2017-2018學(xué)年高中物理 第1章 靜電場 第4節(jié) 電場中的導(dǎo)體教學(xué)案 魯科版選修3-1

1、第4節(jié) 電場中的導(dǎo)體1.如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，電場中任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。2處在電場中的導(dǎo)體，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零。3金屬殼內(nèi)不受外部電場的影響的現(xiàn)象叫靜電屏蔽。屏蔽意為無影響，并非擋住外電場。一、場強(qiáng)疊加原理1概念若有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們產(chǎn)生的電場中任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。這個(gè)結(jié)論叫做場強(qiáng)的疊加原理。2方法場強(qiáng)的疊加遵循平行四邊形定則。3特點(diǎn)電場疊加具有普遍性，不僅點(diǎn)電荷的電場可以疊加，其他任何電場的場強(qiáng)都可以進(jìn)行疊加。二、靜電平衡與靜電屏蔽1靜電平衡(1)定義：導(dǎo)體中沒有電荷移動(dòng)

2、的狀態(tài)。(2)特點(diǎn)導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零。電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。2靜電屏蔽(1)定義：當(dāng)中空的導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部無電場，因而導(dǎo)體的外殼會(huì)對(duì)其內(nèi)部起屏蔽作用，使它內(nèi)部不受電場影響的現(xiàn)象。(2)應(yīng)用：電子儀器和電子設(shè)備外面都有金屬殼，通信電纜外面包有一層金屬網(wǎng)，高壓線路的檢修人員要穿屏蔽服等，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響。1自主思考判一判(1)在電場中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場強(qiáng)一定為零。()(2)在電場中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)感應(yīng)電荷的場強(qiáng)一定為零。()(3)在電場中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)不再有電荷移動(dòng)。()(4)幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場中的某一點(diǎn)，各個(gè)

3、點(diǎn)電荷的電場是相互影響的。()2合作探究議一議(1)電場強(qiáng)度的合成與力的合成有何相同之處？提示電場強(qiáng)度和力都是矢量，其合成都遵守平行四邊形定則。(2)靜電平衡的導(dǎo)體，其電荷分布在導(dǎo)體的外表面上，那么，導(dǎo)體內(nèi)部還有電荷嗎？提示靜電平衡是指導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)為零，沒有電荷定向移動(dòng)，并不是導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷。(3)形狀不規(guī)則的帶電體，表面上各處的電荷分布是否均勻？附近場強(qiáng)是否相等？提示在導(dǎo)體外表面，電荷分布不均勻，電場強(qiáng)度也不相等。場強(qiáng)疊加問題1電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。這種關(guān)系叫做電場強(qiáng)度的疊加。例如，圖141中，P點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E1與

4、Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E2的矢量和。 圖141圖1422比較大的帶電體的電場，可把帶電體分做若干小塊，每小塊看成點(diǎn)電荷，用點(diǎn)電荷電場疊加的方法計(jì)算。3如圖142所示，均勻帶電球體(或球殼)外各點(diǎn)的電場強(qiáng)度：Ek，式中r是球心到該點(diǎn)的距離(rR)，Q為整個(gè)球體所帶的電荷量。1.如圖143所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，MOP60。電荷量相等、符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為E1；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)镋2，E1與E2之比為()圖143A12B21C2 D4解析：選B根據(jù)題意，每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)

5、為，則當(dāng)N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)場強(qiáng)如圖所示，合場強(qiáng)大小為E2，則，B正確。2.如圖144所示，正點(diǎn)電荷Q放在一勻強(qiáng)電場中，在以Q為圓心、半徑為r的圓周上有a、b、c三點(diǎn)，將檢驗(yàn)電荷q放在a點(diǎn)，它受到的靜電力正好為零，則勻強(qiáng)電場的大小和方向如何？b、c兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向如何？圖144解析：點(diǎn)電荷Q周圍空間的電場是由兩個(gè)電場疊加而成的。根據(jù)題意可知，Q在a點(diǎn)的場強(qiáng)和勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小相等、方向相反，所以勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E，方向向右。在b點(diǎn)，兩個(gè)電場合成可得Eb，方向向右。在c點(diǎn)，兩個(gè)電場合成可得Ec，方向指向右上方，與ab連線成45角。答案：，方向向右；Eb，方向向右；Ec，方向指向

