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【暑假衔接】人教版新高二物理 暑假衔接讲义 第30讲 9.3电场 电场强度(教师版+学生版)
展开知识点1:电场
(1)定义:电荷在其周围产生的一种特殊物质,电场的性质是对放入其中的电荷有力的作用。
(2)静电场:静止的电荷产生的电场。
(3)电场的理解
(4)电荷之间的相互作用如下图所示:
电场的概念
1.下列关于电场的说法中正确的是( )
A.电荷周围有的地方存在电场,有的地方没有电场
B.电场只能存在于真空中,不可能存在于物体中
C.电场看不见、摸不着,因此电场不是物质
D.电荷间的作用是通过电场传递的
【答案】D
【详解】电荷的周围空间的任何地方都存在电场,电场是一种看不见,摸不着的特殊物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西,在真空中、物体中都能存在。电场的基本性质是对处于其中的电荷有力的作用,电荷间的作用是通过电场传递的。
故选D。
2.关于电场,下列说法中错误的是( )
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B.电荷间的相互作用不是通过电场而产生
C.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
D.电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
【答案】B
【详解】A.电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质,只要有电荷,就一定有电场,故A正确;
BD.电场最基本的性质表现为电场对放入其中的电荷有作用力,电荷间的相互作用是通过电场产生的,故B错误,D正确。
C.电场是一种特殊物质,在真空中,物体内都能存在,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西,故C正确;
由于本题选择错误的,故选B。
知识点2:电场强度
(1)试探电荷和场源电荷:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷称为试探电荷,也叫检验电荷;激发电场的电荷称为场源电荷,也叫源电荷。
(2)定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度。表达式为:E=eq \f(F,q) ,单位为N/C或V/m。
(3)方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
(4)真空中点电荷的电场强度表达式: E=keq \f(Q,r2)。
(5)物理意义:反映电场本身力的性质,定量描述电场的大小和方向,与检验电荷受到的静电力大小没有关系。
(6)对电场强度的理解
电场强度的叠加
场强两个公式的比较
电场力
3.电场中有一点P,P点电场强度的方向向东,一个点电荷a通过P点,下面哪种情况说明a带负电(不计a受的重力作用)( )
A.通过P点时,a的位移向西B.通过P点时,a的速度向西
C.通过P点时,a的加速度向西D.通过P点时,a的动能向西
【答案】C
【详解】ABD.电荷的速度方向、位移方向与所受的电场力都没有直接关系,动能没有方向,这些量都不能反映电场力的方向,从而不能确定电荷的电性,ABD错误;
C.通过P点时,a的加速度向西,根据牛顿第二定律可知a电荷所受的电场力向西,与电场强度方向相反,则说明a带负电,C正确;
故选C。
4.a、b两个点电荷在电场中受到的电场力Fa、Fb的方向如下图所示,由图可以判断( )
A.a、b都带正电B.a、b都带负电
C.a带正电、b带负电D.a带负电、b带正电
【答案】D
【详解】正电荷所受的电场力与场强的方向相同,负电荷所受的电场力与场强方向相反,而场强方向沿电场线的切线方向,可知a带负电,b带正电。
故选D。
电场强度的定义和单位
5.关于电场强度的定义式,下列说法中正确的是( )
A.E与F成正比,F越大E越大
B.E与q成反比,q越大E越小
C.检验电荷q的电性改变,E的方向随之改变
D.电场强度E是由电场本身的性质决定的,与F、q无关
【答案】D
【详解】电场强度是电场本身的属性,是由电场本身的性质决定的,它的大小和方向与试探电荷的电量及电荷受到的电场力无关。
故选D。
6.下列物理量中,用来描述电场强弱的是( )
A.电场强度B.静电力C.电势能D.电势
【答案】A
【详解】电场强度是描述电场强弱的物理量,A正确。
故选A。
点电荷与均匀球体(球壳)周围的场强
