- 电场强度的叠加
- 共358题
(2015秋•诸城市期中)如图所示,两固定的等量异种点电荷A、B处在同一水平线上,相距为L,所带电荷量分别为+Q、-Q;竖直固定的光滑绝缘杆与
的中垂线重合,C、D是绝缘杆上的两点,ACBD恰好构成一个正方形.套在绝缘杆上的带电小球(可视为点电荷),质量为m、电荷量为-q,从C点由静止释放,求带电小球沿杆运动到D点时:
(1)杆对小球的作用力大小;
(2)小球的速度大小.
正确答案
解:(1)在D点,根据库仑定律,电荷A对小球的库仑力:
电荷B对小球的库仑力:
两个库仑力大小相等、夹角为90°,故A、B对小球合力为:
N= 方向水平向左
水平方向平衡,故杆对小球的作用力:
F=
(2)小球从C到D,电场力不做功,根据动能定理:
其中:
h=L
故小球滑到D点的速度大小:
答:(1)杆对小球的作用力大小为;
(2)小球的速度大小为.
解析
解:(1)在D点,根据库仑定律,电荷A对小球的库仑力:
电荷B对小球的库仑力:
两个库仑力大小相等、夹角为90°,故A、B对小球合力为:
N= 方向水平向左
水平方向平衡,故杆对小球的作用力:
F=
(2)小球从C到D,电场力不做功,根据动能定理:
其中:
h=L
故小球滑到D点的速度大小:
答:(1)杆对小球的作用力大小为;
(2)小球的速度大小为.
如图,等边三角形ABC的边长为a,在它的顶点B、C上各有电量为Q(>0)的点电荷.试求三角形A处场强E的大小和方向.
正确答案
解:顶点B处电荷在A处产生的场强为:
;
顶点C处电荷在A处产生的场强为:;
故三角形A处场强E的大小为:E=;
方向如图所示;
答:三角形A处场强E的大小为,方向垂直BC向上.
解析
解:顶点B处电荷在A处产生的场强为:
;
顶点C处电荷在A处产生的场强为:;
故三角形A处场强E的大小为:E=;
方向如图所示;
答:三角形A处场强E的大小为,方向垂直BC向上.
如图所示,两个带正电的点电荷M和N,带电量均为Q,固定在光滑绝缘的水平面上,相距2L,A,O,B是MN连线上的三点,且O为中点,OA=OB=
,一质量为m、电量为q的点电荷以初速度v0从A点出发沿MN连线向N运动,在运动过程中电荷受到大小恒定的阻力作用,但速度为零时,阻力也为零,当它运动到O点时,动能为初动能的n倍,到B点刚好速度为零,然后返回往复运动,直至最后静止.已知静电力恒量为k,取O处电势为零.求:
(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小;
(3)A点的电势;
(4)电荷在电场中运动的总路程.
正确答案
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
E=k-k
=
;
(2)由对称性,UA=UB,电荷从A到B的过程中,电场力做功为零,克服阻力做功为:Wf=fL,由动能定理:
-fL=0-m
得:f=mv02
(3)设电荷从A到O点电场力做功为WF,克服阻力做功为Wf,
由动能定理:WF-Wf=n
m
-
m
得:WF=
由:WF=q(UA-UO)
得:φA==
(2n-1)
(4)电荷最后停在O点,在全过程中电场力做功为WF=,电荷在电场中运动的总路程为s,则阻力做功为-fs.
由动能定理:WF-fs=0-m
即:-
m
s=-
m
解得:s=(n+0.5)L
答:(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小mv02;
(3)A点的电势(2n-1);
(4)电荷在电场中运动的总路程(n+0.5)L.
解析
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
E=k-k
=
;
(2)由对称性,UA=UB,电荷从A到B的过程中,电场力做功为零,克服阻力做功为:Wf=fL,由动能定理:
-fL=0-m
得:f=mv02
(3)设电荷从A到O点电场力做功为WF,克服阻力做功为Wf,
由动能定理:WF-Wf=n
m
-
m
得:WF=
由:WF=q(UA-UO)
得:φA==
(2n-1)
(4)电荷最后停在O点,在全过程中电场力做功为WF=,电荷在电场中运动的总路程为s,则阻力做功为-fs.
由动能定理:WF-fs=0-m
即:-
m
s=-
m
解得:s=(n+0.5)L
答:(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小mv02;
(3)A点的电势(2n-1);
(4)电荷在电场中运动的总路程(n+0.5)L.
如图所示,两个小球带有同样电荷q,两球心在同一竖直线上,彼此相距为H,其中B球固定.当质量为m的A球以竖直向下的初速v0沿竖直方向落下时,能靠近B球的最小距离为h,则A球下落过程的初、末位置间的电势差为( )
正确答案
解析
解:小球A下降过程,根据动能定理,有:
mg(H-h)-qU=0-
解得:U=
故选:C.
一个带-Q电量的金属小球与一个不带电的实心球形导体的相互位置如图所示,在静电平衡时,感应电荷在C点产生的场强大小是( )
正确答案
解析
解:金属小球在C点产生的场强,所以感应电荷在C点产生的场强
.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
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