- 电场强度的叠加
- 共358题
如图所示,平面直角坐标系xOy的纵轴上距坐标原点d处固定有两个点电荷,电荷量均为+Q,现有一个质量为m、电荷量为+q的带电微粒以某一初速度自y轴左侧很远处沿x轴正方向飞来,不计重力,取无限远处电势为零.
(1)求微粒在点A(-x,0)处受到的电场力F;
(2)已知固定点电荷+Q在x轴上任意点(x,0)的电势可表示为φx=(常数c>0),欲使微粒能够通过y轴右侧B(x,0)处,其初速度v0应满足什么条件?
正确答案
解:(1)小球运动到X轴上点A处受到的电场力为:
F=2k×
=2k
(2)带电粒子带正点,从O点左侧过来时,电场力做负功,到O点右侧后电场力做正功,所以粒子只要能过O点肯定能过B点,所以粒子从左侧很远的地方沿x轴飞来时,所具有的能量只要能过O点就行,
由能量守恒:m
=q
得:v0=
答:(1)小球运动到X轴上点A(-x,0)处受到的电场力F为2k;
(2)初速度v0应满足大于等于.
解析
解:(1)小球运动到X轴上点A处受到的电场力为:
F=2k×
=2k
(2)带电粒子带正点,从O点左侧过来时,电场力做负功,到O点右侧后电场力做正功,所以粒子只要能过O点肯定能过B点,所以粒子从左侧很远的地方沿x轴飞来时,所具有的能量只要能过O点就行,
由能量守恒:m
=q
得:v0=
答:(1)小球运动到X轴上点A(-x,0)处受到的电场力F为2k;
(2)初速度v0应满足大于等于.
(2015秋•福建校级期中)两个带等量正电的点电荷,固定在图中a、b两点,ab=L,MN为ab连线的中垂线,交直线ab于O点,A为MN上的一点,OA=
.取无限远处的电势为零.一带负电的试探电荷q,仅在静电力作用下运动,则( )
正确答案
解析
解:A、两等量正电荷周围部分电场线如右图所示,其中a、b连线的中垂线MN上,设任意点P到O的距离是x,a到O的距离是,则a在P产生的场强:Ea=
.
在 a、b连线的中垂线MN上的分量:Eax=Ea•cosθ=Ea•
展开得:Eax=
由三项式定理:A+B+C≥3•
得x=L
由于<
故试探电荷所受的电场力是变化的,q由A向O的运动时的电场力逐渐减小,加速度一直减小;故A错误.
B、负电荷在A点受到的电场力的方向竖直向下,根据等量同种点电荷的电场分布的空间对称性可知,若在A点给q一个合适的初速度,使它在A点受到的电场力恰好等于向心力,它可以在与两个电荷的连线垂直的平面内做匀速圆周运动,故B正确.
C、从A到O过程,电场力做正功,动能增大,电势能逐渐减小,故C错误.
D、电场强度在MN上是对称分布的,故根据电场力做功可知,其将以O点为对称中心做往复运动,故D错误.
故选:B.
如图所示,真空中,带电荷量均为+Q的点电荷A、B相距r,则
(1)两点电荷连线的中点O的场强多大?
(2)在中垂线上,距A、B两点都为r的O′点场强如何?
正确答案
解:(1)根据E=知,两点电荷在连线中点O产生的场强大小相等,方向相反,则中点O的场强为0.
(2)两点电荷在O′点场强的场强大小相等,,
根据平行四边形定则知,O′点的场强 .
若在连线的上方,则场强的方向竖直向上,若在连线的下方,则场强的方向竖直向下.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为0.
(2)距A、B两点都为r的O′点场强大小为.
解析
解:(1)根据E=知,两点电荷在连线中点O产生的场强大小相等,方向相反,则中点O的场强为0.
(2)两点电荷在O′点场强的场强大小相等,,
根据平行四边形定则知,O′点的场强 .
若在连线的上方,则场强的方向竖直向上,若在连线的下方,则场强的方向竖直向下.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为0.
(2)距A、B两点都为r的O′点场强大小为.
如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,∠ADO=60°,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设AD=r,根据点电荷产生的电场强度公式E=k得到,两个等量同种点电荷+Q在D点产生的电场强度大小为E1=k
,方向水平向右.-Q在O点产生的电场强度大小也为E=k
,方向水平向左,则D点的合场强为零.故A正确.
B、在O点,两个正电荷的场强互相抵消,只剩下负点电荷产生的场强,故不为零,故B错误.
C、根据电场的叠加原理得到,C、O间电场强度方向为O到C,将点电荷+q从O移向C,电场力做正功,电势能减小.故C错误.
D、由C知,若将点电荷-q从O移向C,电势能增大,故D正确.
故选:AD.
在相距为r的A、B两点分别放上点电荷Q1和Q2,C为AB的中点,如图所示,现引入带正电的检验电荷q,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、如果q在C点受力为零,则QA和QB对q的力方向相反,所以QA和QB一定是等量同种电荷,故A错误;
B、如果q在AB延长线离B较近的D点受力为零,则Q1和Q2一定是异种电荷,有库仑定律,对q有=
,rA>rB,所以电量大小Q1>Q2.故B正确;
C、如果q在AC段上的某一点受力为零,根据有=
,所以Q1<Q2.在BC段上移动时始终受到向右的力,则Q1一定是负电荷,故C错误;
D、如果q沿AB的垂直平分线移动时受力方向始终不变,即水平方向,所以Q1和Q2一定是等量异种电荷,故D错误;
故选:BC.
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