- 电场
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等量异号点电荷,固定在绝缘水平面上A、B两点,相距2a,如图所示,已知A处电荷带正电,B处电荷带负电,电荷量绝对值都为Q,(静电力常数为k)则
(1)两点电荷连线中点O处的电场强度大小为多少?方向如何?
(2)距两点电荷距离相等的点的电场强度多大?方向如何?
正确答案
解:(1)在O点,A、B两电荷产生的电场强度大小相同,
,
故,方向由A指向B.
(2)在距离A、B等距离为a的另一点C,则由点电荷电场强度公式得:
故由几何关系及适量合成法则得,合场强为:E=,方向由A指向B
答:(1)两点电荷连线中点O处的电场强度大小为,方向由A指向B.
(2)与两点电荷距离都为a的点的电场强度为,方向由A指向B.
解析
解:(1)在O点,A、B两电荷产生的电场强度大小相同,
,
故,方向由A指向B.
(2)在距离A、B等距离为a的另一点C,则由点电荷电场强度公式得:
故由几何关系及适量合成法则得,合场强为:E=,方向由A指向B
答:(1)两点电荷连线中点O处的电场强度大小为,方向由A指向B.
(2)与两点电荷距离都为a的点的电场强度为,方向由A指向B.
如图所示,质量为m=2×10-3kg的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点,若施加一个方向沿水平向左、大小为E=104N/C匀强电场,小球静止时丝线与竖直方向夹角为θ=37°,求
(1)带电小球带正电还是负电?
(2)带电小球所带的电量q的大小;
(3)若要使小球静止在图示位置,则所加的匀强电场的最小值为多少?方向如何?(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:
(1)由于带电小球所受电场力方向向左,电场线方向也向左,则小球带正电.
(2)分析小球的受力情况,作出力图如下左图,根据平衡条件得
(3)根据三角形定则得到,当电场力与线的方向垂直向上时,电场力最小,电场强度最小.由平衡条件得
由于小球带正电,所以电场强度方向也垂直细线向上.
答:(1)带电小球带正电.
(2)带电小球所带的电量q的大小是1.5×10-6C;
(3)若要使小球静止在图示位置,所加的匀强电场的最小值为8×103N/C,方向垂直细线向上..
解析
解:
(1)由于带电小球所受电场力方向向左,电场线方向也向左,则小球带正电.
(2)分析小球的受力情况,作出力图如下左图,根据平衡条件得
(3)根据三角形定则得到,当电场力与线的方向垂直向上时,电场力最小,电场强度最小.由平衡条件得
由于小球带正电,所以电场强度方向也垂直细线向上.
答:(1)带电小球带正电.
(2)带电小球所带的电量q的大小是1.5×10-6C;
(3)若要使小球静止在图示位置,所加的匀强电场的最小值为8×103N/C,方向垂直细线向上..
在场强为E的匀强电场中,取O点为圆心、r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d是相互垂直的两条直线(其中一条沿竖直方向)和圆周的交点.当把一试探电荷+q放在a点恰好平衡(如图所示).求:
(1)匀强电场场强E的大小、方向如何?
(2)试探电荷+q放在b点时,受力Fb的大小、方向如何?
正确答案
解:(1)由题意可知试探电荷受到点电荷的电场力为:
F1=,方向向上
试探电荷受到匀强电场的力为:
F2=qE,且F1=F2,方向相反.
故,E==
,场强方向沿ab方向.
(2)试探电荷放在b点
Eb=+E=2
,
Fb=2,方向沿ab方向.
答:(1)匀强电场场强E的大小为、方向沿ab方向.
(2)试探电荷+q放在b点时,受力Fb的大小为、方向沿ab方向.
解析
解:(1)由题意可知试探电荷受到点电荷的电场力为:
F1=,方向向上
试探电荷受到匀强电场的力为:
F2=qE,且F1=F2,方向相反.
故,E==
,场强方向沿ab方向.
(2)试探电荷放在b点
Eb=+E=2
,
Fb=2,方向沿ab方向.
答:(1)匀强电场场强E的大小为、方向沿ab方向.
(2)试探电荷+q放在b点时,受力Fb的大小为、方向沿ab方向.
(2015秋•遂宁校级期中)以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、公式E=是电场强度的定义式,场强的大小是由电场本身决定的,与电荷受到的电场力无关.故A错误;
B、电场中两点之间的电势差由电场本身以及两点的位置决定,与q无关,故B错误;
C、在Uab=Ed中,d是沿着电场线方向的距离,所以匀强电场中的任意两点a、b间的距离大,则两点间的电势差不一定越大,故C错误.
D、公式C=是电容器的电容的定义式,电容器的电容大小C与电容器两极板间电势差U无关.故D正确.
故选:D
如图所示,一质量为m,带电量为q的小球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左与竖直方向成θ角,小球在运动过程电量保持不变.
求:(1)画出小球受力图并判断小球带何种电荷
(2)求电场强度E.
正确答案
解:(1)受力如图,由于电场力向左,与场强方向相反,故小球带负电.
