高中物理静电场题经典例题.doc

高中物理静电场

高中物理静电场练习题
A
B
a
b
P
·
m、q
。
。
U
+
-
1、如图所示，中央有正对小孔的水平放置的平行板电容器与电源连接，电源电压为U。将一带电小球从两小孔的正上方P点处由静止释放，小球恰好能够达到B板的小孔b点处，然后又按原路返回。那么，为了使小球能从B板
的小孔b处出射，下列可行的办法是（ ）
A.将A板上移一段距离
B.将A板下移一段距离
C.将B板上移一段距离
D.将B板下移一段距离
2、
A
B
C
D
E
F
如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为1V、6V和9V。则D、E、F三
点的电势分别为（ ）
A、+7V、+2V和+1V
B、+7V、+2V和1V
C、-7V、-2V和+1V
D、+7V、-2V和1V
3、质量为m、带电量为-q的粒子（不计重力），在匀强电场中的A点以初速度υ0沿垂直与场强E的方向射入到电场中，已知粒子到达B点时的速度大小为2υ0，A、B间距为d，如图所示。
则（1）A、B两点间的电势差为（ ）
E
·
A
υ0
B
·
A、 B、
C、 D、
（2）匀强电场的场强大小和方向（ ）
A、方向水平向左 B、 方向水平向右
C、 方向水平向左 D、 方向水平向右
4、一个点电荷从竟电场中的A点移到电场中的B点，其电势能变化为零，则（ ）
A、A、B两点处的场强一定相等 B、该电荷一定能够沿着某一等势面移动
C、A、B两点的电势一定相等 D、作用于该电荷上的电场力始终与其运动方向垂直
5、在静电场中（ ）
A.电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零
B.电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直
D.沿着电场线的方向电势是不断降低的
6、一个初动能为EK的带电粒子，沿着与电场线垂直的方向射入两平行金属板间的匀强电场中，飞出时该粒子的动能为2EK，如果粒子射入时的初速度变为原来的2倍，那么当它飞出电场时动能为（ ）
A、4EK B、4.25EK C、5EK D、8EK

φ1
φ2
φ3
φ4
7、如图所示，实线为一簇电场线，虚线是间距相等的等势面，一带电粒子沿着电场线方向运动，当它位于等势面φ1上时，其动能为20eV，当它运动
到等势面φ3上时，动能恰好等于零，设φ2=0，则，当粒子
的动能为8eV时，其电势能为（ ）
A、12eV B、2eV
C、10eV D、0
8、如图10—7所示，在两电荷+Q1和-Q2连线的延长线上有a、b、c三点，测得b点的场强为零。现将一个检验电荷+q从a点沿此直线经过b点移到c点，在次过程中检验电荷+q的电势能变化情况为（ ）
图10—7
+Q1
-Q2
。 。 。
a b c
A、不断增加 B、不断减少
C、先增加后减少 D、先减少后增加

P
·
——－
+
9、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板之间有一个正电荷（电荷量很小）固定在P点，以E表示极板之间的电场强度，U表示电容器两极板间的电势差，W表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，
将正极板移动到图中虚线位置，则（ ）
A、U变小，E不变 B、E变大，W变大
C、U变小，W变小 D、U不变，W不变
10、一个金属小球，原来不带电，现沿球的直径延长线放置一个均匀的带电细棒MN，如图所示。金属球上的感应电荷产生的电场在球内直径上
M N
a b c
· · ·
a、b、c三点场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比（ ）
A、Ea最大 B、Eb最大
C、Ec最大 D、Ea=Eb=EC

二、填空题
A
B
）
30°
d
↑
↓
·
·
+ + + + + + +
－ － － － － － －
11、如图所示，是一个平行电容器，其电容为C，带电量为Q，上板带正电。现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点，如图所示，A、B两
点之间的距离为S，连线AB与极板的夹角为30°。则电场
力对试探电荷做的功为 。

13、在光滑水平面上有一个质量为m=1.0×10-3kg、电荷量q=1.0×10-10C的带正电小球。静止在O点，以O点为原点，在该平面内建立直角坐标系Oxy。现突然加一沿着x轴正方向、场强大小为E=2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0s所加电场突然变为沿着y轴正方向、大小仍为E=2.0×106V/m的匀强电场，再经过经过1.0s所加电场突然变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经过1.0s速度变为零，求此电场的方向及速度变为时小球的位置。

