- 电场强度的叠加
- 共358题
如图,两个电量均为Q的等量异种点电荷,分别被固定在一边长为d的等边三角形ABC的两个顶点上,AB连线保持水平.一个质量为m、电量为+q(可视为点电荷)的带电小球,被长为L的绝缘轻质细线悬挂于O点,O点在C点的正上方.现将细线拉至水平,由M点静止释放小球,小球向下运动到最低点C时,速度为v.经过C点后,小球继续上升到N点,N点与M点关于OC对称.已知静电力常量为k,重力加速度为g,若取D点的电势为零,试求:
(1)在A、B所形成的电场中,C点的电场EC;
(2)在A、B所形成的电场中,M点的电势φM;
(3)小球上升到N点时的速度vN.
正确答案
解:(1)A、B在C点形成的场强大小为EA=EB=,方向如图:
根据平行四边形定则,求得C点的场强:
EC=2EAcos60°=,方向水平向左;
(2)小球从M点运动到C的过程中,电场力做正功.
根据动能定理:qU+mgL=mv2
得M、C两点的电势差为:
U=
C点与D点为等势点,所以M点的电势为:
φM=U+φC=;
(3)小球从C点运动到N点的过程中,电场力做正功.
由于M、N对称,所以φM=-φN,两次电场力做功相同,根据动能定理:
2qU=
=mv2-2mgL
解得:
vN=;
答:(1)在A、B所形成的电场中,C点的电场EC为;
(2)在A、B所形成的电场中,M点的电势φM为;
(3)小球上升到N点时的速度vN为.
解析
解:(1)A、B在C点形成的场强大小为EA=EB=,方向如图:
根据平行四边形定则,求得C点的场强:
EC=2EAcos60°=,方向水平向左;
(2)小球从M点运动到C的过程中,电场力做正功.
根据动能定理:qU+mgL=mv2
得M、C两点的电势差为:
U=
C点与D点为等势点,所以M点的电势为:
φM=U+φC=;
(3)小球从C点运动到N点的过程中,电场力做正功.
由于M、N对称,所以φM=-φN,两次电场力做功相同,根据动能定理:
2qU=
=mv2-2mgL
解得:
vN=;
答:(1)在A、B所形成的电场中,C点的电场EC为;
(2)在A、B所形成的电场中,M点的电势φM为;
(3)小球上升到N点时的速度vN为.
如图所示,真空中有两个点电荷Q1=Q2=3.0×10-8C,它们相距0.1m,求与它们的距离都为0.1m的A点的场强.
正确答案
解:根据点电荷的场强公式E=k
,
点电荷Q1和Q2在A点场强分别为E1和E2,合场强在E1和E2的角平分线上,如图所示,
根据平行四边形定则得:A点的场强大小为:
E=E1COS30°+E2COS30°==4.68×104N/C
答:A点的场强为4.68×104N/C.
解析
解:根据点电荷的场强公式E=k
,
点电荷Q1和Q2在A点场强分别为E1和E2,合场强在E1和E2的角平分线上,如图所示,
根据平行四边形定则得:A点的场强大小为:
E=E1COS30°+E2COS30°==4.68×104N/C
答:A点的场强为4.68×104N/C.
如图所示,半径为r的硬橡胶圆环,其上带有均匀分布的正电荷,单位长度的电量为q,其圆心O处的合场强为零,现截去圆环顶部的一小段AB,AB=l(l<<r),则关于剩余部分在圆心O处产生的场强,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:L段的电量Q=qL,则L段在O点产生的电场强度E==
,方向指向竖直向下,
所以剩余部分在O点产生的场强大小等于E=,方向竖直向上.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O.将电量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示.要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷Q( )
正确答案
解析
解:两个点电荷在0点产生的场强大小都为两个场强的方向互成120°,根据平行四边形定则,合场强大小为
,方向水平向右.所以最后一个电荷在O点产生的场强大小为
,方向水平向左.所以该电荷若在C点,为-q,若在D点,为+q.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
A、B、C、D、E、F分别是正六边形的六个顶点,各顶点到正六边形中心O的距离为a.现只在F处放一电量为-Q的点电荷,则中心O处的电场强度的大小为______;若再在A、B、C、D、E处各放一电量为+Q的点电荷,则中心O处的电场强度的大小变为______.
正确答案
2
解析
解:根据点电荷场强公式得:
只在F处放一电量为-Q的点电荷,则中心O处的电场强度的大小.
若再在A、B、C、D、E处各放一电量为+Q的点电荷,
根据电场强度的叠加原理得B和E的叠加后场强为零,A和D的叠加后场强为零,
所以中心O处的电场强度的大小等于F和C的场强叠加,即2.
故答案为:,2
.
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