- 电场:电流
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电荷量为-5.0×10-12C的点电荷置于电场中的P点,所受电场力大小为2.0×10-6N,方向向右,则P点的电场强度大小为___________N/C,方向___________。移走点电荷,P点的电场强度大小为___________N/C。
正确答案
4×105,向左,4×105
在电场中P点放一个带电量q=-3.2×10-8C的电荷,受到电场力大小F=8×10-6N,该力的方向跟P点电场强度的方向______,P点电场强度大小为______;如果在P点放q=6.4×10-8C的正电荷,则它所受的电场力的大小为______,方向跟过P点的电场强度方向______;如果拿走放在P点的电荷,则P点电场强度大小为______.
正确答案
由题,在电场中P点放一个带电量q=-3.2×10-8C的电荷,受到电场力大小F=8×10-6N,该力的方向跟P点电场强度的方向相反,P点电场强度大小为E==
N/C=250N/C.在P点放q=6.4×10-8C的正电荷,电场强度不变,则该电荷所受电场力大小为F=Eq=250×6.4×10-8N=1.6×10-5N,方向跟过P点的电场强度方向相同.如果拿走放在P点的电荷,P点电场强度大小仍为250N/C.
故答案为:相反,250N/C.1.6×10-5N,相同,250N/C.
如图所示,用长L的绝缘细线栓住一个质量为m,带电量为+q的小球,线的另一端栓在水平向右的匀强电场中,开始时把小球、线拉到和O在同一水平面上的A点(线拉直),让小球由静止开始释放,当摆线摆到与水平线成60°角到达B点时,球的速度正好为零.重力加速度用g表示.求:
(1)A、B两点的电势差UAB;
(2)匀强电场的电场强度E.
正确答案
(1)小球从静止释放到到达B点的过程中,根据动能定理得
mgLsin60°+qUAB=0
得,UAB=-=-
(2)匀强电场的电场强度E=,d=L(1-cos60°),联立得到,E=
答:
(1)A、B两点的电势差UAB=-;
(2)匀强电场的电场强度E=.
如图所示,真空中存在空间范围足够大的、方向水平向右的匀强电场,在电场中,一个质量为m、带电量为q的粒子从O点出发,初速度的大小为v0,在重力和电场力的共同作用下恰能沿与场强的反方向成θ角做匀减速直线运动,求:
(1)匀强电场的场强的大小;
(2)粒子运动的最高点与出发点之间的电势差。
正确答案
(1)依题意粒子做匀减速直线运动,对粒子受力分析可知粒子带负电,粒子受到水平向右的电场力和竖直向下的重力。垂直运动方向由平衡条件
mgcosθ=qEsinθ (2分)
解得E= (1分)
(2)粒子运动到最高点时速度为零,设运动的位移为s,由动能定理:
-mgssinθ-qEscosθ=0-mv02 (2分)
最高点与出发点之间的电势差U=qEscosθ (2分)
解得:U=mv02cos2θ/2q
(1)因为粒子做匀减速直线运动,粒子受重力和电场力,合外力与运动方向相反,所以可知粒子受到水平向右的电场力,即粒子带正电,,所以
(2)粒子运动到最高点时速度为零,设运动的位移为s,由动能定理:
-mgssinθ-qEscosθ=0-mv02,最高点与出发点之间的电势差U=qEscosθ,
解得:U=mv02cos2θ/2q
把一个q=10-10C电量的点电荷,放入电场中A点时,它所受的电场力大小是10-2N,则A点的电场强度大小是______N/C.如果把q拿去后,A点的电场强度大小是______N/C.
正确答案
该点的电场强度等于试探电荷在电场中受到的电场力与试探电荷所带电量的比值.即:E==
=108N/c.
场强的大小与试探电荷的电量无关,与有无试探电荷无关.所以:如果把q拿去后,A点的电场强度大小仍然是108 N/c
故答案为:108 108
如图所示,在场强为E的水平匀强电场中,一根长为l的绝缘杆,两端分别固定着带有电量+q和-q的小球(大小不计).现让缘绝杆绕中点O逆时针转动α角,则转动中带电小球克服电场力做功为______.
正确答案
电场力对带正电的小球做负功,则带正电的小球克服电场力做功W1=qE(1-cosα).电场力对带负电的小球做负功,则带负电的小球克服电场力做功W2=qE
(1-cosα).所以转动中带电小球克服电场力做功为W=W1+W2=qEl(1-cosα).
故答案为:qEl(1-cosα).
求:
(1)角度的大小?
(2)小球在运动过程中,细线的最大拉力为多少?(已知,
,重力加速度为g)(本小题8分)
正确答案
(1)(2)
(1)由平衡条件: (1)1分
2分
1分
(2)当小球运动到与竖直线成370角时,速度最大
1分
1分
又重力和电场力的合力,方向与竖直线成370角
1分
1分
如图所示,场强为E的匀强电场中有A、B、C三点,三点组成一个等边三角形,边长为0.1m,底边AC和电场线的方向平行.现把电量为2×10-8C的负电荷从A点移到B点,克服电场力做功4×10-5J,则E的大小为______N/C,如把负电荷从C点移到A点,负电荷的电势能将______.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
电量为2×10-8C的负电荷从A点移到B点,由W=qEd=qEcos60°得
E==
N/C=4×104N/C
由于电场力做负功,该负电荷的电势能增大,电势降低,所以B点的电势低于A点的电势,电场线方向由A→C.
