静电场单元测试卷省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

静电场单元测试卷静电场单元测试卷第1页 1：两个半径均：两个半径均为为R小球其球心相距小球其球心相距为为r，分，分别带别带有有电电荷荷q1和和q2，若取，若取（式中（式中k为为静静电电力常量），力常量），则则两个小球两个小球间间相互作用静相互作用静电电力大小力大小F与与F0关系关系为为（）A、F F0 B、F=F0 C、F F0 D、无法确定、无法确定 解答：解答：应该应该依次考依次考虑虑以下几个情况以下几个情况（1）假如）假如“R r”条件成立，条件成立，则则两个两个带电带电小球可小球可视为视为点点电电荷，于是荷，于是应应有：有：F=F0；（2）假如）假如“R r”条件不成立，条件不成立，则则两个两个带电带电小球不能小球不能视为视为点点电电荷，但假如两个小荷，但假如两个小 球是均匀球是均匀带电带电介介质质球（即：球（即：绝缘绝缘体球）而仍可将小球所体球）而仍可将小球所带电带电荷荷视为视为集中于球集中于球 心心处处，于是仍，于是仍应应有：有：F=F0；（3）假如）假如“R r”条件不成立，且两个小球条件不成立，且两个小球为导为导体球而所体球而所带电带电荷荷为为同种同种电电荷，荷，则则将将 因因为为“同种同种电电荷相斥荷相斥”而使得而使得电电荷相距荷相距较远较远，于是，于是应应有：有：F F0；（4）假如）假如“R F0；此例此例应选应选D。小小结结：因：因为为确定静确定静电电力大小力大小库仑库仑定律只适合用于点定律只适合用于点电电荷，所以必荷，所以必须须关注到关注到诸诸如如 “R r条件是否成立条件是否成立”、“小球材料是否小球材料是否为导为导体体”、“两球所两球所带电带电荷性荷性质质是是 否相同否相同”等很多原因方能最等很多原因方能最终终做出判断。做出判断。第2页ABL图11-1 2：如：如图图11-1所表示，光滑所表示，光滑绝缘绝缘水平面上有两个可水平面上有两个可视为视为点点电电荷荷带电带电小球小球A、B，两球相距两球相距为为L，分，分别带别带有有电电荷荷4Q和和-Q，今取另一个，今取另一个带电带电小球小球C，则则：小球：小球C带带何种何种 电电、带带多少多少电电、放置在何、放置在何处处方能方能够够使得三个小球均使得三个小球均处处于静止？于静止？解答：解答：对应对应分析分析应应依次把握以下关依次把握以下关键键点来点来进进行，即行，即（1）某一个）某一个带电带电小球静止在光滑小球静止在光滑绝缘绝缘水平面上水平面上时时，其重，其重 力与水平面支持力平衡，另两个力与水平面支持力平衡，另两个带电带电小球所施加小球所施加 静静电电力平衡，所以力平衡，所以带电带电小球小球C必必须须放置在小球放置在小球A、B连线连线、或、或连线连线延延长线长线上。上。（2）带电带电小球小球C不能放在小球不能放在小球A、B之之间间，不然小球，不然小球A、B对对其施加静其施加静电电力同方向力同方向 而不能平衡。而不能平衡。（3）带电带电小球小球C不能放在小球不能放在小球A、B连线连线延延长线长线上上A球左球左侧侧，不然小球，不然小球A对对其施其施 加静加静电电力将大于小球力将大于小球B对对其施加静其施加静电电力而不能平衡。力而不能平衡。（4）带电带电小球小球C只能放在小球只能放在小球A、B连线连线延延长线长线上上B球右球右侧侧，且只能，且只能带带正正电电荷，荷，设设小球小球C带电带电量量为为q，放置在，放置在B球右球右侧侧距距B球球为为x处处，则则由由由此解得由此解得 所以，小球所以，小球C应带应带正正电电、带带点量点量应为应为4Q、应应放置在小球放置在小球A、B连线连线延延长线长线上上B球外球外侧侧距距B球球L处处。