- 电场
- 共10557题
真空中有一匀强电场,方向沿Ox轴正方向,若一带电粒子质量为m,电荷量为q,从O点以初速度v0沿Oy轴正方向进入电场,经一定时间到达A点.此时速度大小也为v0,方向沿Ox轴正方向,如图所示,已知重力加速度为g,试求:
(1)从O到A的时间△t及OA连线与Ox轴的夹角θ;
(2)该匀强电场的电场强度E;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为多少?
正确答案
解:(1)粒子从O到A的运动,Oy方向,根据速度时间关系公式,有:
0-v0=-g△t ①
根据位移时间关系公式,有:
0-v02=2(-g)y ②
Ox方向做匀加速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
v0=△t ③
根据速度位移关系公式,有:
v02=2x ④
而=tanθ ⑤
联立可得:θ=45°,△t=.
(2)根据①②③④得:
=g
该匀强电场的电场强度:
E=.
(3)若设O点电势为零,则A点电势为φA,在水平方向上只受电场力作用,则电场力做正功,电势能减少,动能增加.
由WOA=q(φO-φA)=mv02
得φA=-
答:(1)从O到A的时间△t为,OA连线与Ox轴的夹角θ为45°;
(2)该匀强电场的电场强度E为;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为.
解析
解:(1)粒子从O到A的运动,Oy方向,根据速度时间关系公式,有:
0-v0=-g△t ①
根据位移时间关系公式,有:
0-v02=2(-g)y ②
Ox方向做匀加速直线运动,根据速度时间关系公式,有:
v0=△t ③
根据速度位移关系公式,有:
v02=2x ④
而=tanθ ⑤
联立可得:θ=45°,△t=.
(2)根据①②③④得:
=g
该匀强电场的电场强度:
E=.
(3)若设O点电势为零,则A点电势为φA,在水平方向上只受电场力作用,则电场力做正功,电势能减少,动能增加.
由WOA=q(φO-φA)=mv02
得φA=-
答:(1)从O到A的时间△t为,OA连线与Ox轴的夹角θ为45°;
(2)该匀强电场的电场强度E为;
(3)若设O点电势为零,则A点电势为.
在坐标原点O处有一场源点电荷Q=+8.0×10-8C,离O点2.0cm处的B点有一点电荷q=+1.0×10-9C.(静电力常量k=9.0×109N•m2/C2)
(1)求B点的场强大小和方向;
(2)若在B点放的是q1=-2.0×10-9C的点电荷,求q1所受的电场力大小和方向.
正确答案
解:(1)B点的场强大小 E=k=9×109×
=1.8×106N/C 方向:沿x轴正向.
(2)q1所受的电场力大小为 F=Eq=1.8×106×2.0×10-9N=3.6×10-3N,方向:沿x轴负向
答:(1)B点的场强大小为1.8×105V/m,方向为x轴正向;
(2)q1所受的电场力大小为3.6×10-3N,方向为x轴负向.
解析
解:(1)B点的场强大小 E=k=9×109×
=1.8×106N/C 方向:沿x轴正向.
(2)q1所受的电场力大小为 F=Eq=1.8×106×2.0×10-9N=3.6×10-3N,方向:沿x轴负向
答:(1)B点的场强大小为1.8×105V/m,方向为x轴正向;
(2)q1所受的电场力大小为3.6×10-3N,方向为x轴负向.
如图所示,在负点电荷Q的一条电场线上的A处,放一个电量大小为5.0×10-8C的正点电荷q1,q1受到的电场力F1=2.0×10-5N.求:
(1)A点处的电场强度的大小和方向;
(2)如果在A处换上另一个电量大小为-2.0×10-8C的负点电荷q2,它受到的电场力F2的大小和方向如何?
正确答案
解:(1)由电场强度的定义式可得
A点处电场强度大小:
电场强度的方向:指向负点电荷Q
(2)负点电荷q2受到的电场力的大小F2=qE=2.0×10-8×4.0×102=8.0×10-6N
其方向:背离负点电荷Q向右
答:(1)A点处的电场强度的大小4×102N/C和方向为指向负点电荷Q;
(2)负点电荷q2受到的电场力F2的大小8.0×10-6N,方向为背离负点电荷Q向右
解析
解:(1)由电场强度的定义式可得
A点处电场强度大小:
电场强度的方向:指向负点电荷Q
(2)负点电荷q2受到的电场力的大小F2=qE=2.0×10-8×4.0×102=8.0×10-6N
其方向:背离负点电荷Q向右
答:(1)A点处的电场强度的大小4×102N/C和方向为指向负点电荷Q;
(2)负点电荷q2受到的电场力F2的大小8.0×10-6N,方向为背离负点电荷Q向右
将一电荷量为-2.0×10-8C的检验电荷q放在电场中某点,其受到的电场力为4.0×10-3N,方向向左,则该点处的电场强度大小为______N/C,电场强度的方向为______.
