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【课程标准内容及要求】 1.通
,了解静
象。能用原子
构模型
过实验
电现
结
和
荷
电
守恒的知
分析静
象。
识
电现
2.知道点
荷模型。知道两个点
荷
相互作用的
电
电
间
规
律。体会探究
定律
程中的科学思想和方法。
库仑
过
3.知道
是一种物
。了解
电场
质
电
度,体会用物理量之比定
新物理量的方法。会用
描述
。
场强
义
电场线
电场4.了解生
生活中关于静
的利用与防
。
产
电
护
5.知道静
中的
荷具有
能。了解
电场
电
电势
电势
能、
和
差的含
。
电势
电势
义6.知道匀
中
差与
度的关系。
强电场
电势
电场强
7.能分析
粒子在
中的运
情况,能解
相关的物理
象。
带电
电场
动
释
现
8.
察常
容器,了解
观
见电
容器的
容,察
容器的充、放
象。能
例
明
容器的
用
电
电
观
电
电现
举
说
电
应
。学生实验
十:
察
容器的充、放
象。
观
电
电现
第1 讲 电场力的性质
一、电荷 电荷守恒定律
1.元电荷、点电荷
(1)元电荷:e=1.60×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
(2)点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、
大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体可
以看作带电的点,叫作点电荷。点电荷是理想化模型。
2.电荷守恒定律
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或
者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电。
(3)带电实质:物体得失电子。
(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,接触后再分
开,二者带等量同种电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷
再平分。
【自测1】 疫情期间,我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播,体现了“人人为我、
1
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我为人人”的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝
缘材料做成的带有静电的超细纤维布,它能阻隔几微米的病毒,这种静电的阻隔
作用属于( )
图1
A.尖端放电
B.静电屏蔽
C.静电感应和静电吸附
D.静电感应和静电屏蔽
答案 C
二、库仑定律
1.内容
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它
们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2.表达式
F=k,式中k=9.0
×
10
9 N· m2/C2,叫做静电力常量。
3.适用条件
真空中的静止点电荷。
(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式。
(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。
4.库仑力的方向
由相互作用的两个带电体决定,即同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
三、电场、电场强度
1.电场
(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
2.电场强度
(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值。
(2)定义式:E=;单位:N/C 或V/m。
(3)矢量性:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。
2
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3.点电荷的电场:真空中距场源电荷Q 为r 处的场强大小为E=k。
【自测2】 关于电场强度,下列说法中正确的是( )
A.若在电场中的某点不放试探电荷,则该点的电场强度为0
B.真空中点电荷的电场强度公式E=k 表明,点电荷周围某点电场强度的大小,与
该点到场源电荷距离r 的二次方成反比,在r 减半的位置上,电场强度变为原来
的4 倍
C.电场强度公式E=表明,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q 成反比,若q
减半,则该处的电场强度变为原来的2 倍
D.匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
答案 B
四、电场线的特点
1.电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。
2.同一电场的电场线在电场中不相交。
3.在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线
较疏。
命题点一 库仑定律的理解和应用
1.库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用。
2.对于两个均匀带电绝缘球体,可将其视为电荷集中在球心的点电荷,r 为球心间
的距离。
3.对于两个带电金属球,要考虑表面电荷的重新分布,如图2 所示。
图2
(1)同种电荷:F<k;(2)异种电荷:F>k。
4.不能根据公式错误地认为r→0 时,库仑力F→∞,因为当r →0 时,两个带电体
已不能看成点电荷了。
【例1】 如图3 所示,用两根长均为0.3 m 的轻质绝缘细线M、N 把带电小球甲悬
挂在水平天花板上,两线之间的夹角为θ=60°。小球甲电荷量2.0×10-6 C、质量
0.1 kg,沿N 延长线距甲0.3 m 处的水平地面上固定有一带等量同种电荷的小球
乙。开始整个装置处于静止状态,小球甲、乙均可视为点电荷,静电力常量k=
3
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9×109 N·m2/C2,重力加速度取10 m/s2。某时刻剪断线N,则( )
图3
A.剪断线N 前,N 上拉力大小为 N
B.剪断线N 前,N 上拉力大小为 N
C.剪断线N 后,小球甲仍在原位置静止
D.剪断线N 后,小球甲移动很小一段距离内电势能减小
答案 A
解析 剪断细线N 前,小球甲、乙之
的
力
间
库仑
F=k=0.4 N,小球甲受力分析
对
根据平衡条件有FMcos 60°=FNcos 60°+F 库cos 60°,FMsin 60°+FNsin 60°+F 库
sin 60°=mg,立解得
联
FM= N,FN= N,A 正确,B
;剪断
错误
线N 后,甲会向下
,
力做
功,
能增大,
摆
电场
负
则电势
C、D
。
错误
【针对训练1】 如图4 所示,在边长为l 的正方形的每个顶点都放置一个点电荷,
其中a 和b 电荷量均为+q,c 和d 电荷量均为-q。则a 电荷受到的其他三个电荷
的静电力的合力大小是( )
图4
A.0
B.