第3页ABmP图11-2 3：如：如图图11-2所表示，水平放置平行所表示，水平放置平行导导体板体板A、B带带有等量异种有等量异种电电荷，在两板荷，在两板间间形成形成场场强强为为E匀匀强强电场电场，带带正正电电荷荷导导体板体板A接地，接地，质质量量为为m带电带电粒子恰能在两粒子恰能在两板中板中间间P点点处处保持静止，保持静止，则则 （）A、粒子、粒子带带正正电电荷荷B、电场电场中中P点点电势电势C、若把、若把B板略向上移板略向上移动动，则则粒子将向下运粒子将向下运动动D、若把、若把B板略向上移板略向上移动动，则则粒子将向上运粒子将向上运动动解答：解答：粒子之所以能粒子之所以能够够保持静止，是因保持静止，是因为为受到方向受到方向竖竖直向上直向上电场电场力与其重力平衡，力与其重力平衡，所以可知：粒子所以可知：粒子带带正正电电；另外依据；另外依据可求得可求得所以所以选项选项A正确。正确。因因为为A板接地，故板接地，故A板板电势电势又因又因为电场为电场方向方向竖竖直向上，故直向上，故P点点电势电势所以所以选项选项B错误错误。因因为为B板向上移板向上移动时动时两板两板电电荷荷总总量及其分布均不改量及其分布均不改变变，两板，两板间电场间电场强强度保持不度保持不变变，粒子所受粒子所受电场电场力保持不力保持不变变，所以粒子将仍保持静止。，所以粒子将仍保持静止。选项选项C、D均均错误错误。所以，所以，此例此例应选应选A。第4页abcABC图11-34：如如图图11-3所表示，虚所表示，虚线线a、b、c是某一平面截得静是某一平面截得静电场电场等等势势面所得到等面所得到等势线势线，相相邻邻等等势线间电势势线间电势差相等。差相等。带负电带负电粒子粒子仅仅在在电场电场力作用下在力作用下在电场电场中运中运动动，其，其轨轨迹迹为图为图中中实线实线，与等，与等势线势线a、b、c分分别别交于交于A、B、C三点，三点，则则 （）A、A点点电势电势比比B点低点低B、B点点场场强强比比C点小点小C、粒子从、粒子从A点向点向C点运点运动动 D、粒子在、粒子在C点点时动时动能最大能最大abcABC图图11-3/解答：解答：因因为为粒子受到粒子受到电场电场力方向必与等力方向必与等势线势线垂直，考垂直，考虑虑到粒子到粒子带带负电负电，同，同时时考考虑虑到到轨轨迹弯曲情况，所以：在迹弯曲情况，所以：在A、B、C三点中，三点中，A点点电势电势最低；粒子在最低；粒子在A、B、C三点三点处处所受所受电场电场力方向力方向应应如如图图11-3/所所示；粒子可能从示；粒子可能从A点向着点向着C点作加速运点作加速运动动，也可能从，也可能从C点向着点向着A点作点作减速运减速运动动。由此知：。由此知：应选应选A、D。第5页5：如如图图11-4所表示，点所表示，点O、M、N是匀是匀强强电场电场中等腰直角三角形中等腰直角三角形顶顶点，其直角点，其直角边边边长为边长为OM=ON=2cm，O、M、N三点三点电势电势分分别别是是 10V、15V、20V，则电场则电场强强度度最小最小值值是多大？是多大？解答：解答：当当电场线电场线与与O、M、N三点所在平面平行三点所在平面平行时时，电场电场强强度将取得最小度将取得最小值值。取。取O与与N连线连线中点中点P，连连接接M、P两点，两点，则电场则电场强强度方向与度方向与M、P连线连线垂直，如垂直，如图图11-4/所表示。