6、右上方，與ab連線成45角。靜電平衡與靜電屏蔽問題1靜電平衡的形成(1)自由電荷的移動(dòng)：導(dǎo)體剛放入電場中的瞬間，導(dǎo)體中的自由電荷受電場力F的作用，產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)(如圖145甲)，同時(shí)在導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)附加電場E(如圖乙)，使自由電荷又受電場力F的作用，F(xiàn)和F方向相反。(2)電場疊加：當(dāng)EE時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場強(qiáng)為零(如圖丙)，自由電荷受合力也為零，這時(shí)導(dǎo)體中無電荷定向移動(dòng)，即達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。(3)結(jié)論：處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零。圖1452靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的特點(diǎn)(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零。導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零指的是外部電場和附加電場的合場強(qiáng)為零，其效果相互抵消。(2)導(dǎo)體表面

7、任一點(diǎn)的場強(qiáng)方向與該處的表面垂直。(3)凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。(4)對(duì)于一孤立的帶電體，可視為導(dǎo)體處于自己所帶電荷的電場之中，達(dá)到靜電平衡時(shí)，也有兩個(gè)基本特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零；導(dǎo)體所帶電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上。3靜電屏蔽的兩種情況(1)導(dǎo)體外部的電場影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。圖146(2)接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場影響不到導(dǎo)體外部。圖1471.一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球直徑的延長線放置一均勻帶電細(xì)桿MN，如圖148所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比()圖148AEa最大BEb最大CEc最大 DEaEbEc解析：選C金屬球處

8、在帶電細(xì)桿的電場內(nèi)，靜電平衡時(shí)，帶電細(xì)桿和金屬球上感應(yīng)電荷在球內(nèi)各處產(chǎn)生的合場強(qiáng)為零。設(shè)帶電細(xì)桿在球內(nèi)a、b、c三點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)分別為Ea、Eb、Ec，靜電平衡時(shí)滿足條件EaEa0，EbEb0，EcEc0。由于c點(diǎn)離帶電細(xì)桿最近，帶電細(xì)桿在c點(diǎn)的場強(qiáng)最大，因此感應(yīng)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)也最大。2使一個(gè)絕緣導(dǎo)體所帶電荷量增加一些，則導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)將()A一定增強(qiáng) B一定減弱C可能增強(qiáng)也可能減弱 D保持不變解析：選D孤立帶電體是處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，不隨電荷量的變化而變化。3(多選)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的箔片會(huì)張開的是()解析：選BD題圖A中驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開，金屬網(wǎng)可以屏蔽

9、外電場；題圖B中驗(yàn)電器箔片會(huì)張開，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)未接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對(duì)外界產(chǎn)生影響；題圖C中驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)已接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體對(duì)網(wǎng)外無影響，網(wǎng)外的帶電體對(duì)網(wǎng)內(nèi)也無影響；題圖D中電荷Q由于網(wǎng)罩的作用對(duì)外無影響，但對(duì)內(nèi)仍有電場，故驗(yàn)電器箔片會(huì)張開。選項(xiàng)B、D正確。1處于靜電平衡中的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零的原因是()A外電場不能進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部，導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場B所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場強(qiáng)為零C外電場和所有感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零D以上解釋都不正確解析：選C導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，不是導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場而是外電場與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)的合場強(qiáng)為零。2某研究

