，OA=OB，都用長(zhǎng)L的絲線懸掛在O點(diǎn)。靜止時(shí)A、B相距為d。為使平衡時(shí)AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法（    ）A. 將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來(lái)的2倍B. 將小球B的質(zhì)量增

12、加到原來(lái)的8倍C. 將小球A、B的電荷量都減小到原來(lái)的一半D. 將小球A、B的電荷量都減小到原來(lái)的一半，同時(shí)將小球B的質(zhì)量增加到原來(lái)的2倍由幾何關(guān)系可知，而庫(kù)侖力； 即：； 要使d變?yōu)?0.5d，可以使質(zhì)量增大到原來(lái)的8倍而保證上式成立；故B正確；或?qū)⑿∏駻、B的電荷量都減小到原來(lái)的一半，同時(shí)小球B的質(zhì)量增加到原來(lái)的2倍，也可保證等式成立；故D正確，AC錯(cuò)誤；故選：BD 例12 如圖10甲所示，兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絲線下端懸掛一質(zhì)量為m，帶電量分別為+q和q的小球A和B，處于場(chǎng)強(qiáng)為E，方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)之中，使長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的連線AB拉緊，并使小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，求E的大小滿足什么條

13、件才能實(shí)現(xiàn)上述平衡狀態(tài)。平衡可知：解得F20，則當(dāng)問(wèn)題7：會(huì)計(jì)算電場(chǎng)力的功。例13 一平行板電容器的電容為C，兩板間的距離為d，上板帶正電，電量為Q，下板帶負(fù)電，電量也為Q，它們產(chǎn)生的電場(chǎng)在很遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。兩個(gè)帶異號(hào)電荷的小球用一絕緣鋼性桿相連，小球的電量都為q，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，且L<d?，F(xiàn)將它們從很遠(yuǎn)處移到電容器內(nèi)兩板之間，處于圖11所示的靜止?fàn)顟B(tài)（桿與板面垂直），在此過(guò)程中兩個(gè)小球克服電場(chǎng)力所做總功的大小等于多少？（設(shè)兩球移動(dòng)過(guò)程中極板上電荷分布情況不變）（    ）A.        &

14、#160;      B. 0     C.                   D.  由于電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，移動(dòng)兩電荷的過(guò)程可等效為-假設(shè)兩電荷未用一絕緣剛性桿相連，但彼此絕緣放在一起，首先將兩電荷同時(shí)移動(dòng)到題中負(fù)電荷的位置，在此過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)正負(fù)電荷分別做了等量的正功和負(fù)功，其總功W1=0；然后保持負(fù)電荷不動(dòng)，將正電荷

15、沿電場(chǎng)線移動(dòng)到題中的位置，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的功為。W總=W2問(wèn)題8：會(huì)用力學(xué)方法分析求解帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。例14 質(zhì)量為2m，帶2q正電荷的小球A，起初靜止在光滑絕緣水平面上，當(dāng)另一質(zhì)量為m、帶q負(fù)電荷的小球B以速度V0離A而去的同時(shí)，釋放A球，如圖12所示。若某時(shí)刻兩球的電勢(shì)能有最大值，求：（1）此時(shí)兩球速度各多大？（2）與開始時(shí)相比，電勢(shì)能最多增加多少？ 例15 如圖13所示，直角三角形的斜邊傾角為30°，底邊BC長(zhǎng)為2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊中點(diǎn)O處放置一正電荷Q，一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)從斜面頂端A沿斜邊滑下，滑到斜邊上的垂足D時(shí)速度為V。 （1）在質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中不發(fā)生變化的是（    ）A. 動(dòng)能B. 電勢(shì)能與重力勢(shì)能之和C. 動(dòng)能與重力勢(shì)能之和D. 動(dòng)能、電勢(shì)能、重力勢(shì)能三者之和。       （2）質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是（   ）A. 勻加速運(yùn)動(dòng)                   &#