7.如图所示实线表示某一正点电荷产生的电场线,关于该电场中的A、B两点,下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度小于B点的电场强度
B.A点的电场强度大于B点的电场强度
C.A点与B点的电场强度相同
D.B点的电场强度方向水平向左
【答案】B
【详解】ABC.A点电场线较密集,A点的电场强度大于B点的电场强度,故AC错误,B正确;
D.B点的电场强度方向水平向右,故D错误。
故选B。
8.如图是点电荷的电场线,、分别表示两点的场强大小。下列判断正确的是( )
A.是正电荷,B.是正电荷,
C.是负电荷,D.是负电荷,
【答案】B
【详解】根据正负点电荷的场强特点可知是正电荷,同时结合点电荷的场强公式
可得
故选B。
割补法求电场强度
9.均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。如图所示,半径为的球体上均匀分布着正电荷,在过球心的直线上有、、三个点,,。若以为直径在球内挖一球形空腔,球的体积公式为,则、两点的电场强度大小之比为( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【详解】设原来半径为的整个均匀带电球体的电荷量为,由于均匀带电,可知被挖的球形空腔部分的电荷量为
可知以为直径在球内挖一球形空腔后,、两点的电场强度等于整个均匀带电球体在、两点的电场强度减去被挖的球形在、两点的电场强度,则有
可得
C正确,ABD错误;
故选C。
10.如图所示,用粗细均匀的绝缘线制成直径为的圆环,为圆环的半径,圆环上均匀地分布着正电荷,现在圆环上处取下足够短的带电量为的一小段,将其沿连线向下移动的距离到点处,设圆环的其他部分的带电量与电荷分布保持不变,已知静电力常量为,若此时在点放一个带电量为的带正电的试探电荷,则该试探电荷受到的电场力大小为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【详解】线框上的电荷在O点产生的场强等效为q电荷在O点产生的电场强度
方向竖直向下,在F点电荷量为q的电荷在O点产生的电场强度为
方向竖直向上,此时O点的场强为
方向竖直向下,则带电量为的带正电的试探电荷,则该试探电荷受到的电场力大小
故C正确,ABD错误。
故选C。
电场强度的叠加法则
11.如图所示,A、B、C是边长为L的等边三角形三个顶点,在 A点和B点分别固定一个带电量大小均为q的点电荷,C点电场强度为E,下列说法正确的是( )
A.若两点电荷均为正电荷,则方向垂直 AB向下
B.若两点电荷均为正电荷,则方向垂直AB向上
C.若A为正电荷,B为负电荷,则方向平行于AB向左
D.若A为正电荷,B为负电荷,则方向平行于AB向右
【答案】B
【详解】AB.两个正点电荷在点的电场强度大小均为
方向分别由A、B指向点,根据矢量的合成可知C点电场强度
方向垂直垂直AB向上,故B正确,A错误;
CD.若A为正电荷,B为负电荷,两个点电荷在点的电场强度大小均为
A点电荷产生的场强方向由A指向点,B点电荷产生的场强方向由C指向B点,根据矢量的叠加可知C点电场强度
方向平行于AB向右,故CD错误。
故选B。
12.如图所示,真空中有两点,纸面内到两点的距离之比等于2的点的集合为图中圆心为、半径为的圆,为圆上的三点,两点为圆与直线的交点,显然。在两点分别固定两点电荷,点电荷所带电荷量为点的电场方向恰好指向圆心。已知真空中带电荷量为的点电荷,在空间产生的电场中某点的电势,式中为该点到点电荷的距离,为静电力常量,下列说法正确的是( )
A.点的电场强度大小为
B.点的电场强度大小为
C.两点之间点的电场强度最小
D.球心为、半径为的球面上任意一点的电场方向均指向球心
【答案】D
【详解】A.如图所示,根据几何关系有
根据库仑定律
解得
,
故A错误;
B.点的电场强度大小为
故B错误;
C.设两点之间存在一点电场强度最小,该点到点的距离为,有
对上式求导有
令,可得
可知两点之间电场强度最小的点在点的左侧,故C错误;
D.空间中到两点电荷的距离之比等于2的点的集合为球面,所以两点电荷在此球面上任意一点对应的电势互为相反数,此球面上的任意一点的电势均为零,此球面为等势面,故球心为、半径为的球面上任意一点的电场方向均指向球心,故D正确。
故选D。
知识点3:电场线
(1)电场线
①定义:为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。
②方向:曲线上每一点的切线的方向表示该点的电场强度的方向。
③特点:
④应用:
⑤几种常见的电场线:
图甲和图乙为正负点电荷的电场线,其特点为:正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)部;离点电荷越近,电场线越密(场强越大);以点电荷为球心作一球面,则电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小相等,但方向不同。