10、性學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)后對(duì)電工穿的高壓作業(yè)服進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高壓作業(yè)服是用銅絲編織的。下列各同學(xué)的認(rèn)識(shí)正確的是()A甲認(rèn)為銅絲編織的衣服不易拉破，所以用銅絲編織B乙認(rèn)為電工被銅絲編織的衣服包裹，使體內(nèi)為勻強(qiáng)電場，對(duì)人體起保護(hù)作用C丙認(rèn)為電工被銅絲編織的衣服包裹，使體內(nèi)電場強(qiáng)度保持為零，對(duì)人體起保護(hù)作用D丁認(rèn)為銅絲必須達(dá)到一定的厚度，才能對(duì)人體起到保護(hù)作用解析：選C高壓作業(yè)服用銅絲編織，是實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽，以達(dá)到對(duì)人體的保護(hù)。3(多選)關(guān)于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，以下說法正確的是()A電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上B導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，表面場強(qiáng)不為零C導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，表面場強(qiáng)也為零D導(dǎo)體內(nèi)部的電場只是感應(yīng)電荷

11、產(chǎn)生的附加電場解析：選AB根據(jù)靜電平衡的特點(diǎn)，易知A、B正確，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)部的電場是外部電場與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場的矢量和，則D錯(cuò)誤。4.點(diǎn)電荷A和B，分別帶正電和負(fù)電，電荷量分別為4Q和Q，在A、B連線上，如圖1所示，則電場強(qiáng)度為零的地方在()圖1AA和B之間BA右側(cè)CB左側(cè) DA的右側(cè)及B的左側(cè)解析：選C因?yàn)锳帶正電，B帶負(fù)電，所以只有A右側(cè)和B左側(cè)它們的電場強(qiáng)度方向相反，因?yàn)镼AQB，所以只有B左側(cè)，才有可能EA與EB等大反向，因而才可能有EA和EB矢量和為零的情況。5. (多選)如圖2所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球緩慢地靠近(不接觸)，則下列說法中正確的是()圖2AB端的感應(yīng)

12、電荷越來越多B導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)越來越大C感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)小于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)D感應(yīng)電荷在M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)相等解析：選AC絕緣導(dǎo)體向帶電小球移動(dòng)的過程中，導(dǎo)體中電荷受到的外電場的作用力變大，使內(nèi)部的自由電荷不斷移動(dòng)，兩端聚集的電荷越來越多，選項(xiàng)A正確；由于導(dǎo)體緩慢移動(dòng)，所以可以認(rèn)為移動(dòng)過程中導(dǎo)體一直處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場強(qiáng)處處、時(shí)時(shí)為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；感應(yīng)電荷在M、N點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)應(yīng)與帶電小球在M、N點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)等大反向，由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式Ek可知，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。6(多選)圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況中，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會(huì)被吸引()解析：選A

13、D小紙屑是絕緣體，當(dāng)處于電場中時(shí)，雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng)，但也會(huì)受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，N內(nèi)部無電場，所以S不會(huì)被吸引，A正確。B中N沒有接地，P的電場會(huì)影響到N外部，即S處有電場，S會(huì)被吸引。C中P和S都處于導(dǎo)體N的外部，S處有電場，會(huì)被吸引。D中N被接地，內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，即S處無電場，不會(huì)被吸引，D正確。7.如圖3所示，金屬球殼的內(nèi)外表面分別用C、D表示，B球與金屬球殼內(nèi)表面緊密接觸。金屬小球A原來帶正電，金屬球殼與金屬小球B原來不帶電，當(dāng)用一根導(dǎo)線將A、B兩球連接時(shí)，以下判斷中正確的是()圖3AA與B帶正電，C帶負(fù)電，D帶正電BD帶正電，A帶正電，B與

14、C不帶電C只有A帶正電，其他均不帶電DA帶正電，D帶負(fù)電，B與C不帶電解析：選BA與B用導(dǎo)線連接后，A、B兩球以及球殼成為一個(gè)大導(dǎo)體，A球表面及球殼的外表面D相當(dāng)于大導(dǎo)體的外表面，B球表面及球殼內(nèi)表面相當(dāng)于大導(dǎo)體的內(nèi)表面，因?yàn)殪o電平衡導(dǎo)體的電荷只分布在外表面上，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。8. (多選)如圖4所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷Q，a、b是金屬板右側(cè)表面的兩點(diǎn)，其中a到Q的距離較小。下列說法中正確的是()圖4A由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面不帶電Ca、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同，但a點(diǎn)的場強(qiáng)比