C.
D.
答案 D
解析 a 和b
荷量
+
电
为
q,c 和d
荷量
-
电
为
q,则c、d
荷
电
对a
荷的
力
电
库仑
为
引力,b
荷
电
对a
荷的
力
斥力。根据
定律,
电
库仑
为
库仑
|Fca|=;|Fba|=|Fda|=k;根
据力的合成法
,
则
a
荷所受的
力大小
电
电场
为F=,故A、B、C
,
错误
D 正确。
命题点二 库仑力作用下的平衡和变速运动
1.解题思路
(1)平衡问题,其解题思路与力学中的平衡问题一样,只是在原来受力的基础上多
了库仑力,具体步骤如下:
4
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(2)变速运动:若物体在包含库仑力作用下,做变速运动时,是非平衡状态,要用牛
顿第二定律分析,当涉及多个带电体时,常用整体与隔离法。
2.特别提醒
注意库仑力的方向:同性相斥,异性相吸,沿两电荷连线方向。
【例2】 如图5 所示,在真空中光滑绝缘的水平面上有三个相同的不带电的小球,
小球之间由三根完全相同的轻弹簧连接构成等边三角形,弹簧处于原长l0,若让
每个小球带上相同的电荷量q,小球可沿所在角的角平分线运动,当三角形的面
积增大到原来的4 倍时小球的加速度均为零,弹簧是绝缘体且劲度系数相同,真
空中的静电力常量为k,则弹簧的劲度系数为( )
图5
A.
B.
C.
D.
答案 D
解析
簧的
度系数
设弹
劲
为k′,三角形的面
增大
原来的四倍,
三角形每
积
为
则
边
增大
原来的两倍,即每根
簧伸
量均
边长
为
弹
长
为l0,此位置每个
小球受力平
带电
衡,有=k′l0,得k′=,故选项D 正确。
【针对训练2】 (2021·山
南市二模
东济
)如图6 所示,真空中两个带等量正电的点
电荷分别固定P、Q 两点,O 为P、Q 的中点,MO 垂直P、Q 连线,a 点位于P、Q 连
线上,b 点位于连线的中垂线MO 上,下列说法正确的是( )
图6
A.若将一电子从a 点由静止释放,则电子做往复运动
5
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B.若将一电子从b 点由静止释放,则电子做往复运动
C.若一质子从O 点以某一初速度沿OM 运动,质子可能回到原处
D.若一质子从b 点以某一初速度垂直纸面向里运动,质子可能回到原处
答案 B
解析 等量同种
荷
的中点
电
连线
电场为0,向两
逐
增大,中垂
上的
由
边
渐
线
电场
O 点向外,先增大后减小,若将一
子从
电
a 点由静止
放,子受力指向
释
电
P,向P
点运
,
动A
;若将一
子从
错误
电
b 点由静止
放,子受力指向
释
电
O 点,子先做加
电
速运
,
动过O 点后做减速运
,子
将做往复运
,
动电
终
动B 正确;若一
子从
质
O 点以
某一初速度沿OM 运
,子受力向外,不可能回到原
,
动质
处C
;若一
子从
错误
质
b
点以某一初速度垂直
面向里运
,子做速度增大的曲
运
,回不到原点,
纸
动质
线
动
D
。
错误
命题点三 电场强度的理解和计算
点电荷电场强度的叠加及计算
1.电场强度的性质
(1)矢量性:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。
(2)唯一性:电场中某一点的电场强度E 是唯一的,它的大小和方向与放入该点的
电荷q 无关,它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置。
(3)叠加性:如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的场强是
各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。
2.等量同种和异种点电荷的电场强度