图丙为等量异种电荷的电场线,其特点为:关于中心点对称的点,场强等大同向;
两点电荷连线上,沿电场线方向场强先变小再变大,中点处场强最小;两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同,总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧.沿中垂线从中点到无限远处,场强一直减小,中点处场强最大。
图丁为等量同种电荷的电场线,其特点为:关于中心点O点的对称点,场强等大反向;两点电荷连线上,中点O处场强为零,向两侧场强逐渐增大;两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远,场强先变大后变小。
电场线定义及其性质
13.在如图所示的四种电场中,A和B两点电场强度相同的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【详解】A.图中A和B两点电场强度大小相等,方向不同,故A错误;
B.图中A和B两点电场强度大小不相等,方向相同,故B错误;
C.图中A和B两点电场强度大小不相等,方向不同,故C错误;
D.图中A和B两点电场强度大小相等,方向相同,故D正确。
故选D。
14.如图所示的电场线MN上有一点A,图中能正确表示A点电场强度的是(其中①沿电场线的切线方向)( )
A.①B.②C.③D.④
【答案】A
【详解】电场强度的方向沿电场线的切线方向,可知图中能正确表示A点电场强度的是①。
故选A。
正负电荷的电场线分布
15.下列正确描述正点电荷电场线的图示是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】正点电荷的电场线是以点电荷为中心,由内向外呈发散状态的直线,可知图示中的第一个图像符合要求。
故选A。
16.下列描绘一个负点电荷周围电场的电场线的图中,正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【详解】负点电荷周围电场线是会聚型,且电场线方向由无穷远指向负点电荷,BCD错误,A正确。
故选A。
根据电场线疏密比较电场强弱
17.如图所示,A、B是同一条电场线上的两点,这两点电场强度的关系是( )
A.EA>EB,方向相同B.EA>EB,方向不同
C.EA<EB,方向相同D.EA<EB,方向不同
【答案】C
【详解】电场线越密表示该处电场强度越大,电场线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向相同,故ABD错误,C正确。
故选C。
18.一个负点电荷的电场线分布如图所示,A、B是电场中的两点,和分别表示A、B两点电场强度的大小,关于和的大小关系,下列说法正确的是( )
A.B.
C.D.无法比较和的大小
【答案】A
【详解】电场线越密集的地方电场强度越大,A点处的电场线比B点处的电场线更密集,因此A点的电场强度比B点的电场强度更大,即
故选A。
异种等量点电荷电场线分布
19.如图所示的电场线,描绘的是两个点电荷形成的电场,则( )
A.两个点电荷都是正电荷B.两个点电荷都是负电荷
C.左边点电荷为负,右边为正D.左边点电荷为正,右边为负
【答案】C
【详解】根据电场线的分布和方向可知,右边的点电荷为正电荷,左边的为负电荷。
故选C。
20.下列关于等量异种电荷电场线分布图正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【详解】等量异种电荷形成的电场线由正电荷发出,终止于负电荷。
故选A。
同种等量点电荷电场线分布
21.在下列四种电场中,分别有a、b两点。其中a、b两点的电势不相等但电场强度相同的是( )
A.甲图:与点电荷等距的a、b两点
B.乙图:两等量同种电荷连线上关于中点对称的a、b两点
C.丙图:匀强电场中离上板距离不同的a、b两点
D.丁图:点电荷与带电平板形成的电场中与平板等距离的a、b两点
【答案】C
【详解】A.甲图中与点电荷等距的a、b两点电场强度大小相等,方向不同,电势相等,A错误;
B.乙图中两等量同种电荷连线上关于中点对称的a、b两点电场强度等大反向,B错误;
C.丙图中匀强电场中离上板距离不同的a、b两点电场强度相同,电势不相等,C正确;
D.丁图中点电荷与带电平板形成的电场中与平板等距离的a、b两点,电场强度不同,D错误。
故选C。
22.如图所示,某区域电场线左右对称分布,M(下方)、N(上方)为对称线上两点。由图可知,下列说法正确的是( )
A.M点没有电场线则场强为零