(2)小球的电场力F=qE
由平衡条件得:F=mgtanθ
解得:电场强度E=
答:(1)小球受力图见上,小球带负电.
(2)电场强度E为
解析
解:(1)受力如图,由于电场力向左,与场强方向相反,故小球带负电.
(2)小球的电场力F=qE
由平衡条件得:F=mgtanθ
解得:电场强度E=
答:(1)小球受力图见上,小球带负电.
(2)电场强度E为
如图中接地金属球A的半径为R,球外点电荷的电荷量为Q,到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于( )
正确答案
解析
解:球外点电荷Q在O点产生的场强大小为:E=k;
根据静电平衡的特点:导体内部场强处处为零,即感应电荷在导体内部产生的电场与球外电荷产生的电场强度大小相等,
所以在球心处产生的感应电场的场强大小 E′=E=k;
故选:D
如图,已知平行板电容器两极板间距离d=6mm,充电后两极板电势差UAB=180V.若它的电容为3微法,且P到A板距离为1mm.求:
(1)每一极板带电量;
(2)两板间的电场强度;
(3)一个电子从B板由静止出发到P点获得的动能.
正确答案
解:(1)由C=得,Q=CU=3×10-6×180C=5.4×10-4C
(2)两板间的电场强度E=N/C
(3)P与下板间的电势差为UPB=EdPB=3×104N/C×(6-1)×10-3V=150V
下板的电势差,电场线向下,P点的电势高于零,所以P点的电势φ=UPB=150V
电子从B板出发到P,电场力对电子做正功,根据动能定理得
Ek-0=eU
解得,Ek=150eV
答:(1)每一板的带电荷量为5.4×10-4C;(2)两板间的电场强度是3×104N/C;(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能是150eV.
解析
解:(1)由C=得,Q=CU=3×10-6×180C=5.4×10-4C
(2)两板间的电场强度E=N/C
(3)P与下板间的电势差为UPB=EdPB=3×104N/C×(6-1)×10-3V=150V
下板的电势差,电场线向下,P点的电势高于零,所以P点的电势φ=UPB=150V
电子从B板出发到P,电场力对电子做正功,根据动能定理得
Ek-0=eU
解得,Ek=150eV
答:(1)每一板的带电荷量为5.4×10-4C;(2)两板间的电场强度是3×104N/C;(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能是150eV.
真空中存在一点电荷产生的电场,其中a、b两点的电场强度方向如图所示,a点的电场方向与ab连线成60°,b点的电场方向与ab连线成30°.另一带正电粒子以某初速度只在电场力作用下由a运动到b.以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、a点到O点的距离Ra=Labcos60°=Lab,b点到O点距离Rb=Lbcos30°=
Lab,
根据点电荷的场强公式E=
可得:=
=3;故Ea=3Eb
在正点电荷的周围越靠近场源电势越低,故有φa>φb,故A正确,B错误.
C、带正电粒子在电场力作用下由a运动到b,电场力先做负功,后做正功,因φa>φb,则电场力做的总功为正,所以电势能减小,即Epa>Epb,而动能增加,即为Eka<Ekb,故C错误,D正确;
故选:AD.
关于场强和电势,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、公式E=,是比值定义法,E反映电场本身的性质,与试探电荷无关,不能说E与F成正比,与q成反比.故A错误.
B、由U=Ed可知,匀强电场中E恒定,任意两点间的电势差与这两点间沿电场方向的距离成正比.故B错误.
C、场强与电势没有直接关系.场强为零的地方,电势不一定为零.故C正确.
D、只要电场力做正功,电势能一定减小,即它一定从电势能大的地方移动到电势能小的地方.故D正确.
故选CD
(2015秋•山西期中)质量都是m的两个完全相同、带等量异种电荷的小球A、B分别用长l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点,平衡时小球A、B的位置如图甲所示,线与竖直方向夹角θ=30°.当空间加沿MN方向的匀强电场时,两小球平衡时如图乙所示,线与竖直方向夹角也是θ=30°.重力加速度为g,静电力常量为k.求:
(1)B小球的带电量;
(2)匀强电场的电场强度.
正确答案
解:(1)设B小球的带电量为Q.
由乙图可知,A受电场力向左,沿电场方向,故A球带正电,故B球一定带负电
甲图中,两小球相距 r=2l-2lsin30°=l
由A球受力平衡可得:mgtanα=k
解得:Q=l.
(2)外加电场时,两球相距d′=2l+2lsin 30°=3l
根据A球受力平衡可得:EQ-k=mgtanα
解得:E=.
答:(1)B小球的带电量是l;
(2)匀强电场的电场强度是.
解析
解:(1)设B小球的带电量为Q.
由乙图可知,A受电场力向左,沿电场方向,故A球带正电,故B球一定带负电
甲图中,两小球相距 r=2l-2lsin30°=l
由A球受力平衡可得:mgtanα=k
解得:Q=l.
(2)外加电场时,两球相距d′=2l+2lsin 30°=3l
根据A球受力平衡可得:EQ-k=mgtanα
解得:E=.
答:(1)B小球的带电量是l;
(2)匀强电场的电场强度是.
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