物理電場典型例題含答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上【典型例題】問題1：會解電荷守恒定律與庫侖定律的綜合題。求解這類問題關鍵是抓住“等大的帶電金屬球接觸后先中和，后平分”，然后利用庫侖定律求解。注意絕緣球帶電是不能中和的。例1 有三個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球反復與A、B球多次接觸，最后移去C球，試問A、B兩球間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?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，然后讓C球反復與A、B球接觸，最后移走C，所以A、B、C最終帶電量q=,原來A、B間的相互吸引力的大小是F=后來A、B間的相互吸

2、引力的大小是F=答：A、B間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼?/7倍 例2 兩個相同的帶電金屬小球相距r時，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，只要滿足問題2：會解分析求解電場強度。電場強度是靜電學中極其重要的概念，也是高考中考點分布的重點區(qū)域之一。求電場強度的方法一般有：定義式法、點電荷場強公式法、勻強電場公式法、矢量疊加法等。例3 如圖1所示，用長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，求圓心處的電場強度。根據(jù)對稱性可知,帶電圓環(huán)在圓心O處的總場強E0至于補上的帶電小段,由題給條件可視做點電荷,它在圓心O處的場強E1是可求的若題中待求場強為E2,則E1E20設原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為,Q（2rd）,則

4、補上的那一小段金屬線的帶電量Qd,Q在O處的場強為E1kQr2,由E1E20可得 E2E1,負號表示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)平面的對稱軸上的一點，OP=L，試求P點的場強。設想將圓環(huán)等分為n個小段，當n相當大時，每一小段都可以看做點電荷，其所帶電荷量為：由點電荷場強公式可求得每一點電荷在P處的場強為：由對稱性可知，各小段帶電環(huán)在P處的場強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處的場強Ep ，故：例5 如圖3所示，是勻強電場中的三點，并構成一等邊三角形，每邊長

5、為，將一帶電量的電荷從a點移到b點，電場力做功；若將同一點電荷從a點移到c點，電場力做功W2=6×106J，試求勻強電場的電場強度E。解析:因為，所以將cb分成三等份，每一等份的電勢差為3V，如圖3所示，連接ad，并從c點依次作ad的平行線，得到各等勢線，作等勢線的垂線ce，場強方向由c指向e，所以，因為，問題3：會根據(jù)給出的一條電場線，分析推斷電勢和場強的變化情況。例6 如圖4所示，a、b、c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由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三點的電勢和電場強度，可以判定（  

6、60; ）A. Ua>Ub>Uc B. UaUbUbUcC. Ea>Eb>Ec   D. Ea=Eb=EcA、沿電場線方向電勢降低，可以比較電勢高低，根據(jù)電場線方向可知abc，故A正確BD、a、b、c是一條電場線上的三個點，由于電場線的疏密不能確定，所以不能判斷場強的大小故B、D錯誤C、因為Ucb=c-b，Ubc=b-c，而Ucb=-Ubc，故C錯誤；故選：A 例7 如圖5所示，在a點由靜止釋放一個質量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達b點時速度恰好為零，設ab所在的電場線豎直向下，a、b間的高度差為h，則（    ）A. 帶電

7、粒子帶負電B. a、b兩點間的電勢差Uab=mgh/qC. b點場強大于a點場強D. a點場強大于b點場強A、在a點由靜止釋放粒子，到達b點時速度恰好為零，可知粒子所受電場力與重力方向相反，也與電場線方向相反，故粒子帶負電，故A正確B、由于粒子在a點由靜止，到達b點也靜止，故W電=-WG=-mgh=qUab，故，故B錯誤C、在b點重力小于電場力，故，故C錯誤D、從b到a先加速后減速，故電場力逐漸變大，故a點場強大于b點場強，故D正確故選AD問題4：會根據(jù)給定一簇電場線和帶電粒子的運動軌跡，分析推斷帶電粒子的性質。例8 圖6中實線是一簇未標明方向的由點電荷產生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電

8、場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用，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B. 帶電粒子在a、b兩點的受力方向C. 帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大D. 帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大A、B：由圖，粒子的運動軌跡向左彎曲，說明粒子在a、b兩點受到的電場力沿電場線向左由于電場線方向不明，無法確定粒子的電性故A錯誤，B正確C、D：由于粒子在a、b兩點受到的電場力沿電場線向左，故從a到b電場力對粒子做負功，粒子的動能減小，電勢能增大，則粒子在a點的速度較大，在b點電勢能較大故CD正確故選：BCD