B.M点场强等于N点场强
C.负电荷在M点电场力小于在N点的电场力
D.将电子从M点释放,电子将沿竖直向上方向运动
【答案】C
【详解】A.M点电场线没有画出,不是没有电场线,场强也不为0,故A错误;
B.电场线密的地方场强大,则N点场强大,故B错误;
C.电场线密的地方场强大,由电场力公式可知
场强越大,电场力越大,故N点电场力大,故C正确;
D.电子为负电荷,逆着电场线方向移动,故D错误。
故选C。
等量异种点电荷连线中垂线和连线上的电场强度分布图像
23.如图所示为等量异种点电荷的电场线,a、b、c、d分别为点电荷连线和点电荷连线的中垂线上的点,则( )
A.b点处的电场强度最大
B.d点处的电场强度最大
C.a、b、c、d点处的电场强度方向不同
D.a、b、c、d点处的电场强度方向相同
【答案】D
【详解】AB.根据等量异种电荷的电场线分布可知,在两电荷的连线各点中,连线的中点处电场线最稀疏,在两电荷连线的中垂线上各点中,中垂线与两电荷连线的交点处电场线最密集,则说明在a、b、c、d点四点中a点处的电场强度最大,AB错误;
CD.由题图可看出,a、b、c、d点处的电场线均水平向右,则a、b、c、d点处的电场强度方向相同,C错误、D正确。
故选D。
24.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线,A、B为同一电场线上的两点,以下说法正确的是( )
A.A、B两点场强相同
B.两个电荷连线(直线)上的场强,连线中点场强最小
C.两个电荷连线(直线)的中垂线上任意一点场强方向相同,大小也相同
D.将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到点
【答案】B
【详解】A.由图可知电场强度的大小相等,方向不同,故A错误;
B.两个电荷连线(直线)上,连线中点电场线最疏,则场强最小,故B正确;
C.由图可知,两个电荷连线(直线)的中垂线上任意一点场强方向相同,大小不同。故C错误;
D.若将正电荷从A点无处速度释放,将沿着A点的场强方向运动,运动轨迹不是电场线,故D错误。
故选B。
等量同种点电荷连线中垂线和连线上的电场强度分布图像
25.如图为真空中两点电荷A,B形成的电场中的电场线,该电场线关于虚线对称,点为A,B点电荷连线的中点,为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.A、B可能带等量异种电荷
B.A、B可能带等量的正电荷
C.两点处无电场线,故其电场强度为零
D.同一试探电荷在两点处所受电场力大小相等,方向相同
【答案】B
【详解】AB.根据电场线的特点,从正电荷出发到负电荷终止可以判断,A、B是两个等量带正电的同种电荷,故A错误,B正确;
C.电场线只是形象描述电场的假想曲线,a,b两点处无电场线,但其电场强度并不为零,故C错误;
D.根据场强叠加原理可知,a、b两点处场强大小相等,方向相反,则同一试探电荷在a、b两点受电场力大小相等,方向一定相反,故D错误。
故选B。
26.如图所示,在A、B两点分别放置两个电荷量相等的正点电荷,M、N点位于A、B连线上,O点为A、B连线的中点,P点位于A、B连线的中垂线上。关于O、P、M、N四点电场强度E的判断,正确的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【详解】ABC.等量同种点电荷连线中点电场为0,故O点的电场强度为0,而M、N、P三点的电场强度一定不为0,故M、N、P三点的电场强度大于O点的电场强度,故AB错误,C正确;
D.两场源电荷在M、N两点的场强均向左,而两场源在M点的场强均大于场源在N点的场强,则EM>EN,故D错误。
故选C。
带电物体(计重力)在电场中的平衡问题
27.空间存在水平方向的匀强电场,用一条长度为0.2m的绝缘轻绳悬挂一个质量为的带正电小球,平衡时绝缘轻绳与竖直方向的夹角为,如图所示。已知小球所带的电荷量为,,取重力加速度大小,则匀强电场的电场强度大小为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【详解】对小球受力分析
可得
解得
故选B。
28.绝缘细线的下方系有一质量为、电荷量为的带电小球,上方悬挂于点,若在小球所在的位置加一电场,使带电小球静止时细线与竖直方向的夹角为,已知重力加速度为。则所加电场场强的最小值为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】根据题意,对小球受力分析,受重力、拉力和电场力,小球处于平衡状态,重力的大小和方向不变,拉力方向不变,且拉力和电场力的合力与小球的重力等大反向,画出重力等大反向的力,由平行四边形定则可知,当电场力垂直于拉力时,电场力最小,如图所示