如把负电荷从C点移到A点,电势升高,负电荷的电势能将减小.
故答案为:4×104,减小
把2×10C的正检验电荷放入电场中某点时,它所受到的电场力为5×10
N,方向竖直向下,则该点的场强是_____________N/C,方向_____________;如果在该点放入一个6×10
C的负检验电荷,该检验电荷受到的电场力大小为_____________N,方向_____________。
正确答案
250,竖直向下,1.5×10-6,竖直向上
电场强度的国际单位是______,,电源的电动势国际单位是______.
正确答案
电场强度的国际单位是由公式E=推导出来的导出单位,F的单位是N,q的单位是C,则E的单位是N/C.
根据电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间接电压,可知:电动势的单位与电压的相同,均是V.
故答案是:N/C;V
空间存在电场,场强的大小为4×10 5N/C,将q 1=1×10 -8C的点电荷放在该点,所受的电场力大小为______,若在该点点电荷所受的电场力的大小为-2×10 -5N,则第二个点电荷的电量是______,该点的场强大小为______ N/C.
正确答案
由E=变形得
q 1所受的电场力大小为F1=q1E=1×10 -8×4×10 5N=4×10-3N
在该点放第二电荷,该点的电场强度不变,则第二个点电荷的电量是
q2==
C=-5×10-9C
该点的场强大小仍为4×105N/C.
故答案为:4×10-3N;-5×10-9C;4×105.
把q1=-2.0×10-9C的检验电荷放入点电荷Q产生的电场中的P点,测得q1所受电场力大小为1.0×10-6N.若移走q1,而在P点放置一个q2=+1.2×10-8C的点电荷,则q2所受电场力大小为______,此时Q在P点产生的电场的场强大小为______.
正确答案
电场强度E==
N/C=500N/C.电场力F′=q2E=1.2×10-8×500N=6×10-6N.电场强度不变.
故本题答案为:6×10-6N,500N/C
如图所示,在光滑绝缘水平面上固定着-根光滑绝缘的圆形水平渭槽,其圆心在O点.过O点的-条直径上的A、B两点固定着两个点电荷.其中固定于A点的为正电荷,电荷量大小为Q;固定于B点的是未知电荷.在它们形成的电场中,有-个可视为质点的质量为m、电荷量大小为q的带电小球正在滑槽中运动,小球的速度方向平行于水平面,若已知小球在C点处恰好与滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度,AB间的距离为L,∠ABC=∠ACB=30°,CO⊥OB,静电力常量为k,
(1)作出小球在水平面上受力,并确定固定在B点的电荷及小球的带电性质:
(2)求B点电荷的电荷量大小;
(3)已知点电荷的电势计算式为:φ=kQ/r,式中Q为场源电荷的电荷量,r为该点到场源电荷的距离.试利用此式证明小球在滑槽内做的是匀速圆周运动.
正确答案
(1)由小球在C点处恰好与滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度,可知小球在C点的合力方向一定沿CO且指向O点,所以A处电荷对小球吸引,B处电荷对小球排斥,因为A处电荷为正,所以小球带负电,B带负电,如图所示.
若
小球带正电,B带负电,小球在C点受到A的排斥力,受到B的吸引力,根据平行边形定则可知,两者的合力方向不可能沿CO且指向O点,所以小球带正电,B带负电是不可能的.
(2)因为∠ABC=∠ACB=30°,CO⊥OB,由几何关系得:BC=2ABcos30°=L
由于无切向加速度,小球沿切线方向的合力为零,则有
kcos60°=k
cos30°
解得 QB=Q
(3)以O为原点,OB为x轴正方向,OC为y轴正方向,槽上某点的坐标为(x,y),则该点的电势为
φ=-
而x2+y2=L2
代入上式解得,φ=0
说明圆周上各点电势相等,小球在运动过程中电势能不变,根据能量守恒得知,小球的动能不变,小球做匀速圆周运动.得证.
答:
(1)作出小球在水平面上受力如图,小球带负电,B带负电:
(2)B点电荷的电荷量大小为Q;
(3)证明见上.
如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的一个长方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=14V;φB=3V;φC=-3V,由此可得D点电势φD=______ V.
正确答案
AB电势差等于CD电势差,有:φA-φB=φC-φD,即14-3=-3-φD,解得φD=-14V.
故答案为:-14.
在电场中某处放入电荷量为5.0×10-9C的正点电荷,它受到的静电力为3.0×10-4 N,则该处的电场强度大小为______V/m.若将该电荷从电场中A点移到B点,静电力做功5.0×10-7J,则A、B两点的电势差为______V.
正确答案
由题,试探电荷q=5.0×10-9C,电场力F=3.0×10-4N,则该处的电场强度大小E==6×104V/m.A、B两点的电势差为UAB=
=
V=100V
故答案为:6×104,100
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