15、b點(diǎn)的場強(qiáng)小一些Da、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同，但a點(diǎn)的場強(qiáng)比b點(diǎn)的場強(qiáng)大一些解析：選BD金屬板若不接地，右側(cè)表面將有感應(yīng)的負(fù)電荷，左側(cè)表面將有感應(yīng)的等量的正電荷?，F(xiàn)將金屬板左側(cè)表面接地，自由電子通過接地導(dǎo)線移向金屬板左側(cè)表面，達(dá)到靜電平衡時(shí)左側(cè)表面不帶電，而金屬板右側(cè)表面所帶電荷不變，故A錯(cuò)誤，B正確。金屬板接地時(shí)，右側(cè)表面上仍有感應(yīng)負(fù)電荷，而且a點(diǎn)附近的電荷面密度(單位表面積的電荷量)比b點(diǎn)附近的電荷面密度要大些，場強(qiáng)要大些，電場線要密一些，故C錯(cuò)誤，D正確。9.如圖5所示，空心導(dǎo)體上方有一靠近的帶有正電的帶電體。當(dāng)一個(gè)重力不計(jì)的正電荷以速度v水平飛入空心導(dǎo)體內(nèi)時(shí)，

16、電荷將做()圖5A向上偏轉(zhuǎn)的類似平拋運(yùn)動(dòng)B向下偏轉(zhuǎn)的類似平拋運(yùn)動(dòng)C勻速直線運(yùn)動(dòng)D變速直線運(yùn)動(dòng)解析：選C空心導(dǎo)體處在帶正電的帶電體的附近，根據(jù)電場中導(dǎo)體的特點(diǎn)，空心導(dǎo)體起到了靜電屏蔽的作用，使得內(nèi)部電場強(qiáng)度為零，電荷不受電場力的作用，所以做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)正確。10.如圖6所示，有一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷與均勻帶電圓形薄板相距為2d，q到帶電薄板的垂線通過板的圓心。若圖中a點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零，則圖中b點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小是()圖6Akk BkkC0 Dk解析：選Aa點(diǎn)的場強(qiáng)為：EaEqaE板a0，解得：E板aEqak，由對(duì)稱性可知，帶電薄板在b點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為：E板bE板ak，方向由薄板指向b

17、點(diǎn)，點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場的場強(qiáng)為：Eqbk，方向由點(diǎn)電荷指向b點(diǎn)，則b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為：EbEqbE板bkk，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。11.如圖7所示，真空中，帶電荷量分別為Q和Q的點(diǎn)電荷A、B相距為r，則：圖7(1)點(diǎn)電荷A、B在中點(diǎn)O處產(chǎn)生的場強(qiáng)分別為多大？方向如何？(2)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O處的場強(qiáng)為多大？方向如何？(3)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B都為r的O點(diǎn)的場強(qiáng)多大？方向如何？解析：(1)A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)方向相同，均為AB。A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度EAEB。(2)O點(diǎn)的場強(qiáng)為EOEAEB，方向?yàn)锳B。(3)如圖所示，點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場強(qiáng)大小為EAE

18、B2。O點(diǎn)的場強(qiáng)EO2k，方向?yàn)锳B。答案：見解析12.如圖8所示，邊長為L的正方形四個(gè)頂點(diǎn)A、B、C、D處依次放置有點(diǎn)電荷2Q、2Q、Q、2Q，試求正方形的中心O點(diǎn)處的場強(qiáng)。圖8解析：B、D兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)等值反向。A點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EAkkC點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為ECkk A、C兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)方向相反。綜上所述，O點(diǎn)處的場強(qiáng)大小為EEAECk，方向沿OA連線指向A。答案：場強(qiáng)大小為k，方向沿OA連線指向A電場力的性質(zhì)1(多選)用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，由此對(duì)摩擦起電說法正確的是()圖1A兩個(gè)