比较项目
等量异种点电荷
等量同种点电荷
电场线的分布图
连线中点O 处的电场强度
连线上O 点电场强度最
小,指向负电荷一方
为零
连线上的电场强度大小(从
左到右)
沿连线先变小,再变大
沿连线先变小,再变大
沿连线的中垂线由O 点向
外电场强度大小
O 点最大,向外逐渐变小
O 点最小,向外先变大后
变小
关于O 点对称的A 与A′,B
与B′的电场强度
等大同向
等大反向
6
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【真题示例3】 (2021·湖南卷,4)如图7,在(a,0)位置放置电荷量为q 的正点电荷,
在(0,a)位置放置电荷量为q 的负点电荷,在距P(a,a)为a 的某点处放置正点电
荷Q,使得P 点的电场强度为零。则Q 的位置及电荷量分别为 ( )
图7
A.(0,2a),q
B.(0,2a),2q
C.(2a,0),q
D.(2a,0),2q
答案 B
解析 (a,0)和(0,a)两点
的
荷量
处
电
为q 的点
荷在
电
P 点
生的
产
电场
度的矢量和
强
E=,方向如
所示
图
[由点(a,a)指
向点(0,2a)],因在距P 点为a 的某点
放置的正点
荷
处
电
Q,
使得P 点
度
零,此正
荷
电场强
为
电
Q
位于
应
(0,2a)点,且电
荷量Q
足=,解得
满
Q=2q,B 正确。
非点电荷电场强度的叠加及计算
1.等效法
在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。
例如:一个点电荷+q 与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个异种点电
荷形成的电场,如图8 甲、乙所示。
图8
【例4】 一无限大接地导体板MN 前面放有一点电荷+Q,它们在周围产生的电场
可看作是在没有导体板MN 存在的情况下,由点电荷+Q 与其像电荷-Q 共同激
发产生的。像电荷-Q 的位置就是把导体板当作平面镜时,电荷+Q 在此镜中的
像点位置。如图9 所示,已知+Q 所在位置P 点到金属板MN 的距离为L,a 为OP
的中点,abcd 是边长为L 的正方形,其中ab 边平行于MN。则( )
7
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图9
A.a 点的电场强度大小为E=4k
B.a 点的电场强度大小大于b 点的电场强度大小
C.b 点的电场强度和c 点的电场强度相同
D.一正点电荷从a 点经b、c 运动到d 点的过程中电势能的变化量为零
答案 B
解析 由
意可知,点
荷+
题
电
Q 和金属板MN 周
空
围
间
与等量异种点
荷
生的
等效,所以
电场
电
产
电场
a 点的电
度
场强
E=k+k=,A
;等
错误
量异种点
荷周
的
电
围
电
分布如
所示,由
可知
场线
图
图
Ea>Eb,B 正确;中
图
b、c
两点的
方向不同,
场强
C
;由于
错误
a 点的
大于
电势
d
点的
,所以一正点
荷从
电势
电
a 点经b、c 运
到
动
d 点的
程中
力做正功,
过
电场
电
荷的
能减小,
电势
D
。
错误
2.对称法
利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,使复杂电场的叠加计
算问题大为简化。
例如:如图10 所示,均匀带电的球壳在O 点产生的电场强度,等效为弧BC 产生
的电场强度,弧BC 产生的电场强度方向,又等效为弧的中点M 在O 点产生的电
场强度方向。
图10
【例5】 一半径为R 的绝缘球体上均匀分布着电荷量为Q 的正电荷,以球心为原
点O 建立坐标系,如图11 所示,在x=3R 的D 点有一电荷量为q 的固定点电荷,
