内容正文:
九 静电场及其应用
知识梳理
一、电荷
1.两种电荷:自然界中只存在两种电荷,即 电荷和 电荷。
2.元电荷:最小的电荷量,即 所带的电荷量,用e表示。e= C,最早由美国物理学家 测得。
3.电荷守恒定律:电荷既不会 ,也不会 ,它只能从物体的一部分转移到 ,或者从一个物体转移到 。在转移的过程中,电荷的总量 。
二、库仑定律
1.点电荷:只有电荷量,没有 的理想化的模型。
2.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F的大小,与它们的电荷量q1、q2的 成正比,与它们的距离r的 成反比,作用力的方向在它们的 上。
(2)表达式:F= ,其中静电力常量k= N·m2/C2。
三、电场 电场强度
1.电场:电荷周围存在的一种特殊物质。带电体间的相互作用是通过周围的 发生的。
2.电场强度
(1)定义:放入电场中某一点的电荷受到的 跟它的 的比值叫作该点的电场强度。
(2)公式:E= 。
3.电场线:为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。曲线上每点的 的方向表示该点的电场强度的方向。
四、静电的防止与利用
1.静电平衡状态:导体中(包括表面上)没有电荷 的状态。
2.尖端放电:由于导体尖端的电荷密度很大,其附近电场 ,使周围中性空气分子电离,变成带电离子,这些带电粒子在强电场加速下,会使更多的空气分子电离,产生大量的 ,与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端,跟尖端上的电荷 ,这相当于尖端 电荷,这个现象叫尖端放电。
巩固练习
1.如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN,在其两端下面都悬挂金属验电箔,若使带正电的绝缘金属球A靠近导体M端,可能看到的现象是( )
A.只有M端验电箔张开,且M端带正电
B.只有N端验电箔张开,且N端带负电
C.两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电
D.两端的验电箔都张开,且左端带正电,右端带负电
2.如图,半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量(可视为点电荷),相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时,A、B两球之间的相互作用力的大小是( )
A.
B.
C. D.
3、如图所示,各电场中A、B两点电场强度相同的是( )
4、如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )
A.
B.
C. D.
5、如图所示,甲、乙两带电小球的质量均为,所带电量分别为和,两球间用绝缘细线连接,甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度为,平衡时细线都被拉紧。平衡时的可能位置是图中的( )
A. B.
C. D.
6、(多选)某点电荷电场线分布如图所示,若只在电场力作用下,一带电粒子由静止从b向a运动,下列说法正确的是( )
A. 该点电荷带正电 B.带电粒子带正电
C.带电粒子做匀加速直线运动 D.带电粒子做变加速直线运动
7、如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( )
A.a、b的电荷同号,k= B.a、b的电荷异号,k=
C.a、b的电荷同号,k= D.a、b的电荷异号,k=
8.a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120°。现将三个等量的正点电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,下列说法正确的有 ( )
A.d点电场强度的方向由d指向O
B.O点电场强度的方向由d指向O
C.d点的电场强度大于O点的电场强度
D.d点的电场强度小于O点的电场强度
9、(多选)在匀强电场中,有一质量为m,带电荷量为q的带电小球静止在O点,然后从O点自由释放,其运动轨迹为一直线,直线与竖直方向的夹角为,如图所示,那么下列关于匀强电场的电场强度大小的说法正确的是( )
A.唯一值是 B.最大值是
C.最小值是 D.可能是
10.(多选)已知均匀带电球体在其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,而均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零,现有一半径为R、电荷量为