- 电场:电流
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质量为m的带电小球带电量为+q,用绝缘细线悬挂在水平向左的匀强电场中,平衡时绝缘细线与竖直方向成30°角,重力加速度为g.,求电场强度的大小.
正确答案
小球受力如图,所以
即:
如图所示,在匀强电场中有a、b、c三点,a、b相距 4cm,b、c相距10cm,ab与电场线平行,bc与电场线成60°角.将一个带电荷量为+2×10-8C 的电荷从a点移到b点时,电场力做功为4×10-6 J.则a、b间电势差为______V,匀强电场的电场强度大小为______V/m,a、c间电势差为______V.
正确答案
电荷从a点移到b点时,由电场力做功Wab=qUab得,a、b间电势差Uab==
V=200V
匀强电场的电场强度大小E==
V/m=5000V/m.
a、c间电势差为Uac=Ed2=E(ab+bc•cos60°)=5000×(4+10cos60°)×10-2V=450V.
故答案为:200;5000;450.
如图所示,QA=3×10-8C,QB=-3×10-8C,A,B两球相距60cm,在水平方向外电场作用下,A、B保持静止,悬线竖直,(两带电小球可看作质点)求
小题1:水平方向的外电场大小和方向
小题2:A、B连线中点处的场强大小和方向
正确答案
小题1:750N/C 水平向左
小题2:5250N/C 水平向右
小题1:对A有,受水平向右的库仑引力,所以外电场对它的电场力水平向左,即场强方向水平向左,根据平衡有,即
小题2:A、B连线中点处的场强为,,所以场强大小为5250N/C 方向水平向右
电量为2×10-6 C的正点电荷放入电场中A点,受到作用力为4×10-4 N,方向向右,则该点的场强为____________N/C,方向____________。若把另一电荷放在该点受到力为2×10-4 N,方向向左,则这个电荷的电量为____________C。
正确答案
200,向右,-10-6
在匀强电场中将一质量为m,电荷量为q的带电小球由静止释放,小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向夹角为θ,如图所示,则可知匀强电场的场强最小值为___________。
正确答案
mgsinθ/q
如图所示,长为L(L=ab=dc),高为L(L=bc=ad)的矩形区域abcd内存在着匀强电场。电量为q、质量为m、初速度为的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计粒子重力。
(1)若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小
(2)若粒子从bc边某处离开电场时速度为,求电场强度的大小
(3) 若粒子从cd边某处离开电场时速度为,求电场强度的大小
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)a→c过程粒子类平抛 沿方向:
垂直方向:
解得
……4分
(2)离开电场时垂直方向:
解得:……4分
(3)由动能定理 解得
……4分
点评:做此类问题的关键是找出粒子在各个方向上的运动,然后结合牛顿定律以及动能定理解题
把2×10-9C的正检验电荷放入电场中某点时,它所受到的电场力为5×10-7N,方向竖直向下,则该点的电场强度大小是______N/C.
正确答案
试探电荷电荷量为2×10-9C,放入电场中某点时受到的电场力为5×10-7N,故场强大小为:
E==
=250N/C
故答案为:250.
把质量是0.2g的带负电的小球用绝缘线挂起来,现将带电为Q=4.0×10-8C的带电小球B靠近A,两球在同一水平面上,相距30cm,此时A球悬线与竖直方向成45°而平衡,如图所示,g取10m/s2求
(1)B球受到的库仑力大小;
(2)A球电量;
(3)B球在A平衡处的场强.
正确答案
(1)对球A受力分析,如图,根据共点力平衡条件,结合几何关系得到:
Tsin45°=mg
Tcos45°=F
解得:F=mgtan45°=0.2×10-3×10N=2×10-3N
即A球受的库仑力为2×10-3N.
(2)根据库仑定律,由F库=k得:
QA==
C=5×10-7C
即A球的带电量是5×10-7C.
(3)根据电场强度的定义式,则有:E=
代入数据,解得:E=N/C=4×103N/C
答:(1)B球受到的库仑力大小2×10-3N;
(2)A球电量5×10-7C;
(3)B球在A平衡处的场强4×103N/C.
如图所示的电场中,A点的电场强度E=2.0×104 N/C. 将电荷量q=+2.0×10-8 C的点电荷放在A点.求:
(1)该点电荷在A点所受电场力F的大小;
(2)若在A点改放一个电荷量为q'=-1.0×10-6 C的点电荷,则A点的电场强度是多少?
请在图中画出q'在A点所受电场力的方向.
正确答案
(1)点电荷在A点所受电场力
F=qE=2.0×10-8×2.0×104N=4.0×10-4N
(2)改放电荷量为q'=-1.0×10-6 C的点电荷后,A点的电场强度不变,仍为2.0×104N/C.
点电荷q'在A点所受电场力的方向如图所示.
答:(1)点电荷在A点所受电场力F的大小4.0×10-4N
(2)电场强度的大小为2.0×104 N/C.电场力的方向与电场强度的方向相反.
(6分)如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场,质量为m,电荷量为q的带电粒子以速度v0从a点进入电场,恰好从c点离开电场,离开时的速度为v,不计粒子的重力,
求:①a、c两点的电势差Uac
②电场强度E的大小?
正确答案
① ②
试题分析:①从a到c由动能定理得到:
解得
②由,从a到c沿电场线方向的距离为
,联立将电压代入得
点评:学生会分析粒子在运动过程中的受力情况及力的做功情况。
(12分)如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0×102V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀释放质量为m=2
.0×10-15kg,电荷量为q=+10-12C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)
(1)粒子源所在处a点的电势;
(2)带电粒子打在金属板上时的动能;
(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?
正确答案
(1)80V (2)1.2×10-10J (3)4m2;减小h或增大E
(1)
(2)由动能定理
(3)粒子源打在金属板上的范围是圆,设半径为,则
,
解得
面积为
若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以减小或增大
.
如图所示为一个正电荷的电场.A、B是电场中的两点.若将q=5×10-8C的负电荷置于A点,所受的电场力为2×10-4N,则A点的场强大小为______N/C,方向指向______( 填“左”或“右”);若将电荷q从A点移走,则该点的电场强度大小是______N/C.
正确答案
A点的电场强度大小E==4×102N/C,方向水平向右.
若将电荷q从A点移走,在同一点电场强度不变,所以该点的电场强度大小是400N/C.
故答案为:400,右,400.
在空间某一区域,有一匀强电场,一质量为m的液滴,带正电荷,电量为q,在此电场中恰能沿竖直方向作匀速直线运动,则此区域的电场强度的大小为___________,方向___________。
正确答案
mg/q,向上
有一静电场,其电势U随坐标x的改变而变化,变化的图线如图1所示,试在图2中画出该静电场的场强E随x变化的图线(设场强沿x轴正方向时取正值,场强沿x轴负方向时取负值)。
正确答案
试题分析:根据U=Ed,通过图像的斜率求得第一阶段电场强度为,第二阶段的电场强度为
,第三阶段为
,绘图如答案
点评:本题通过匀强电场的电势差与电场强度关系,从而绘出图像。
如图所示,在真空中有两个点电荷A和B,电荷量分别为-Q和+2Q,它们相距L.如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r<L)的空心金属球,且球心位于O点,则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小______方向______.
正确答案
两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小为E1=k+k
=k
,方向向左.
根据静电平衡导体的特点可知,球壳上的感应电荷在O点处的场强大小与两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小相等,方向相反,则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为E2=E1=k,方向向右.
故答案为:k,方向向右.
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