已知在x=2R 的C 点电场强度为零,静电力常量为k。则下列说法正确的是( )
8
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图11
A.q<0
B.O 点电场强度为零
C.F 点电场强度大小为
D.从B 点到D 点,电势先升高后降低
答案 C
解析 因为C 点
度
零,故
电场强
为
q>0,故A
;均匀
球体在球
选项错误
带电绝缘
心O
生的
度
零,即
处产
电场强
为
O 点的
度源自
电场强
q
生的
产
电场EO=,故B 选
;均匀
球体在其周
形成的
具
项错误
带电绝缘
围
电场
有
称性,因此均匀
对
带电绝缘
球体在C 点与F 点
生的
度大小相等,方向相反,即
产
电场强
EC=EF,又因
在
为
C
点合
度
零,有
电场强
为
则
EC=,在F 点合
度
电场强
为EF=+=,故C
正确;
选项
C
点
度
零,从
处电场强
为
则
B 到C,
向右,从
电场线
C 到D,
向左,故从
电场线
B 点
到D 点,
先降低后升高,故
电势
D
。
选项错误
3.填补法
将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板,或将半球面补全为球面,
从而化难为易、事半功倍。
【例6】 已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零,电势处处相等。如图12 所示,
正电荷均匀分布在半球面上,Ox 为通过半球顶点与球心O 的轴线,A、B 为轴上
的点,且AO=OB,则下列判断正确的是( )
图12
A.A、B 两点的电势相等
B.A、B 两点的电场强度不相同
C.点电荷从A 点移动到B 点,电场力一定做正功
D.同一个负电荷放在B 点比放在A 点的电势能大
答案 D
解析 根据
的叠加原理可知,
电场
x
上
方向向右,
轴
电场线
则A 点的
高于
电势
B
9
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点的
,故
电势
A
;将半球壳
成一个完整的球壳,且
均匀,左、右半球
错误
补
带电
设
在A 点
生的
大小分
产
场强
别为E1和E2。由
知,均匀
球壳内部
度
题
带电
电场强
处处
零,
知
为
则
E1=E2。根据
称性可知,左、右半球在
对
B 点
生的
大小分
产
场强
别为
E2和E1,且 E1=E2。在
示
中,
则
图
电场
A 的
大小
场强
为E1,方向向右,B 的
大
场强
小为E2,方向向右,所以A 点的
度与
电场强
B 点的
度相同,故
电场强
B
;点
错误
电
荷从A 点移到B 点,
降低,由于点
荷的
性未知,
力不一定做正功,
电势
电
电
则电场
故C
;
错误
A 点的
高于
电势
B 点的
,根据
荷在
高
能小,在
电势
负电
电势
处电势
电
低
能大,知同一个
荷放在
势
处电势
负电
B 点比放在A 点的
能大,故
电势
D 正确。
对点练1 库仑定律的理解和应用
1.法国科学家库仑精心设计了一种测量仪器叫库仑扭秤,他用此装置找到了电荷
间相互作用的规律,总结出了库仑定律。库仑扭秤能研究微小的库仑力,它在设
计时应用的最主要物理学思想方法为( )
图1
A.等效替代法
B.微小量放大法
C.微元法
D.理想模型法
答案 B
解析 等效替代法是指研究中很
直接揭示物理本
,而采用与之相似或有共同
难
质
特征的等效
象来替代的方法,故
现
A
;
扭称
中,两小球之
的
错误
库仑
实验
间
库仑
力将小球推开,将
上端的
,使小球回到原来位置,
的扭力矩等
悬丝
悬钮转动
悬丝
于
力
小球的力矩,
力的力臂
于
的力臂,微小的
力就被放
库仑
对
库仑
远长
悬钮
库仑
大,故B 正确;微元法指
理
,从事物的小部分分析,而解决事物整体目
处
问题时
进
的,C