所表示。由此不由此不难计难计算出算出电场电场强强度最小度最小值值E。由。由OMN图图11-4/PEQ而而 于是可解得：于是可解得：电场电场强强度最小度最小值为值为V/mOMN2cm2cm图图11-4小结：小结：注意到符合题意场强方向判断以及相同形特征利用。注意到符合题意场强方向判断以及相同形特征利用。第6页6：真空中两个静止点真空中两个静止点电电荷相距荷相距10cm.时时其其间间相互作用力大小相互作用力大小为为9104N，将它，将它们们合在一起合在一起时时成成为为一个一个带电带电量量为为3108C点点电电荷。荷。问问原来两个点原来两个点电电荷荷带电带电量各量各为为多少？多少？关于上述关于上述问题问题，某同学求解以下：，某同学求解以下：依据依据电电荷守恒定律有：荷守恒定律有：以以 代入代入式得：式得：解得解得根号中数根号中数值值小于小于0，经检验经检验运算无运算无误误。（1）试试指出指出该该同学上述解答同学上述解答过过程中存在程中存在问题问题；（2）给给出正确解答。出正确解答。依据库仑定律：依据库仑定律：第7页解答解答：（：（1）实际实际上两个点上两个点电电荷荷带带是异种是异种电电荷，而荷，而该该同学在上述解答中没有考同学在上述解答中没有考虑虑到到 这这一点，因而出一点，因而出现现了了“根号中数根号中数值值小于小于0”问题问题。（2）假）假设设两个点两个点电电荷荷带带有同种有同种电电，在此假，在此假设设基基础础上上应应有与上述同学解答有与上述同学解答过过程，当程，当 出出现现所所谓谓“根号中数根号中数值值小于零小于零”情况后，情况后，则则可判断：上述假可判断：上述假设设不成立，不成立，实际实际上上 两个点两个点电电荷荷带带有异种有异种电电，设设其其绝对值绝对值分分别为别为q1、q2，于是可由，于是可由而解得：而解得：小结：此例是上海试题。试题所给出该同学解答实际上是建立在“两个点 电荷带有同种电”假设基础之上，而出现“根号中数值小于零”问题则意味 着假设不成立，这么才能在确认了“两个点电荷带有异种电”基础上给出正 确解答如上。第8页图图11-5图图11-5/BT0F0mg（a）BTFmBg（b）7：如如图图11-5所表示，所表示，带电带电小球小球A、B电电荷分荷分别为别为QA、QB，OA=OB，都用，都用长为长为L丝线悬丝线悬挂在挂在O点。静止点。静止时时A、B相距相距为为d。为为使平衡使平衡时时AB间间距离减距离减为为d/2，可采取以，可采取以下哪些方法下哪些方法 （）A、将小球、将小球A、B质质量都增加到原来量都增加到原来2 2倍倍B、将小球、将小球B质质量增加到原来量增加到原来8倍倍C、将小球、将小球A、B电电量都减量都减为为二分之一二分之一D、将小球、将小球A、B电电量都减量都减为为二分之一，同二分之一，同时时将小球将小球B质质量增量增为为2倍倍 解答：解答：在在A、B相距相距为为d和和d/2时时取小球取小球B为为研究研究对对象，象，其受力情况分其受力情况分别别如如图图11-5/中（中（a）、（）、（b）所表示。因）所表示。因为为小球小球B所受重力所受重力mg、静、静电电斥力斥力F0、线线拉力拉力T0作用作用线线分分别别与与图图11-10中中OA、AB、BO三三边边平行，且小球平行，且小球B在在这这三个力三个力作用下作用下处处于平衡状于平衡状态态，所以，所以这这三个力所三个力所组组成成“力三角形力三角形”与与图图11-10中中OAB相同相同.