- 电场
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如图所示,真空中带电量为Q的等量异种点电荷放置在A、B两点,O是AB连线的中点,OP垂直于AB,P到正电荷的连线与AB成θ角,O到正点电荷的距离为d,则P点场强为______,O点场强为______.
正确答案
解:P点:+Q和-Q在P点产生的场强大小相等,均为:E1=k=
,两者的夹角为2θ
则P点场强为:EP=2E1cosθ=;
O点::+Q和-Q在O点产生的场强大小相等,均为 E2=k,方向相同,则O点场强为 EO=2E2=
.
故答案为:,
.
解析
解:P点:+Q和-Q在P点产生的场强大小相等,均为:E1=k=
,两者的夹角为2θ
则P点场强为:EP=2E1cosθ=;
O点::+Q和-Q在O点产生的场强大小相等,均为 E2=k,方向相同,则O点场强为 EO=2E2=
.
故答案为:,
.
电量为2×10-6C的点电荷放入电场中A点,受到作用力为4×10-4N,方向向右,则A点的场强为______,方向______.若把另一电量为-5×10-7C的点电荷放在该点,受到的作用力大小为______N,方向______.
正确答案
200N/C
向右
1×10-4
向左
解析
解:由题知,F1=4×10-4N,q1=2×10-6C,A点的场强大小是:E==
N/C=200N/C;
根据该试探电荷带正电,则A点的场强方向与电场力方向相同,向右;
若把另一电量为-5×10-7C的点电荷q2放在该点,场强不变,则有:
F2=Eq2=200×(-5)×10-7N=-1×10-4N,负号说明方向向左.
故答案为:200N/C,向右,1×10-4,向左
如图所示,带电导体表面A点附近场强EA=1000N/C,B点附近场强EB=10N/C,现将一个带与导体同种电荷的点电荷分别放在A、B两处,并从静止开始释放,则点电荷在A、B两处加速度大小之比为______,点电荷分别所能获得的最大速率之比为______.若将该点电荷由A移到B,电场力做功为______.
正确答案
解:根据受力,利用牛顿第二定律得:F=ma,
则,
所以
点电荷由静止释放,受到带电导体的斥力作用,将做加速运动至无穷远,电场力做功相同,所以点电荷获得的最大速率相等;
带电导体为等势体,所以AB两点为等势点,所以把该点电荷由A移动到B电场力做功为零.
故答案为:100:1,1:1,0.
解析
解:根据受力,利用牛顿第二定律得:F=ma,
则,
所以
点电荷由静止释放,受到带电导体的斥力作用,将做加速运动至无穷远,电场力做功相同,所以点电荷获得的最大速率相等;
带电导体为等势体,所以AB两点为等势点,所以把该点电荷由A移动到B电场力做功为零.
故答案为:100:1,1:1,0.
质量为m,带电量为+q的微粒在O点以初速V0与水平方向成θ角射出,如图所示,微粒在运动过程中所受阻力大小恒为f.(重力加速度取g.)
(1)如在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿V0方向做匀速直线运动,试求所加匀强电场强度的大小.
(2)如在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿V0方向做直线运动,试求所加匀强电场强度的最小值.
(3)若加上大小一定,方向水平向左的匀强电场,仍保持微粒沿V0方向做直线运动,并且经过一段时间后微粒又回到O点,求微粒回到O点时的速率.(要求作受力图)
正确答案
解:(1)保证微粒仍沿V0方向做匀速直线运动,即带电粒子的合外力为零,如图(1)所示,据平衡态求得:E=
(2)微粒受力如图所示(2)上,要保证微粒沿vo方向直线运动必须使垂直于vo方向斜上方加匀强电场,E有最小值,且Eq=mgcosθ,E=
(3)如图(2)下所示,为使垂直于v0方向合力为零,Eqsinθ=mgcosθ.设微粒最大位移为S,由动能定理得:
-(mgsinθ+qEcosθ+f)S=0-
粒子由O点射出再回到O点整个过程,由动能定理:
-2fS=
解上述方程得v=
图(1)图(2)
答:①保证微粒仍沿V0方向做匀速直线运动,场强大小为
②如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿u方向做直线运动,所加匀强电场的最小值为
③微粒回到O点时的速率为.