由几何关系有
电场场强的最小值为
故选D。
知识点3:匀强电场
(1)定义:各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。
(2)电场线的特点:分布均匀且间隔相等的平行直线。
匀强电场
29.匀强电场中各点的电场强度( )
A.大小不一定相等,方向不一定相同B.大小一定相等,方向不一定相同
C.大小不一定相等,方向一定相同D.大小一定相等,方向一定相同
【答案】D
【详解】匀强电场中各点的电场强度都相同,大小相等,方向相同,故D正确。
故选D。
30.如图所示,在水平匀强电场中,用一根绝缘的柔软细线悬挂一带电小球,小球静止时悬线与竖直方向夹角为,下列判断正确的是( )
A.小球带负电
B.小球带正电
C.增大匀强电场的电场强度,则角减小
D.减小匀强电场的电场强度,则角不变
【答案】B
【详解】AB.对小球受力分析,如下图所示
小球受到竖直向下的重力,绳子的拉力,要使得小球保持静止,则电场力方向只能水平向右。由于电场强度方向与正电荷受力方向相同,可知小球带正电,故A错误,B正确;
CD.根据平衡条件有
则增大匀强电场的电场强度,增大,角也增大。减小匀强电场的电场强度,减小,角也减小,故CD错误。
故选B。
匀强电场的电场线分布
31.如图为某一个匀强电场的一些电场线,将一个正点电荷q置于该电场中,下面说法正确的是( )
A.正电荷q所受电场力方向是自上向下
B.正电荷q所受电场力方向是自右向左
C.电场线所表示的电场方向是自左向右
D.电场线所表示的电场方向是自右向左
【答案】C
【详解】AB.正电荷q所受电场力方向与电场强度方向一致,即自左向右,故AB错误;
CD.电场线所表示的电场方向是自左向右,故C正确,D错误。
故选C。
32.如图所示的电场中,属于匀强电场的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】匀强电场中各点的场强大小和方向均相同,故其电场线为平行的等间距的直线,ABC均错误,D正确;
故选D。
多选题
33.如图所示,在真空中一点电荷形成的电场中画一条虚线,在该虚线上点的电场强度最大,点的电场强度方向与虚线夹角为,则( )
A.点与点的电场强度大小之比为
B.点与点的电场强度大小之比为
C.点电荷一定在该条虚线上
D.点电荷一定在过点且与该条虚线垂直的直线上
【答案】BD
【详解】CD.在点电荷形成的电场中,P点的电场强度最大,说明虚线上的点只有P点离场源最近,则场源在过P点的垂线上,故C错误,D正确;
AB.Q点的电场强度方向与虚线夹角为60°,情景如图所示
设场源与P点的距离为,则Q点与场源的距离为
由点电荷的场强决定式,可得
故A错误,B正确。
故选BD。
34.A、B两固定的点电荷产生的电场的电场线如图所示,O是AB连线的中点。下列说法正确的是( )
A.A、B带同种电荷
B.A的电荷量比B的电荷量大
C.O点的场强为零
D.若将A、B接触后放回原处,则A、B间的静电力变大
【答案】AD
【详解】AB.类比等量异种电荷、等量同种电荷电场线可知,A、B带同种电荷,电荷量越大电场线分布越密,所以A的电荷量比B的电荷量小。故A正确;B错误;
C.由于A、B两电荷不是等量同种电荷,O点的场强不为零。故C错误;
D.设A、B带电量为q1、q2,原来两电荷间的静电力为
接触后放回原处,电荷量总和平分,两电荷间的静电力变为
由于
联立可得
即静电力变大。故D正确。
故选AD。
35.甲、乙两固定的点电荷产生的电场的电场线如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙带同种电荷
B.甲、乙带异种电荷
C.若将甲、乙接触后放回原处,则甲、乙间的静电力变大
D.若将甲、乙接触后放回原处,则甲、乙间的静电力变小
【答案】AC
【详解】AB.类比等量异种电荷、等量同种电荷电场线可知,甲、乙应带同种电荷,且乙的带电量较大,A正确,B错误;
CD.设甲、乙带电量为q1、q2,原来两电荷间的静电力为
接触后放回原处,电荷量总和平分,两电荷间的静电力变为
由于
联立可得
即静电力变大,C正确,D错误。
故选AC。
36.如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,该电场线关于虚线对称,O点为A、B点电荷连接的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.A、B可能带等量异号的正、负电荷
B.A、B是两个带等量同种正电荷
C.a、b两点处无电场线,故其电场强度为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反
【答案】BD