第9页于是于是 同理可得同理可得 而而A、B相距相距为为d和和d/2时时，小球，小球B所受静所受静电电斥力大小分斥力大小分别为别为 这这么，么，对对照四个照四个选项选项分分别别有有选项选项重力改变情况静电斥力改变情况百分比关系改变情况判断判断AmBg=2mgF=4F0(2mg/L)(8F0/d)错错BmBg=8mgF=4F0(8mg/L)=(8F0/d)对对CmBg=mgF=F0(mg/L)(2F0/d)错错DmBg=2mgF=F0(2mg/L)=(2F0/d)对对所以，此例所以，此例应选应选B、D。小小结结：这这是静是静电场电场相关知相关知识识与平衡知与平衡知识结识结合而命制合而命制习题习题，解答中，解答中应应注意到平衡注意到平衡问题问题 分析方法。分析方法。第10页图图11-68：如如图图11-6所表示，所表示，带带正正电电Q点点电电荷固定在真空中，荷固定在真空中，质质量量为为m、带电带电量量为为q粒子在其附近作周期粒子在其附近作周期为为T匀速匀速圆圆周运周运动动，微粒重力不能忽略，微粒重力不能忽略，则则（1）判断粒子）判断粒子带电带电性性质质；（2）求粒子求粒子轨轨道平面与固定点道平面与固定点电电荷之荷之间间距离。距离。解答：解答：（1）粒子）粒子带负电带负电。这这么，固定、么，固定、带带正正电电点点电电荷荷对对其施加静其施加静电电引力引力竖竖 直分力平衡粒子重力，而水平分离直分力平衡粒子重力，而水平分离则则提供粒子做提供粒子做圆圆周运周运动动向心力。向心力。（2）粒子）粒子轨轨迹在水平面内，且迹在水平面内，且圆圆心心O必在固定点必在固定点电电荷正下方。荷正下方。设轨设轨道半径道半径为为R,圆圆心心O点与固定点点与固定点电电荷相距荷相距为为H，于是有，于是有 由此解得由此解得 小小结结：此例中所求得此例中所求得“T与与H间间关系关系”以及以及“粒子粒子轨轨道半径道半径R取取值值”等等问题问题，有，有兴兴趣趣 同学能同学能够够作深入深入探究。作深入深入探究。第11页9：如如图图11-7所表示，相距所表示，相距为为d，水平放置平行金属板，水平放置平行金属板a、b，其，其电电容容为为C，a板接地且板接地且中央有小孔，开始中央有小孔，开始时时两板均不两板均不带电带电，现现将将带电带电量量为为q，质质量量为为m液滴，一滴一滴地液滴，一滴一滴地从小孔正上方从小孔正上方h高高处处无初速滴下，无初速滴下，竖竖直落向直落向b板，抵达板，抵达b板后板后电电荷全部荷全部传给传给b板，板，则则（1）第几滴液滴在）第几滴液滴在a、b板之板之间间作匀速直作匀速直线线运运动动？（2）能）能够够抵达抵达b板液滴不会超出多少滴？板液滴不会超出多少滴？解答解答：（：（1）由）由hab图图11-7即可求得即可求得（2）由）由即可求得即可求得小小结结：同学同学们课们课后后尝试尝试着解着解释释上述两个方程。上述两个方程。第12页10：如如图图11-8所表示，所表示，质质量量为为m，带电带电量量为为q粒子，以初速度粒子，以初速度v0从从A点点竖竖直向上直向上射入水平方向匀射入水平方向匀强强电场电场中，粒子中，粒子经过电场经过电场中中B点点时时，速率，速率vB=2v0，方向与，方向与电场电场方方向一致，向一致，则则A、B两点两点电势电势差差为为多少？多少？解答解答：粒子沿：粒子沿竖竖直方向分运直方向分运动实际动实际上是上是竖竖直上抛运直上抛运动动，于是于是图图11-8ABv0vB由由动动能定理得能定理得考考虑虑到到于是解得：于是解得：A、B两点两点电势电势差差为为小小结结：注意到运注意到运动动分解和分解和动动能定理利用。能定理利用。第13页