;理想模型法是通
建立模型来揭示原型的形
、特征和本
的方法,
错误
过
态
质
忽略一些次要因素,抓住主要因素,D
。
错误
2.3 个相同的金属小球1、2、3 分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球
的直径。球1 的带电荷量为q,球2 的带电荷量为nq(n>0),球3 不带电且离球1
10
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和球2 很远,此时球1、2 之间作用力的大小为F。现使球3 先与球2 接触,再与球
1 接触,然后将球3 移至远处,此时1、2 之间作用力的大小仍为F,方向不变。由
此可知( )
A.n=3
B.n=4
C.n=5
D.n=6
答案 D
解析 由于各球之
的距离
大于小球的直径,
小球可
点
荷。
球
间
远
带电
视为
电
设
1
和球2 之
的距离
间
为r,
接触前球
则
1、2 之
的作用力
间
F=k=nk①
由于3 个小球相同,球3 先后与球2、1 接触后的
荷量
化
下表。
电
变
见
球1
球2
球3
接触前
q
nq
0
球3 与球2 接触后
q
球3 与球1 接触后
接触后球1、2 之
的作用力
间
F′=k②
又由
意知
题
F=F′③
立
联
①②③式,解得n=6,D 正确。
对点练2 库仑力作用下的平衡和变速运动
3.(2021·重
模
庆
拟)如图2 所示,长度为3L 的不可伸长的绝缘轻绳,穿过中心有孔
的两个完全相同的带电小球P 和Q,悬挂于天花板上的O 点,两球静止时的位置
将轻绳分成长度相等的三段,O、P、Q 处于等边三角形的三个顶点上,已知两小球
的质量均为m,静电力常量为k,重力加速度为g,不计轻绳与球孔之间的摩擦,则
小球所带的电荷量为( )
图2
A.L
B.L
C.L
D.L
答案 C
解析
任一小球
行受力分析,受到重力和
对
进
P、Q
的
力,有
斜
和
间
库仑
还
倾
轻绳
水平
的拉力,由
意
轻绳
题
可知,斜
与水平方向的
角
倾
轻绳
夹
为60°,
上的拉力
轻绳
11
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大小
相等,拉力大小
处处
设
为F,由平衡条件得,直方向上有
竖
Fsin 60°=mg,水
平方向上有F+Fcos 60°=k,
立解得
联
q=L,C
正确。
选项
4.(2021·泰州模拟)如图3 所示,由粗糙的水平杆AO 与光滑的竖直杆BO 组成的
绝缘直角支架,在AO 杆、BO 杆上套有带正电的小球P、Q,两个小球恰能在某一
位置平衡。现将P 缓慢地向右移动一小段距离,两球再次达到平衡。若小球所带
电荷量不变,与移动前相比( )
图3
A.杆AO 对P 的弹力减小
B.杆BO 对Q 的弹力减小
C.P、Q 之间的库仑力增大
D.杆AO 对P 的摩擦力增大
答案 B
解析
小球
设
Q 所受
力方向与
直杆
的
角
库仑
竖
间
夹
为θ,取
小球Q
研究
象,受重力、
力和
力平衡,
为
对
弹
库仑
P
慢地向
缓
右移
一小段距离,若
动
P、Q
的距离不
,
力不
,由
间
变则库仑
变
于
力与
直方向的
角
小,如
所示,
力
库仑
竖
夹
变
图
则库仑
F 的竖
直分量Fcos θ 大于重力,故P、Q
距离
大,
间
变
则F
小,在水
变
平方向有Fsin θ=FNQ,F
小,
变
sin θ
小,所以
变
FNQ
小,即杆
变
BO 对Q 的
力减
弹
小,故B 正确,C
;取
错误
P、Q 整体
研究
象,
为
对
则FfP=FNQ,FNP=(mP+mQ)g,结
合A、B
分析可知,杆
选项
AO 对P 的摩擦力减小,杆AO 对P 的
力不
,故
弹
变
A、
D
。
错误
对点练3 电场强度的理解和计算