9、問題5：會根據(jù)給定電勢的分布情況，求作電場線。例9 如圖所示，A、B、C為勻強電場中的3個點，已知這3點的電勢分別為A=10V，B=2V，C=-6V試在圖上畫出過B點的等勢線和場強的方向（用刻度尺畫圖）一個電子從A到B再到C做功為_eV連接AC，并將線段AB分作兩等分，中點為D點，因為是勻強電場，故D點電勢為：故D和B等勢；連接BD即為B點的等勢線；場強與等勢線相互垂直，指向低電勢；由A到C時，對電子力功W=-UACe=-（10-6）eV=-16eV；故答案為：如圖所示；-8ev問題6：會求解帶電體在電場中的平衡問題。例10 如圖8所示，在真空中同一條直線上的A、B兩點固定有電荷量分別為+4Q

10、和Q的點電荷。 將另一個點電荷放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？ 若要求這三個點電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點電荷應是正電荷還是負電荷？電荷量是多大？A、B兩點的電荷是固定的，故將另一個點電荷放在該直線上的合場強為零的位置，可以使它在電場力作用下保持靜止所以合場強為零的位置應該在-Q的外側，設AB間距離為r，合場強為零的點在B的外側，距離B為x，則：EA=EB所以解得x=r故第三個電荷在-Q的外側，距離-Q的距離等于-Q距離+4Q的距離三個電荷要平衡，必須三個電荷在一條直線上，外側二個電荷相互排斥，中間電荷吸引外側兩個電荷，所以外側兩個電荷距離大，要平衡

11、中間電荷的拉力，必須外側電荷電量大，中間電荷電量小，所以有“兩大夾一小，兩同夾一異”的結論所以第三個電荷必須為正電，在-Q的外側，且為正電荷設AB間距離為r，引入點電荷在B的外側，距離B為x，設引入的電荷的電荷量為q，對B電荷，根據(jù)平衡條件有：對引入的電荷，根據(jù)平衡條件有：解得：，所以引入的這個點電荷的電荷量與位置有關 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L的絲線懸掛在O點。靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法（    ）A. 將小球A、B的質量都增加到原來的2倍B. 將小球B的質量增

12、加到原來的8倍C. 將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D. 將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時將小球B的質量增加到原來的2倍由幾何關系可知，而庫侖力； 即：； 要使d變?yōu)?0.5d，可以使質量增大到原來的8倍而保證上式成立；故B正確；或將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時小球B的質量增加到原來的2倍，也可保證等式成立；故D正確，AC錯誤；故選：BD 例12 如圖10甲所示，兩根長為L的絲線下端懸掛一質量為m，帶電量分別為+q和q的小球A和B，處于場強為E，方向水平向左的勻強電場之中，使長度也為L的連線AB拉緊，并使小球處于靜止狀態(tài)，求E的大小滿足什么條

13、件才能實現(xiàn)上述平衡狀態(tài)。平衡可知：解得F20，則當問題7：會計算電場力的功。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，下板帶負電，電量也為Q，它們產生的電場在很遠處的電勢為零。兩個帶異號電荷的小球用一絕緣鋼性桿相連，小球的電量都為q，桿長為L，且L<d。現(xiàn)將它們從很遠處移到電容器內兩板之間，處于圖11所示的靜止狀態(tài)（桿與板面垂直），在此過程中兩個小球克服電場力所做總功的大小等于多少？（設兩球移動過程中極板上電荷分布情況不變）（    ）A.        &

14、#160;      B. 0     C.                   D.  由于電場力做功與路徑無關，移動兩電荷的過程可等效為-假設兩電荷未用一絕緣剛性桿相連，但彼此絕緣放在一起，首先將兩電荷同時移動到題中負電荷的位置，在此過程中電場力對正負電荷分別做了等量的正功和負功，其總功W1=0；然后保持負電荷不動，將正電荷

15、沿電場線移動到題中的位置，在勻強電場中的功為。W總=W2問題8：會用力學方法分析求解帶電粒子的運動問題。例14 質量為2m，帶2q正電荷的小球A，起初靜止在光滑絕緣水平面上，當另一質量為m、帶q負電荷的小球B以速度V0離A而去的同時，釋放A球，如圖12所示。若某時刻兩球的電勢能有最大值，求：（1）此時兩球速度各多大？（2）與開始時相比，電勢能最多增加多少？ 例15 如圖13所示，直角三角形的斜邊傾角為30°，底邊BC長為2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊中點O處放置一正電荷Q，一個質量為m，電量為q的帶負電的質點從斜面頂端A沿斜邊滑下，滑到斜邊上的垂足D時速度為V。 （1）在質點的運動中不發(fā)生變化的是（    ）A. 動能B. 電勢能與重力勢能之和C. 動能與重力勢能之和D. 動能、電勢能、重力勢能三者之和。       （2）質點的運動是（   ）A. 勻加速運動                   &#