【详解】AB.由电场线从正电荷开始到负电荷终止,再由电场线的分布特点,可知A、B是两个带等量同种正电荷,A错误,B正确;
C.电场线只是形象描述电场而假想的曲线,a、b两点处无电场线,可其电场强度不是零,C错误;
D.a、b两点是对称点,由图可知,a、b两点的电场线疏密程度相同,场强大小相等,方向相反,所以同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反,D正确。
故选BD。
37.如图,,是以为圆心、半径为的半圆。处分别有等量的正、负点电荷和。则下列说法不正确的是( )
A.P点的电场强度方向平行于MN向右
B.O、H两点的电场强度大小关系为
C.把一个带电粒子放在O点,其受到电场力一定指向N
D.带负电的试探电荷沿OPH移动,其所受电场力大小不变
【答案】ACD
【详解】AB.等量异种电荷电场线分布如图所示
由图可知,P点的电场强度方向不是平行于MN向右,根据电场线疏密代表场强,电场线密集的地方场强大,可知,O、H两点的电场强度大小关系为
EO>EH
故A错误,符合题意,B正确,不符合题意;
C.把一个带负电粒子放在O点,其受到电场力一定指向M,故C错误,符合题意;
D.带负电的试探电荷沿OPH移动,电场线疏密改变,则场强改变,受电场力大小改变,故D错误,符合题意。
故选ACD。
38.如图所示,a、b为两个固定的带等量电荷的正点电荷,点电荷a、b的连线与线段cd互相垂直平分,一负点电荷由c点静止释放,如果只受电场力作用,则关于此电荷的运动,下列说法正确的是( )
A.从c到d速率先减小后增大
B.在cd间做往复运动,在关于O点对称的两点处速度大小相等
C.从c到d加速度大小一定先减小后增大
D.若在c点给负点电荷一个合适的初速度,它可以做匀速圆周运动
【答案】BD
【详解】A.根据矢量的合成法则可以知道,在点电荷、连线的中垂线上的点(点除外),其电场强度的方向都是沿着中垂线背离点,负点电荷从向运动的过程中,电场力先做正功,越过点后,电场力做负功,则动能先增大后减小,即速率先增大后减小,故A错误;
B.负点电荷由点静止释放,只受到电场力作用,结合A选项的分析,则该负点电荷在间做往复运动,由运动的对称性可知,负点电荷在关于点对称的两点处速度大小相等,故B正确;
C.由题意可知,从到的电场强度可能越来越小,也可能先增大后减小,则加速度可能越来越小,也可能先增大后减小,根据对称性,从到d加速度可能越来越大,也可能先增大后减小,故C错误;
D.若在点给负点电荷一个垂直纸面方向的大小合适的初速度,由于所受的电场力指向点,可以提供向心力,则它可以做匀速圆周运动,故D正确。
故选BD。
39.如图所示,半径为、内壁光滑的绝缘圆轨道竖直固定,在圆心处固定了一点电荷,质量为的带电小球静止在轨道最低点,此时轨道对小球的支持力为,若给小球一水平向左的初速度,已知重力加速度为,则下列判断正确的是( )
A.小球通过轨道最高点时的速度一定大于等于
B.只要,小球就能做完整的圆周运动
C.若,小球会在之间某位置脱离轨道
D.只要小球能做完整圆周运动,则小球与轨道间最大压力与最小压力之差与无关
【答案】BD
【详解】A.球静止在轨道最低点,此时轨道对小球的支持力为,由此可知小球受到向下的库仑力,向下的重力以及向上的支持力,由平衡可知
解得:
在最高点,库仑力方向向上,重力和库仑力二力平衡,轨道的支持力提供了小球运动的向心力,要使小球做圆周运动,支持力应该大于等于零。
即
A错误;
B.由点电荷的电势分布特点可知,小球从最低点运动到最高点,库仑力做功为零,有动能定理可知:
解得
B正确;
C.若,小球不能到达最高点,但由于库仑力的作用,小球在运动过程中始终与轨道之间存在弹力,不会脱离轨道,C错误;
D.小球在最低点
在最高点
又因为
联立解得:
即小球与轨道间最大压力与最小压力之差与无关,D正确。
故选BD。公式
E=eq \f(F,q)
E=keq \f(Q,r2)
公式意义
电场强度定义式
真空中点电荷的电场强度决定式
意义
给出了一种量度电场强弱的方法
表明了点电荷场强大小的决定因素
适用范围
一切电场
①真空;②点电荷
决定因素
由电场本身决定,与检验电荷q无关
由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定
式中电荷的意义
q为检验(或试探)电荷的电荷量
Q为产生电场的点电荷的电荷量
关系理解
E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关
E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,
E∝1/r2
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