5.在如图4 所示的四种电场中,分别标记有a、b 两点。其中a、b 两点电场强度大
小相等、方向相反的是( )
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图4
A.甲图中与点电荷等距的a、b 两点
B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点
C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b 两点
D.丁图中非匀强电场中的a、b 两点
答案 C
解析 甲
中与点
荷等距的
图
电
a、b 两点,
度大小相同,方向不相反,故
电场强
A
;乙
,根据
的疏密及
称性可判断,
错误对
图
电场线
对
a、b 两点的
度大小相等
电场强
、
方向相同,故B
;丙
中两等量同种点
荷
的中垂
上与
等距的
错误
图
电
连线
线
连线
a、
b 两点,
度大小相同,方向相反,故
电场强
C 正确;丁
,根据
的疏密可
对
图
电场线
判断,b 点的
度大于
电场强
a 点的
度,故
电场强
D
。
错误
6.在电场强度大小为E 的匀强电场中A、B、C 三个点构成等边三角形。在B、C 两
点各放一个等量的正点电荷,A 点的电场强度刚好为零。若把B 点的正电荷换成
等量的负点电荷,则A 点的电场强度大小为( )
图5
A.E
B.E
C.E
D.E
答案 D
解析 根据点
荷的
度公式
电
电场强
E=k 可知,B、C
所放正
荷在
处
电
A
的
处
电场
度大小相等,
强
设为E1,两
荷的合
度
直向上,由于
电
电场强
竖
A 点的
度
电场强
刚
好
零,故匀
直向下,
足
为
强电场竖
满
2E1cos 30°=E;若把B 点的正
荷
成等量
电
换
13
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的
点
荷,
两
荷的合
度大小等于
负
电
则
电
电场强
E1,方向水平向左,与匀
叠
强电场
加后,A 点的
度大小
电场强
为E′=,
立可解得
联
E′=E。故D 正确。
7.如图6,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、
b 为圆环水平直径上的两个点,c、d 为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均
相等。则下列说法错误的是( )
图6
A.a、b 两点的电场强度相等
B.a、b 两点的电势相等
C.c、d 两点的电场强度相等
D.c、d 两点的电势相等
答案 D
解析 沿
直方向将
分割成无
个小段,关于水平直径
称的两小段构成等
竖
圆环
穷
对
量异种点
荷模型,在等量异种点
荷的垂直平分
上各点
度方向由正点
电
电
线
电场强
荷指向
点
荷,根据
称性可知
电
负
电
对
a、b 两点的
度相等,
电场强
A
正确;取无
项
零,在等量异种点
荷的垂直平分
上各点
均
零,故
穷远处电势为
电
线
电势
为
a、b 两
点的
相等,
电势
B
正确;沿水平方向将
分割成无
个小段,关于
项
圆环
穷
竖直直径
称的两小段构成等量同种点
荷模型,在等量同种点
荷的垂直平分
上各点
对
电
电
线
度方向垂直于
,根据
称性可知
电场强
连线
对
c、d 两点的
度相等,
电场强
C
正确;
项
在等量异种点
荷模型中,距离正点
荷近的点
高,故
电
电
电势
φc>φd,D
。
项错误
8.如图7 所示,一个均匀带电球体所带电荷量为Q,在球外A 点放置一个电荷量
为q 的检验电荷,A 点到球心O 的距离为r。可以证明,检验电荷受到的带电球体
对它的电场力大小为F=,其中k 为静电力常量。根据电场强度的定义式,可以推
知带电球体在A 点的电场强度大小E 为( )
图7
A.
B.
C.
D.