19、物體摩擦?xí)r，表面粗糙的易失去電子B兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，一定同時(shí)帶上種類及數(shù)量不同的電荷C兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，帶上電荷的種類不同但數(shù)量相等D同一物體與不同種類物體摩擦，該物體的帶電荷種類可能不同解析：選CD兩物體摩擦?xí)r得失電子取決于原子核對(duì)電子的束縛力大小，A錯(cuò)。由于摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子的得失，所以兩物體帶電種類一定不同，數(shù)量相等，B錯(cuò)，C對(duì)。由題中例子不難看出同一物體與不同種類物體摩擦，帶電荷種類可能不同，D對(duì)。2.有一接地的導(dǎo)體球殼，如圖2所示，球心處放一點(diǎn)電荷q，達(dá)到靜電平衡時(shí)，則()圖2Aq的電量變化時(shí)，球殼外電場隨之改變Bq在球殼外產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為零C球殼內(nèi)、外表面的電荷在殼外的合場強(qiáng)

20、為零Dq與球殼內(nèi)表面的電荷在殼外的合場強(qiáng)為零解析：選D當(dāng)導(dǎo)體球殼接地時(shí)，殼內(nèi)電荷在殼外表面所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷流入大地，這時(shí)殼內(nèi)電荷與殼內(nèi)表面的感應(yīng)電荷在殼內(nèi)壁以外(包含導(dǎo)體殼層)任一點(diǎn)的合場強(qiáng)為零。故選項(xiàng)D正確。3.如圖3所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場線，若帶電粒子q(|Q|q|)由a運(yùn)動(dòng)到b，電場力做正功。已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是()圖3A若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbB若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbC若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFbD若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFb解析：選A由于粒子由a運(yùn)動(dòng)到b電場力做正功，可知電場力指

21、向外側(cè)，Q、q為同種電荷；電場線密集的地方電場強(qiáng)度大，由FEq知Fa大，A正確。4(2015山東高考)直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖4。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為()圖4A.，沿y軸正向B.，沿y軸負(fù)向C.，沿y軸正向 D.，沿y軸負(fù)向解析：選B處于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷在G點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)E1k，方向沿y軸負(fù)向；又因?yàn)镚點(diǎn)處場強(qiáng)為零，所以M、N處兩負(fù)點(diǎn)電荷在G點(diǎn)共同產(chǎn)生的場強(qiáng)E2E1k，方向沿y軸正向；根據(jù)對(duì)稱性，M、N處兩負(fù)點(diǎn)電荷在H點(diǎn)共

22、同產(chǎn)生的場強(qiáng)E3E2k，方向沿y軸負(fù)向；將該正點(diǎn)電荷移到G處，該正點(diǎn)電荷在H點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E4k，方向沿y軸正向，所以H點(diǎn)的場強(qiáng)EE3E4，方向沿y軸負(fù)向。5.如圖5所示是檢驗(yàn)帶電體A(上表面)、B(尖端)帶電情況的實(shí)驗(yàn)裝置。則()圖5A帶電體A處比B處電荷密集B帶電體B處比A處電荷密集C驗(yàn)電器的C處做成球形是為了美觀需要D驗(yàn)電器的C處做成球形是為了讓更多電荷分布在C處解析：選B在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置單位面積上分布的電荷量越多，所以帶電體B處比A處電荷密集，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；驗(yàn)電器的C處做成球形是為了使更多的電荷分布在比較尖的箔片上，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6.如圖6所示，帶正電的金屬圓環(huán)豎直

23、放置，A、B是軸線上相對(duì)于圓心的對(duì)稱點(diǎn)。某時(shí)刻一個(gè)電子僅在電場力作用下從A點(diǎn)沿軸線向右運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，此過程中電子運(yùn)動(dòng)的vt圖像不可能是()圖6解析：選D金屬圓環(huán)的圓心處場強(qiáng)E0，軸線上處場強(qiáng)也為0，故圓心到之間某處必然有個(gè)最大場強(qiáng)Em。若A點(diǎn)在Em的右側(cè)，電子由A點(diǎn)沿軸線向右運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)過程中，電子的加速度先減小到0再反向增大，選項(xiàng)B、C可能；若A點(diǎn)在Em的左側(cè)，電子由A點(diǎn)沿軸線向右運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)過程中，電子的加速度先增大再減小到0再反向增大，然后再減小，選項(xiàng)A可能。故選D。7.如圖7所示，在勻強(qiáng)電場中將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，由靜止釋放，帶電小球運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為。

