- 电场:电流
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一个检验电荷q=4×10-8C,在电场中P点受到的静电力F=8×10-6N,求:
(1)P点的场强大小?
(2)放一电荷量为2.4×10-6C的电荷在P点,受到的静电力为多少?
正确答案
解:(1)P点的场强大小为 E==
N/C=200N/C
(2)场强是描述电场本身性质的物理量,与检验电荷无关,所以放另一电荷量为2.4×10-6C的电荷在P点时P点的场强不变,场强还是200N/C.
该电荷所受的静电力为 F′=q′E=2.4×10-6×200N=4.8×10-4N
答:
(1)P点的场强大小为200N/C.
(2)放一电荷量为2.4×10-6C的电荷在P点,受到的静电力为4.8×10-4N.
解析
解:(1)P点的场强大小为 E==
N/C=200N/C
(2)场强是描述电场本身性质的物理量,与检验电荷无关,所以放另一电荷量为2.4×10-6C的电荷在P点时P点的场强不变,场强还是200N/C.
该电荷所受的静电力为 F′=q′E=2.4×10-6×200N=4.8×10-4N
答:
(1)P点的场强大小为200N/C.
(2)放一电荷量为2.4×10-6C的电荷在P点,受到的静电力为4.8×10-4N.
在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点.当圆环、小球都带有相同的电荷量Q(未知)时,发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态,如图所示.已知静电力常量为k.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:由于圆环不能看作点电荷,我们取圆环上一部分△x,设总电量为Q,则该部分电量为 Q;
由库仑定律可得,该部分对小球的库仑力F1=,
方向沿该点与小球的连线指向小球;
同理取以圆心对称的相同的一段,其库仑力与F1相同;
如图所示,
两力的合力应沿圆心与小球的连线向外,大小为2×
=
;
因圆环上各点对小球均有库仑力,故所有部分库仑力的合力F库=×πR=
,
方向水平向右;
小球受力分析如图所示,小球受重力、拉力及库仑力而处于平衡,
故T与F的合力应与重力大小相等,方向相反;
由几何关系可得:=
;
则小球对绳子的拉力T=,故C正确、D错误;
=
;
则F库==
;
解得Q=;故A正确,B错误;
故选:AC.
(2015秋•泗县校级月考)如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q.为了保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为( )
正确答案
解析
解:小球受重力、电场力和拉力处于平衡,根据平行四边形定则,当电场力方向与拉力方向垂直时,电场力最小,Fmin=mgsin60°,所以电场强度的最小值.故A、C、D正确,B错误.
故选:ACD.
半径为R的两个较大的金属球,带电量均为同种电荷q,放在绝缘的桌面上,两球间的距离为2R,若两球间的作用力为F1,设F2=,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:带同种电荷的两金属球,由于同种电荷相互排斥,所带电量集中在两球的外侧,电荷与电荷的距离r>2R.
根据库仑定律F=得:
<
,即F1<F2,故ACD错误,B正确.
故选:B.
如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为r,将带等电荷量的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+q与O点的连线和OC夹角为30°,求 O点处的场强?
正确答案
解:+q点电荷在O点的场强与-q点电荷在O点的场强的大小均为,方向与BD方向向上和向下均成60°的夹角,如图;
根据平行四边形定则,得到合场强方向向右,合场强大小为;
答:O点处的场强为.
解析
解:+q点电荷在O点的场强与-q点电荷在O点的场强的大小均为,方向与BD方向向上和向下均成60°的夹角,如图;
根据平行四边形定则,得到合场强方向向右,合场强大小为;
答:O点处的场强为.
(2015秋•杭州校级期中)下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、实验证明,任何带电体的电荷量都一定是e的整数倍.故A正确;
B、在真空中,电场强度的表达式 E=,是决定式,式中的E与Q有关,故B错误;
C、电场强度公式E=是定义式电场强度,E与F成无关,E与q无关,由电场本身决定.故C错误;
D、根据U=,可知,AB两点间的电势差等于将单位正电荷从A移到B点时静电力所做的功.故D错误.
故选:A.
如图所示,水平光滑绝缘轨道MN的左端有一个固定挡板,轨道所在空间存在E=4.0×102N/C、水平向左的匀强电场.一个质量m=0.10kg、带电荷量q=5.0×10-5C的滑块(可视为质点),从轨道上与挡板相距x1=0.20m的P点由静止释放,滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动,当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动,运动到与挡板相距x2=0.09m的Q点,滑块第一次速度减为零.若滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变.求:
(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度大小;
(2)设滑块与挡板每次碰撞损失机械能相同,滑块与挡板碰撞的次数.
正确答案
解:(1)设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a,此过程滑块所受合外力为:
F=qE=2.0×10-2N
根据牛顿第二定律有:F=ma
解得:a==
m/s2=0.20m/s2
(2)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功,即:
△E=qE(x1-x2)=5.0×10-5×4.0×102×(0.20-0.09)J=2.2×10-3J
滑块第一次到达挡板位置时,动能的大小为:
Ek=qEx1=4.0×10-3J
碰撞次数为:n==
≈2次
答:(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度大小为0.20m/s2;
(2)滑块与挡板碰撞2次.