答案 C
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解析 由
荷受到的
球体
它的
力大小
检验电
带电
对
电场
为F=可知,
球体在
带电
A
点的
力大小
电场
为F=,根据
度的定
可得
电场强
义
E===,故C 正确,A、B、D
。
错误
9.如图8 所示,正三角形abc 的三个顶点处分别放置三个等量点电荷,af 垂直bc,
e 点为三角形的中心。若b、c 两点处的电荷产生的电场在a 点处的合电场强度大
小为E,则( )
图8
A.a、c 两点处的电荷产生的电场在b 点处的合电场强度大小为2E
B.a、b、c 三点处的电荷产生的电场在e 点处的合电场强度大小为3E
C.e 点的电势高于f 点的电势
D.将负电荷从e 点移到f 点,电势能减小
答案 C
解析
点
荷的
荷量
设
电
电
为q,三角形的边长为L,已知b、c 两点
的
荷
生的
处
电
产
在
电场
a 点
的合
度大小
处
电场强
为E,b、c 两点
的
荷在
处
电
a 点
生的
处产
电场强
度大小相等,角
夹
为120°,故b、c 两点
的
荷在
处
电
a 点
生的
度大小都
处产
电场强
是E,故有E=k,同理可得a、c 两点
的
荷
生的
在
处
电
产
电场
b 点
的合
度
处
电场强
大小也为E,故A
;
错误a、b、c 三点
的
荷在
处
电
e 点
生的
度大小都是
产
电场强
E′
=k=k,由平行四
形定
可知
边
则
e 点
的
度大小
处
电场强
为E″=2E′=k=6E,故B
;相
错误
对b、c 两点
的
荷来
,
处
电
说af 是一根等
,因此比
势线
较e、f 两点的
只
电势
需考虑a 点
荷
生的
,由此可得
处电
产
电场
e 点的
高于
电势
f 点的
,故
电势
C 正确;
荷在
高
的
能小,故将
荷从
负电
电势
处
电势
负电
e 点移到f 点,
能将增加,故
电势
D
。
错误
10.(2021·广
佛山摸底
东
)如图9 所示abcd 是棱形,bd 连线在竖直方向,∠dab=
60°,在a、b 两点均放置+Q 的点电荷,c 点放置-Q 的点电荷,此时d 点的电场强
度大小为E,以下说法正确的是( )
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图9
A.d 点电场强度方向竖直向上
B.若将c 点的点电荷换成+Q 的点电荷,d 点的电场强度不变
C.若将c 点的电荷移至d 点,c 点的电场强度大小为E
D.将一负电荷从d 点沿db 移动至接近b 点的过程中,其电势能先减小后增加
答案 C
解析 a、b、c 三点
点
荷在
处
电
d 点的
度度方向及合
电场强
电
度方向如
所示。菱形
场强
图
设
边长为L,则ac=L,a、c 两点处
的点
荷在
电
d 点
生的合
度
产
电场强
为E1=,方向水平向右,b
点
荷在
处
电
d 点
生的
度
产
电场强
Eb=,方向
直向上,
竖
d 点的
电场强度E==,方向与
直方向成
竖
60°斜向右上方,故A
;若将
错误
c 点的点电
荷
成+
换
Q 后,a、c 两点
的点
荷在
处
电
d 点
生的合
度
产
电场强
为E2=,方向
直
竖
向上,d 点的
度
电场强
E′=Eb+E2=,方向
直向上,故
竖
B
;若将
错误
c 点的点电
荷移至d 点,b、d 两点
的点
荷在
处
电
c 点
生的合
度
产
电场强
E3=,方向
直向上,
竖
a
点
荷在
处
电
c 点的
度
电场强
Ea′=,方向水平向右,c 点的
度
电场强
Ec===E,
故C 正确;直线bd 为a、c
两点
荷形成的
的等
,故沿
处
电
电场
势线
db 移
荷
,
动电
时
a、c
两点
荷
移
荷不做功,
处
电
对
动电
仅b
荷
移
荷做功,故将一
荷
处电
对
动电
负电
从d 点沿db 移
至接近
动
b 点的
程中,
力一直
过
电场
做正功,
能一直减少,故
电势
D
。
错误
11.(2021·北京西城区统测)电场对放入其中的电荷有力的作用。如图10 所示,带
电球C 置于铁架台旁,把系在丝线上的带电小球A 挂在铁架台的P 点。小球A 静
止时与带电球C 处于同一水平线上,丝线与竖直方向的偏角为α。已知A 球的质
量为m,电荷量为+q,重力加速度为g,静电力常量为k,两球可视为点电荷。
图10
(1)画出小球A 静止时的受力图,并求带电球C 对小球A 的静电力F 的大小;
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(2)写出电场强度的定义式,并据此求出带电球C 在小球A 所在处产生的电场的
电场强度EA的大小和方向;
(3)若已知小球A 静止时与带电球C 的距离为r,求带电球C 所带的电荷量Q。
答案 (1)受力图见解析图 mgtan α
(2),方向水平向右
(3)
解析 (1)小球A 受力如
所示
图
根据平衡条件可知
F=mgtan α。
(2)
度的定
式
电场强
义
E=,
球
带电
C 在小球A 所在
生的
处产
电
的
度
场
电场强
EA==,方向水平向右。
(3)根据
定律
库仑
F=k,
解得Q=。
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