24、不能忽略小球的重力，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為()圖7A唯一值是 B最大值是C最小值是 D最小值是解析：選C由題可知重力的大小、方向是定值，合力的方向已知，帶電小球受到電場力和重力作用，如圖所示，由力的合成和幾何知識(shí)可知，只有當(dāng)電場力F垂直于合力方向時(shí)，電場力F最小，此時(shí)E。8.如圖8所示，把一帶正電小球a穿在光滑絕緣的半圓環(huán)上，欲使該小球靜止在圖示的P位置，需在M、N之間放另一帶電小球b(O點(diǎn)是半圓環(huán)的圓心)，則小球b可能()圖8A帶負(fù)電，放在O點(diǎn) B帶負(fù)電，放在B點(diǎn)C帶正電，放在O點(diǎn) D帶正電，放在B點(diǎn)解析：選B若小球b帶負(fù)電，對(duì)小球a為靜電引力，根據(jù)平衡條件，靜電引力必然與小球a所受重力及沿

25、OP方向的支持力的合力等值、反向，且在同一直線上，故放在B點(diǎn)可能滿足要求，放在O點(diǎn)不能滿足要求，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若小球b帶正電，對(duì)小球a為靜電斥力，根據(jù)平衡條件，靜電斥力必然與小球a所受重力及沿OP方向的支持力的合力等值、反向，且在同一直線上，故放在O、B點(diǎn)不能滿足要求，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。9.如圖9所示，A、B是帶有等量的同種電荷的兩小球(可視為點(diǎn)電荷)，它們的質(zhì)量都是m，它們的懸線長度是L，懸線上端都固定于同一點(diǎn)O，B球懸線豎直且被固定，A球在力的作用下，于偏離B球x的地方靜止，此時(shí)A球受到繩的拉力為F1?，F(xiàn)在保持其他條件不變，用改變A球質(zhì)量的方法，使A球在距B球?yàn)閤處平衡，則此時(shí)A球受到

26、繩的拉力為()圖9AF1 B2F1C4F1 D8F1解析：選DA球受到重力G、B球?qū)球的庫侖力F、繩的拉力F1，如圖所示。由共點(diǎn)力平衡條件知，G、F、F1三力的圖示必然構(gòu)成封閉三角形，由相似三角形得。由此得F1mg，F(xiàn) mg。當(dāng)球在x處平衡時(shí)，同理可得F1mg，F(xiàn) mg。設(shè)A、B兩球的電荷量均為q，由庫侖定律可知F，F(xiàn)。故4，即，m8m。因此F1mg8mg8F1。選項(xiàng)D正確。10. (多選)如圖10所示，在沿水平方向的勻強(qiáng)電場中有a、b兩點(diǎn)，已知a、b兩點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)，但不在同一電場線上，一個(gè)帶電小球在重力和電場力作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，在這一運(yùn)動(dòng)過程中，以下判斷正確的是()圖10A帶電

27、小球的動(dòng)能可能保持不變B帶電小球運(yùn)動(dòng)的軌跡一定是直線C帶電小球做的一定是勻變速運(yùn)動(dòng)D帶電小球在a點(diǎn)的速度可能為零解析：選CD帶電小球由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，重力和電場力不可能平衡，帶電小球的動(dòng)能不可能保持不變，A錯(cuò)。若電場力和重力的合力沿ab連線，且a點(diǎn)速度方向沿ab連線，則帶電小球運(yùn)動(dòng)軌跡是直線，否則是曲線，B錯(cuò)。由于電場力與重力的合力是恒力，所以小球所做運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)，C正確。小球有可能從靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到b，故D正確。11.如圖11所示，一條長為3L的絕緣絲線穿過兩個(gè)質(zhì)量都是m的小金屬環(huán)A和B，將絲線的兩端共同系于天花板上的O點(diǎn)，使金屬環(huán)帶電后，便因排斥而使絲線構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，此時(shí)兩

