- 电场
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真空中有一电场,在电场中的P点放一电量为4×10-9C的试探电荷,它受到的电场力2×10-5N,试求:
(1)P点的场强度是多少?
(2)如果把试探电荷的电量减少为2×10-9C,则检验电荷所受的电场力又为多大?
(3)如果把这个试探电荷取走,则P点的电场强度又是多少?
正确答案
解:(1)由电场强度公式得:E=N/C=5×103N/C,
(2)当将检验电荷的电量减小为2.0×10-9C,则其电场力为:F=qE=2.0×10-9×5×103N=1×10-5N;
(3)电场强度与试探电荷无关,则如果把这个试探电荷取走,P点的电场强度仍为5×103N/C.
答:(1)P点的电场强度E为5×103N/C;
(2)把检验电荷电量减小为2.0×10-9C,则该电荷在P点受到的电场力是1×10-5N.
(3)如果把这个试探电荷取走,P点的电场强度仍为5×103N/C.
解析
解:(1)由电场强度公式得:E=N/C=5×103N/C,
(2)当将检验电荷的电量减小为2.0×10-9C,则其电场力为:F=qE=2.0×10-9×5×103N=1×10-5N;
(3)电场强度与试探电荷无关,则如果把这个试探电荷取走,P点的电场强度仍为5×103N/C.
答:(1)P点的电场强度E为5×103N/C;
(2)把检验电荷电量减小为2.0×10-9C,则该电荷在P点受到的电场力是1×10-5N.
(3)如果把这个试探电荷取走,P点的电场强度仍为5×103N/C.
如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N,这点的电场强度就是______.
正确答案
1N/C
解析
解:由场强的定义式E=,如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N,这点的电场强度就是1N/C.
故答案为:1N/C
(2015秋•惠州校级月考)真空中,在离点电荷(带电荷量为Q)为r的A点,先后放带电量为q1和q2的点电荷,点电荷q1、q2所受的电场力分别为F1和F2,则A点的电场强度大小为( )
正确答案
解析
解:A、B,点电荷q1、q2的电荷均为试探电荷,根据电场强度的定义式E=,得到:A点电场强度的大小为:E=
=
.故A、B正确.
C、D电量为Q的点电荷是场源电荷,在A点产生的电场强度的大小为:E=k.故C正确,D错误.
故选:ABC.
如图,真空中A、B相距L=2.0m,将电荷量为qA=+2.0×10-6C的点电荷固定在A点,将电荷量为qB=-2.0×10-6C的点电荷固定在B点,已知静电力常量k=9×109N•m2/C2,求:
(1)求qA受到的库仑力大小和方向;
(2)求 AB连线中点C处的电场强度大小和方向;
(3)若在AB连线中点C处再放置一个qC=-2.0×10-6C的点电荷,求qC所受静电力方向和大小.
正确答案
解:(1)qA受到的库仑力大小 ,方向由A指向B;
(2)C处的电场强度大小 EC=EAC+EBC=k+k
=3.6×104V/m,方向由C指向B.
(3)qC所受静电力大小为 ,方向由C指向A.
答:
(1)qA受到的库仑力大小是9×10-3N,方向由A指向B;
(2)AB连线中点C处的电场强度大小是3.6×104V/m,方向由C指向B;
(3)qC所受静电力方向为由C指向A,大小为7.2×10-2N.
解析
解:(1)qA受到的库仑力大小 ,方向由A指向B;
(2)C处的电场强度大小 EC=EAC+EBC=k+k
=3.6×104V/m,方向由C指向B.
(3)qC所受静电力大小为 ,方向由C指向A.
答:
(1)qA受到的库仑力大小是9×10-3N,方向由A指向B;
(2)AB连线中点C处的电场强度大小是3.6×104V/m,方向由C指向B;
(3)qC所受静电力方向为由C指向A,大小为7.2×10-2N.
在电场中某点放一检验电荷,其电量为q,受到的电场力为F,则该点电场强度为E=,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量,由电场本身决定,与试探电荷无关;若移去检验电荷,该点的电场强度仍为E,故A错误.
B、由题,该点的电场强度E=,若在该点放一个电量为2q的检验电荷,该点的电场强度仍为E,故B错误.
C、若在该点放一个电量为-2q的检验电荷,该点场强大小仍为E,方向与原来的方向相同,故C错误.
D、若在该点放一个电量为-的检验电荷,则该点的场强大小仍为E,方向与原来的方向相同,故D正确.
故选:D.
电场强度E的定义式为E=( )
正确答案
解析
解:A、电场强度E的定义式E= 适用于任何电场.故A错误.
B、电场强度E的定义式E= 中,F是放入电场中的试探电荷所受的电场力,q是试探电荷的电量,不是产生电场的电荷的电量.故B,C错误.
D、由库仑定律中推导出的:
是点电荷q2产生的电场在q1所在处的场强大小,同样,
是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小,故D正确.
故选D.
在电场中某点放一检验电荷,其电量为q,检验电荷受到的电场力为F,则该点电场强度为E=,那么下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场强度反映本身的强弱和方向,与放入电场中的检验电荷无关,所以若在该点放一个电量为的检验电荷,则该点场强的大小仍为E,电场强度的方向不变,故A正确.
B、若在该点放个电量为2q的检验电荷,该点的电场强度不变,仍为E,故B错误.
C、若在该点放一个电量为-2q的检验电荷,则该点场强的大小仍为E,电场强度的方向不变,故C错误.