参考答案
1、D．解题分析：小球进入极板之前作自由落体运动，进入极板后在电场力和重力的共同作用下做匀减速运动，从能的观点看，从P点到b过程重力做的功等于电场力做的功值，要使小球能通过b孔，则要求增加重力做的功才可，因为小球从a点到b点的过程中，电场力做的功跟两板间的电压成正比，跟板间距无关。故应该将B板向下移动。
2、B．解题分析：在匀强电场中，沿着任何方向等间距等电势差，连接A、C，连接B、E，两直线相交于K点，见图所示，
A
B
C
D
E
F
k
R
因为AK=KC，故K点的电势为+5V；连接F、D交BE
直线于R，则由几何知识可知，
故UKR=2·UBK=2·(6-5)V=2 V，所以R点的电势为UR=+3V。
因为KC与RD平行，故UKC=URD，所以UD=+7V，UFR=UAK
故UF= -1V URE=UBK，故UE=+2V
故，D、E、F三点的电势分别为+7V、+2V和-1V。
3、（1）A。解题分析：由于不计重力，那么粒子从A点到B点的过程中只有电场力做功，由动能定理可得选项A正确。
（2）C。解题分析：（2）因为不计粒子的重力，粒子在竖直方向上做匀速直线运动，水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，其加速度大小为：，则粒子在B点时的水平分速度大小为：……④ 由运动学知识有：……⑤
所以……⑥
由运动学知识……⑦ ……⑧ ……⑨
故：……⑩ 方向水平向左]
4、C．解题分析：电场力做功等于电势能的变化，电荷在这一过程中的变化等于零表明电场力做功等于零，并不是电场力不做功，而是电场力做功为零，那么A、B两点的电势一定相等。
5、CD．解题分析：电势和场强是两个不同的物理量，沿着电场强度的方向电势是逐渐降低的，场强的方向是电势降低最快的方向。
6、B．解题分析：带电粒子从平行金属板一端射入，从另一端射出，若侧移量为Y，那么这一过程电场力做功为qEY。由于侧移量Y初速度的平方成反比，故，当带电粒子的初速度增大为原来的两倍时，其侧移量变为原来的四分之一，故这种情况下电场力做的功只有前一种情况的四分之一，又由于粒子的初动能是4 EK，故粒子出射时的动能为4.25EK
7、B．解题分析：带电粒子在电场力作用下运动，并且等势面间距相等，由此可知带电粒子到达等势面φ2时动能为10eV，又因为φ2=0，带电粒子在φ2等势面上电势能为零，那么粒子的总能量为10eV，所以，当粒子的动能为8eV，，其电势能为2eV。
8、C．解题分析：回答本问题的关键之处是判明b点的左侧和右侧的电场强度的方向，才可以根据电场力做功情况判断出电荷电势能的变化情况。
〖正确解答〗因为b点的场强为零，而b点的场强的大小是点电荷+Q1和-Q2产生的电场的叠加，由点电荷的场强公式可知，Q1>|Q2|
判断b点右侧的场强方向：

方法一：设想考察点距离b点比较远，那么Q1、Q2相当于紧靠在一起（这与c点与两个点电荷之间的距离相比）又因为Eb=0，故可知Q1>Q2，因此c点的合场强方向必然向右，b点左侧的电场方向必然向左。
方法二：设ab间的距离为L，b点距离Q1和Q2的距离分别为r1、r2，
因为Eb=0则 ………①
……② 解①②得： > 1
可见EQ1a > EQ2a，即是说a点的场强方向向左。这样+q从a点移到b点电场力做负功，从b点移到c点电场力做正功，由于电场力做功等于电势能的减少，因此，点电荷从a点移到c点的过程中点电荷的电势能先增加后减少，选项C正确。
9、A．解题分析：平行板电容器充电后与电源断开，电容器所带的电量不变。故极板之间的电场强度不变，由电容器的电容跟极板之间的距离有关，当距离减小时，电容增大，故极板间的电势差相应减小。由于P点到负极板的距离不变，则P点与负极板之间的电势差保持不变，又因为负极板接地，那么P点电势不变，则粒子的电势能也不变。
10、C．解题分析：金属球处在带电棒产生的电场中，当金属球达到静电平衡时，其内部场强处处为零，即，金属球上感应电荷所激发的电场，在金属球内部任何一点均与带电棒所产生的电场大小相等方向相反，但由于C点距离近，带电棒MN在C点产生的电场大于a、b两点处的电场。故，感应电荷在C点的场强为最大
11、。解题分析：试探电荷在电容器的匀强电场中，从A点移动到B点电场力做的功等于试探电荷的电量跟A、B两点电势差的乘积，即，而场强，联立可解得。
12、解题分析：带电小球在运动过程中，只有重力和电场力做功，因此小球的电势能与机械能守恒，也可以用动能定理求得电场力做功和重力做功的数值关系，进而可以求出小球在最低点时的速度。正确解答：小球运动到最低点时，小球受到的重力和电场力
的合力是小球的向心力，设细线长度为L，由牛顿第二定律有：
……①
小球从开始运动到左边最大位置，由动能定理有：……②
从开始到最低点由动能定理有：……③
解得：……④
13、解题分析：由牛顿第二定律可得，小球在电场力作用下的加速度大小
当场强沿着X轴正方向时，经过1s小球的速度达到，速度方向沿X轴正方向，小球沿X方向移动的距离为；
在第2秒内，电场方向沿Y轴正方向，故，小球在X方向上做速度为的匀速运动，在Y方向做初速度为零的匀加速运动，在这1s内，又沿X方向移动的距离为，沿Y方向上移动的距离为，故小球在第2秒末达到的位置坐标为，。
在第2秒末，小球在X方向的分速度为，在Y方向的分速度为，由此可知，小球运动方向与X轴成45角，要使小球速度变为零，则在第3秒内所加电场的方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与X轴成225角，在第3秒内小球做匀减速运动，则小球的发生的位移
故：，，
所以，小球在第3秒末的坐标为（

强化训练
1．下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有①场强E=F/q ②场强E=U/d ③场强E=kQ/r2 ④电场力做功W=Uq
(A)①③ (B)②③ (C)②④ (D)①④
2、已知A为电场中一固定点，在A点放一电量为q 的电荷，受电场力为F，A点的场强为E，则
A．若在A点换上－q，A点场强方向发生变化
B．若在A点换上电量为2q 的电荷，A点的场强将变为 2E
C．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零
D．A点场强的大小、方向与q 的大小、正负、有无均无关
4 、 两带电小球，电量分别为+q和，固定在一长度为L的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图10—48所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过，则在此转动过程中电场力做的功为（ ）
A. 零 B. C. D.
5.两个相同的金属小球带正、负电荷，固定在一定得距离上，现把它们相碰后放置在原处，则它们之间的库伦力与原来的相比将（ ）
A.变小 B.变大 C.不变 D.以上情况均有可能

11 ,若带正电荷的小球只受到电场力作用，则它在任意一段时间内（ ）
A. 一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B. 一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C. 不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动
D. 不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动

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