正确答案
2×105
向右
解析
解:正试探电荷在该点所受的电场力方向水平向右,而负电荷受到电场力与电场强度方向相反,则该点的电场方向水平向右.该点的电场强度为:
E==
=2×105N/C,
故答案为:2×105;向右.
在电场中某点放一电量为q的试探电荷,所受电场力大小为F,根据场强定义可知,该点的场强大小E=.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:电场中的电场强度反映电场本身的性质,与放入电场中的试探电荷无关,无论有无检验电荷、检验电荷的电量如何,电场强度的大小和方向都不变.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
A、B、C三点在同一直线上,AB:BC=1:2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷.当在A处放一电荷量为+q的点电荷时,它所受到的电场力为F;移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受电场力为( )
正确答案
解析
解:根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,分析可知电荷量为-2q的点电荷在C处所受的电场力方向与F方向相同.
设AB=r,则有BC=2r.
则有:F=k
故电荷量为-2q的点电荷在C处所受电场力为:FC=k=
故选B
如图,真空中有两个点电荷
和
,分别固定在x坐标轴的x=0和x=3cm的位置上,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加,是合场强.
根据点电荷的场强公式E=所以要使电场强度为零,那么正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强大小相等方向相反.
不会在Q1的左边,因为Q1的电荷大于Q2,也不会在Q1 Q2之间,因为它们电荷电性相反,在中间的电场方向都是一样的;所以,只能在Q2右边.
设该位置据Q2的距离是L,
所以=
解得L=3cm;
所以x坐标轴上x=6cm处的电场强度为零,故AB错误;
B、在Q1 Q2之间,正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强方向沿x轴正方向,所以实际场强也是沿x轴正方向,根据点电荷的场强公式得x坐标轴大于6cm区域电场强度方向沿x轴正方向区域.
所以x坐标轴上电场强度方向沿x轴正方向区域是(0,3cm)和(6cm,∞),故C错误,D正确.
故选:D.
如图所示,N(N>5)个小球均匀分布在半径为R的圆周上,圆周上P点的一个小球所带电荷量为-2q,其余小球带电量为+q,圆心处的电场强度大小为E.若仅撤去P点的带电小球,圆心处的电场强度大小为( )
正确答案
解析
解:假设圆周上均匀分布的都是电量为+q的小球,由于圆周的对称性,圆心处场强为0,则知P处q在圆心处产生的场强大小为 E1=k,方向水平向左,可知图中所有+q在圆心处的场强E2=E1=k
,方向水平向右,图中-2q在圆心处产生的场强大小 E3=k
,方向水平向右.
根据电场的叠加有:E2+E3=E,则得k=
,所以若仅撤去P点的带电小球,圆心处的电场强度大小为
.
故选:C.
关于电场强度E的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B电场强度是描述电场本身的性质的物理量,与试探电荷无关,不能说电场强度与电场力F成正比,与电量q成反比.故A错误,B正确.
C、物理学上规定,场强方向与放在该点的正电荷所受电场力方向相同,与放在该点的负电荷所受电场力方向相反.故C错误.
D、由上可知D错误.
故选B
如图所示,光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球A、B,它们一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动,且保持相对静止.设小球A的带电量大小为QA,小球B的带电量大小为QB,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、假设小球A带正电,小球B带负电,对小球各自受力分析,
小球B受向左的电场力和A对B向左的库仑力,所以小球B的合力向左.
由于小球A、B向右做匀加速运动,所以它们所受合力方向水平向右.故A、B错误.
C、小球A带负电,小球B带正电,对小球各自受力分析,由牛顿第二定律得:
对小球B:EQB-=mBaB ①
对小球A:-EQA=mAaA ②
①②两式相加得:EQB-EQA=mBaB+mAaA
所以必有QA<QB,故C错误,D正确.
故选D.
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