D、若移去检验电荷q,该点的电场强度不变,故D错误.
故选:A.
某空间存在一匀强电场,现将一带电量为5×10-5C的正试探电荷放入其中某一位置,该电荷受到2×10-2N的水平向右的电场力.求:
(1)该匀强电场的电场强度;
(2)若移走正电荷,换成一带电量为5×10-4C的负试探电荷,它所受的电场力;
(3)如果该位置不放任何试探电荷,则该处的电场强度为多大?
正确答案
解:(1)该匀强电场的电场强度E==
=1000N/C
(2)若移走正电荷,负电荷所受的电场力F=q′E=5×10-4×1000N=0.5N
(3)电场强度与试探电荷无关,由电场本身决定,该位置不放任何试探电荷,同一点的场强不变,仍为1000N/C.
答:
(1)该匀强电场的电场强度是1000N/C;
(2)若移走正电荷,换成一带电量为5×10-4C的负试探电荷,它所受的电场力是0.5N;
(3)如果该位置不放任何试探电荷,则该处的电场强度为1000N/C.
解析
解:(1)该匀强电场的电场强度E==
=1000N/C
(2)若移走正电荷,负电荷所受的电场力F=q′E=5×10-4×1000N=0.5N
(3)电场强度与试探电荷无关,由电场本身决定,该位置不放任何试探电荷,同一点的场强不变,仍为1000N/C.
答:
(1)该匀强电场的电场强度是1000N/C;
(2)若移走正电荷,换成一带电量为5×10-4C的负试探电荷,它所受的电场力是0.5N;
(3)如果该位置不放任何试探电荷,则该处的电场强度为1000N/C.
如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为( )
正确答案
解析
解:(1)设圆的半径是r,由A到B,由动能定理得:
在B点,对小球由牛顿第二定律得:
联立以上两式解得:
由于是点电荷-Q形成的电场,由得到,等势面上各处的场强大小均相等,即AB弧中点处的电场强度为
故选:B
如图所示,在竖直向下,场强为E的匀强电场中,长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动,两个小球A、B固定于杆的两端,A、B的质量分别为m1和m2(m1<m2),A带负电,电量为q1,B带正电,电量为q2.杆从静止开始由水平位置转到竖直位置,求:
(1)在此过程中电场力所做的功为多少?
(2)在竖直位置处两球的总动能为多少?
若将轻杆弯折成如图所示的“Γ”形,两边互相垂直、长度均为,两端各固定一个金属小球A、B,在竖直向下,场强为E的匀强电场中,可绕过O点的水平轴在竖直平面内无摩擦转动.已知A球质量m1=m,电量为+q,B球质量m2=7m/2,B球也带负电,电量为-q.现将“Γ”形杆从OB位于水平位置由静止释放,求:
(3)OB杆能转过的最大角度为127°,则该电场强度的大小为多少?
(4)当两球的速度达到最大时,OB杆转过的角度为多大?
正确答案
解:(1)因为杆及AB受力的合力矩为顺时针,所以系统沿顺时针转动到竖直位置,电场力对A和B都做正功,电场力对A、B做总功为:
WE=q2E×+q1E×
=
(q1+q2)EL,
(2)在此过程中重力对A做正功,对B做负功,WG=m2g×-m1g×
=
(m2-m1)gL,
设两球总动能为Ek,由用动能定理得:
Ek-0=WE+WG=(q1E+q2E+m2g-m1g)L,
(3)从OB位于水平位置由静止释放到OB杆能转过的角度为127°,根据动能定理列出等式
3.5mg×0.8×L-mg×1.6×
L-qE×0.8×
L-qE×1.6×
L=0-0=0
解得:E=
(4)速度达到最大时力矩平衡,设转过的角度为θ,根据力矩平衡方程得
(qE+mg)sinθ=(3.5mg-qE)cosθ,
解得tanθ=2,即OB杆转过的角度的正切值是2.
答:(1)在此过程中电场力所做的功为(q1+q2)EL
(2)在竖直位置处两球的总动能为(q1E+q2E+m2g-m1g)L,
(3)OB杆能转过的最大角度为127°,则该电场强度的大小为
(4)OB杆转过的角度的正切值是2.
解析
解:(1)因为杆及AB受力的合力矩为顺时针,所以系统沿顺时针转动到竖直位置,电场力对A和B都做正功,电场力对A、B做总功为:
WE=q2E×+q1E×
=
(q1+q2)EL,
(2)在此过程中重力对A做正功,对B做负功,WG=m2g×-m1g×
=
(m2-m1)gL,
设两球总动能为Ek,由用动能定理得:
Ek-0=WE+WG=(q1E+q2E+m2g-m1g)L,
(3)从OB位于水平位置由静止释放到OB杆能转过的角度为127°,根据动能定理列出等式
3.5mg×0.8×L-mg×1.6×
L-qE×0.8×
L-qE×1.6×
L=0-0=0
解得:E=
(4)速度达到最大时力矩平衡,设转过的角度为θ,根据力矩平衡方程得
(qE+mg)sinθ=(3.5mg-qE)cosθ,
解得tanθ=2,即OB杆转过的角度的正切值是2.
答:(1)在此过程中电场力所做的功为(q1+q2)EL
(2)在竖直位置处两球的总动能为(q1E+q2E+m2g-m1g)L,
(3)OB杆能转过的最大角度为127°,则该电场强度的大小为
(4)OB杆转过的角度的正切值是2.
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