28、環(huán)恰處于同一水平線上，若不計(jì)環(huán)與絲線間的摩擦，求金屬環(huán)所帶電荷量是多少？圖11解析：小環(huán)A受力如圖所示，受四個(gè)力：重力mg、庫侖力F、絲線兩個(gè)拉力T1和T2相等。則T1sin 60mgT1cos 60T2k解得q 。答案：均為 12如圖12所示，一根光滑絕緣細(xì)桿與水平面成30的角傾斜固定。細(xì)桿的一部分處在電場強(qiáng)度方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度E2104 N/C。在細(xì)桿上套有一個(gè)電荷量為q1.73105 C、質(zhì)量為m3102 kg的小球。現(xiàn)使小球從細(xì)桿的頂端A由靜止開始沿桿滑下，并從B點(diǎn)進(jìn)入電場，小球在電場中滑至最遠(yuǎn)處的C點(diǎn)。已知A、B間距離x10.4 m，g取10 m/s2。求：圖12(1

29、)小球在B點(diǎn)的速度vB。(2)小球進(jìn)入電場后滑行的最大距離x2。(3)小球從A點(diǎn)滑至C點(diǎn)的時(shí)間。解析：(1)小球在AB段滑動(dòng)過程中，由機(jī)械能守恒mgx1sin mvB2可得vB2 m/s。(2)小球進(jìn)入勻強(qiáng)電場后，在電場力和重力的作用下，由牛頓第二定律可得加速度a25 m/s2小球進(jìn)入電場后還能滑行到最遠(yuǎn)處的C點(diǎn)，B、C的距離為x20.4 m。(3)小球從A到B和從B到C的兩段位移中的平均速度分別為vABvBC小球從A到C的平均速度為所以vABvBC1 m/s小球從A點(diǎn)滑到C點(diǎn)時(shí)間t0.8 s。答案：(1)2 m/s(2)0.4 m(3)0.8 s第1章靜電場(時(shí)間：50分鐘滿分：100分)一

30、、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求，全都選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法中，正確的是()A體積大的帶電體一定不是點(diǎn)電荷B當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們間相互作用力的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可看做點(diǎn)電荷C點(diǎn)電荷就是體積足夠小的電荷D點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體解析：選B一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不能以體積大小、電荷量多少而論，要依具體情況而定，只要在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略，即可視為點(diǎn)電荷，故選項(xiàng)B正確。2仔細(xì)觀察下列各圖，屬于防范靜電的是()解析：選

31、A題給四個(gè)圖中，B、C、D均為靜電現(xiàn)象的應(yīng)用，故選項(xiàng)A正確。3(2015浙江高考)如圖1所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對(duì)平行放置。工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬極板中間，則()圖1A乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷B乒乓球受到擾動(dòng)后，會(huì)被吸在左極板上C乒乓球共受到電場力、重力和庫侖力三個(gè)力的作用D用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會(huì)在兩極板間來回碰撞解析：選D兩極板間電場由正極板指向負(fù)極板，鍍鋁乒乓球內(nèi)電子向正極板一側(cè)聚集，故乒乓球的右側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乒乓球受到重力、細(xì)線拉力和電場力三個(gè)力的作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤

32、；乒乓球與任一金屬極板接觸后會(huì)帶上與這一金屬極板同種性質(zhì)的電荷，而相互排斥，不會(huì)吸在金屬極板上，到達(dá)另一側(cè)接觸另一金屬極板時(shí)也會(huì)發(fā)生同樣的現(xiàn)象，所以乒乓球會(huì)在兩極板間來回碰撞，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、D正確。4.如圖2所示，在y軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的A、B兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷Q，在x軸上C點(diǎn)有點(diǎn)電荷Q，且COOD，ADO60。下列判斷正確的是()圖2AO點(diǎn)電場強(qiáng)度為零BD點(diǎn)電場強(qiáng)度不為零C在O到C之間q所受的電場力由OCD在O到C之間q所受的電場力由OC解析：選C電場強(qiáng)度是矢量，其運(yùn)算遵循矢量合成的平行四邊形定則。兩Q在O點(diǎn)的合場強(qiáng)為零，Q在O點(diǎn)的場強(qiáng)向左，O點(diǎn)的合場強(qiáng)向左，A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，兩個(gè)Q和一