解析
解:(1)设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a,此过程滑块所受合外力为:
F=qE=2.0×10-2N
根据牛顿第二定律有:F=ma
解得:a==
m/s2=0.20m/s2
(2)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功,即:
△E=qE(x1-x2)=5.0×10-5×4.0×102×(0.20-0.09)J=2.2×10-3J
滑块第一次到达挡板位置时,动能的大小为:
Ek=qEx1=4.0×10-3J
碰撞次数为:n==
≈2次
答:(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度大小为0.20m/s2;
(2)滑块与挡板碰撞2次.
(2015•滕州市校级模拟)如图所示,在某一点电荷Q产生的电场中,有a、b两点,其中a点的场强大小为Ea,方向与ab连线成30°角;b点的场强大小为Eb,方向与ab连线成60°角.则关于a、b两点场强大小及电势高低,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:将Ea、Eb延长相交,交点即为Q点的位置.设ab两点到Q的距离分别为ra和rb,由几何知识得到:Ra=abcos30°;Rb=absin30°,则=
故根据公式E=k得,Ea=
.
由电场线的方向可知,场源电荷为负电荷,故有:φa>φb;
故选:B.
关于电场强度的定义式为E=,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、E=是电场强度的定义式,适用于任何电场.故A错误.
B、公式中F是检验电荷所受的电场力,q是检验电荷的电荷量,故B错误.
C、场强的方向与放在该点的正电荷所受的电场力方向相同,与放在该点的负电荷所受的电场力方向相反.故C错误.
D、由F=Eq得知,场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比.故D正确.
故选D
(2015秋•海淀区期末)如图所示,真空中有两个点电荷分别位于M点和N点,它们所带电荷量分别为q1和q2.已知在M、N连线上某点P处的电场强度为零,且MP=3PN,则( )
正确答案
解析
解:已知在M、N连线上某点P处的电场强度为零,根据点电荷的电场强度公式得:
=
,
MP=3PN.
解得:q1=9q2.
故选:B.
用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0×10-2kg,所带电荷量为+2.0×10-8C.现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与铅垂线成30°夹角,如图所示.求这个匀强电场的电场强度.g=10m/s2.
正确答案
解:小球的受力如图,
根据共点力平衡有:mgtanθ=qE
答:这个匀强电场的电场强度为.
解析
解:小球的受力如图,
根据共点力平衡有:mgtanθ=qE
答:这个匀强电场的电场强度为.
在x轴上,x=0处放置一个电荷为+4Q的点电荷,x=9cm处放置一个电荷为-Q的点电荷,
(1)确定合场强为零的点的坐标.
(2)确定在x轴上合场强的方向沿x轴正方向的区域.
正确答案
解:(1)根据电场的叠加原理可知合场强为零的点应在两个点电荷的连线上-Q的外侧,设其横坐标为x.
则有:k=k
解得:x=18cm
故合场强为零的点的坐标为(18cm,0)
(2)根据电场的叠加原理可知:在x轴上,x<0和9cm<x<18cm范围内,合场强沿x轴负方向;0<x<9cm和x>18cm合场强沿x轴正方向;故合场强的方向沿x轴正方向的区域0<x<9cm或x>18cm.
答:
(1)合场强为零的点的坐标为(18cm,0).
(2)在x轴上合场强的方向沿x轴正方向的区域0<x<9cm或x>18cm.
解析
解:(1)根据电场的叠加原理可知合场强为零的点应在两个点电荷的连线上-Q的外侧,设其横坐标为x.
则有:k=k
解得:x=18cm
故合场强为零的点的坐标为(18cm,0)
(2)根据电场的叠加原理可知:在x轴上,x<0和9cm<x<18cm范围内,合场强沿x轴负方向;0<x<9cm和x>18cm合场强沿x轴正方向;故合场强的方向沿x轴正方向的区域0<x<9cm或x>18cm.
答:
(1)合场强为零的点的坐标为(18cm,0).
(2)在x轴上合场强的方向沿x轴正方向的区域0<x<9cm或x>18cm.
由电场强度的定义式E=可知,在电场中同一点( )
正确答案
解析
解:AB、电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷无关;场强公式E=,采用比值法定义,E与F、q无关,不能认为电场强度E跟F成正比,跟q成反比,无论检验电荷所带的电量如何变化,
始终不变,故A错误,B正确;
C、场强E方向与正试探电荷q 所受电场力F方向相同,与场负试探电荷q 所受电场力F方向相反,故C错误;
D、不带电的小球在P点受到的电场力为零,则P点的场强不一定为零,故D错误.
故选:B.
下列关于点电荷的场强公式的几种不同的理解,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、以点电荷Q为中心,r为半径的球面上各处的场强大小相等,方向不同,场强是矢量,所以场强不同,故A错误.
B、当r→0时,点电荷的场强公式已经不适用,当r→∞时,E→0.故B错误.
C、点电荷Q产生的电场中,各点的场强方向与点电荷的性质有关,正点电荷产生的电场中,各点的场强方向是背向点电荷Q向外,负点电荷产生的电场中,各点的场强方向是指向点电荷Q向内.故C错误.
D、在点电荷Q的电场中,场强公式,某点的场强大小与Q成正比,与r2成反比,故D正确.
故选D.
如图,把q1=-1.0×10-9C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,方向水平向右.Q在P激发的电场强度为( )
正确答案
解析
解:电场强度为:E=N/C=1000N/C,电场强度的方向为与负电荷受力的方向相反,即水平向左;
故选:B
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