33、個(gè)Q在D點(diǎn)的合場強(qiáng)為零，B錯(cuò)誤；兩Q在O到C之間的合場強(qiáng)以及Q在C點(diǎn)右側(cè)的場強(qiáng)都是沿x軸向左，故合場強(qiáng)向左，q在O到C之間所受的電場力由OC，C正確；由C選項(xiàng)的分析可知，O到C之間的合場強(qiáng)方向向左，故q在O到C之間所受的電場力由CO，D錯(cuò)誤。5.如圖3所示，電量為q和q的點(diǎn)電荷分別位于正方體的頂點(diǎn)，正方體范圍內(nèi)電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)有()圖3A體中心、各面中心和各邊中點(diǎn)B體中心和各邊中點(diǎn)C各面中心和各邊中點(diǎn)D體中心和各面中心解析：選D將位于頂點(diǎn)的同種正電荷連線，根據(jù)對(duì)稱性，連線的正中央一點(diǎn)場強(qiáng)為零；同理，將位于頂點(diǎn)的同種負(fù)電荷連線，連線的正中央一點(diǎn)場強(qiáng)也為零。進(jìn)一步可以判斷：體中心和各面中心場強(qiáng)為零

34、。6.如圖4所示，金屬板帶電量為Q，質(zhì)量為m的金屬小球帶電量為q，當(dāng)小球靜止后，懸掛小球的絕緣細(xì)線與豎直方向間的夾角為，小球與金屬板中心O恰好在同一條水平線上，且距離為L。下列說法正確的是()圖4AQ在小球處產(chǎn)生的場強(qiáng)為E1BQ在小球處產(chǎn)生的場強(qiáng)為E1Cq在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為E2Dq在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為E2解析：選BC金屬板不能看做點(diǎn)電荷，在小球處產(chǎn)生的場強(qiáng)不能用E計(jì)算，故A錯(cuò)誤；根據(jù)小球處于平衡得小球受電場力Fmgtan ，由E得：E1，B正確；小球可看做點(diǎn)電荷，在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E2，C正確；根據(jù)牛頓第三定律知金屬板受到小球的電場力大小為Fmgtan ，但金屬板不能看做試探電荷，故不能用E求場強(qiáng)

35、，D錯(cuò)誤。7.如圖5所示，在負(fù)點(diǎn)電荷Q的電場中，a、b兩點(diǎn)位于Q為圓心的同一圓周上，a、c兩點(diǎn)位于同一條電場線上，則以下說法中正確的是()圖5Aa、b兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等B同一檢驗(yàn)電荷在a、b兩點(diǎn)所受電場力相同Ca、c兩點(diǎn)場強(qiáng)大小關(guān)系為EaEcDa、c兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同解析：選AD負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，各點(diǎn)的場強(qiáng)方向都由該點(diǎn)指向場源電荷，a、c兩點(diǎn)在同一條電場線上，因此兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同，即選項(xiàng)D正確；場強(qiáng)大小可以根據(jù)電場線的疏密程度加以判定，由于c處電場線比a處密，故a、c兩點(diǎn)場強(qiáng)大小關(guān)系為EcEa，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處在同一圓周上，電場線疏密程度相同，因此a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，但方向不同，放同一檢驗(yàn)電荷在a、b兩點(diǎn)所受電場力大小相等，方向不同，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。8.如圖6所示的電場中，虛線為某帶電粒子只在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，則()圖6A粒子一定帶正電B粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C粒子在c點(diǎn)加速度一定大于在b點(diǎn)加速度D粒子在電場中c點(diǎn)的速度一定大于在a點(diǎn)的速度解析：選AC曲線運(yùn)動(dòng)的物體，合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè)，由此可知，帶電粒子受到的電場力的方向?yàn)檠刂妶鼍€向左，所以粒子帶正電，A正確；粒子不一定是從a點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，也可能從b點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)