解析
解:(1)保证微粒仍沿V0方向做匀速直线运动,即带电粒子的合外力为零,如图(1)所示,据平衡态求得:E=
(2)微粒受力如图所示(2)上,要保证微粒沿vo方向直线运动必须使垂直于vo方向斜上方加匀强电场,E有最小值,且Eq=mgcosθ,E=
(3)如图(2)下所示,为使垂直于v0方向合力为零,Eqsinθ=mgcosθ.设微粒最大位移为S,由动能定理得:
-(mgsinθ+qEcosθ+f)S=0-
粒子由O点射出再回到O点整个过程,由动能定理:
-2fS=
解上述方程得v=
图(1)图(2)
答:①保证微粒仍沿V0方向做匀速直线运动,场强大小为
②如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿u方向做直线运动,所加匀强电场的最小值为
③微粒回到O点时的速率为.
如图所示,在匀强电场中,将质量为m、带电量为q的一带电小球由静止释放,如果带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向夹角为θ,那么匀强电场的场强大小为( )
正确答案
解析
解:带电小球的运动轨迹为直线,在电场中受到重力mg和电场力F,其合力必定沿此直线向下,根据三角形定则作出合力,由图看出,当电场力F与此直线垂直时,电场力F最小,场强最小,则有F=qEmin=mgsinθ,得到场强的最小值为 Emin=
,故ABC错误,D正确;
故选:D.
下述说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、E由电场本身决定,与F、q无关.故A错误.
B、E=k是真空中点电荷Q产生的电场强度的计算式,E与Q成正比.故B正确.
C、场强的叠加遵守平行四边形定则,合电场的场强与几个分场强效果相同,但不一定比分场强大,也可能相等,也可能比分场强小.故C错误.
D、电场线表示电场的强弱和方向,与电荷的轨迹不一定重合.故D错误.
故选B.
如图所示,用金属丝AB弯成半径为r=1.0m的圆弧,在A、B之间留有宽度d=2cm的间隙.将电量Q=3.13×10-9C的正电荷均匀分布于金属丝上.求圆心O处的电场强度.
正确答案
解:在缺口处用长为d且电荷密度与缺口环相同的金属丝补上.对完整的电荷分布的环来说,环上处于同一直径两端的微元部分可视为两个相对应的点电荷,它们产生的电场在圆心处叠加后其合场强必为零.因此,由对称性可知,完整带电环在圆心O处的合场强E=0.由于d<r,故补上的带电小段由题意可视为点电荷,其带电量为:
q=・d=1.0×10-11C
其电场在圆心处的场强大小为:
E1=k=9×109×
=9×10-2N/C
设缺口环在圆心处产生的电场为E2,则由电场的叠加原理知E=E1+E2=0,即E2=-E1,方向由圆心指向缺口
答:圆心O处的电场强度为9×10-2N/C,方向由圆心指向缺口
解析
解:在缺口处用长为d且电荷密度与缺口环相同的金属丝补上.对完整的电荷分布的环来说,环上处于同一直径两端的微元部分可视为两个相对应的点电荷,它们产生的电场在圆心处叠加后其合场强必为零.因此,由对称性可知,完整带电环在圆心O处的合场强E=0.由于d<r,故补上的带电小段由题意可视为点电荷,其带电量为:
q=・d=1.0×10-11C
其电场在圆心处的场强大小为:
E1=k=9×109×
=9×10-2N/C
设缺口环在圆心处产生的电场为E2,则由电场的叠加原理知E=E1+E2=0,即E2=-E1,方向由圆心指向缺口
答:圆心O处的电场强度为9×10-2N/C,方向由圆心指向缺口
关于电场,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电场是物质客观存在的一种形式,故A正确;
B、电场强度的定义式,运用比值法定义,场强的大小是由电场本身决定的,与F、q无关,故B错误;
C、电场中场强与电势没有关联,故C错误;
D、电荷周围分布着电场,但电场线不存在,且电场线也不相交,故D错误;
故选:A.
(2015秋•嘉峪关校级期末)下列物理量中哪些与检验电荷无关( )
正确答案
解析
解:电场强度和电势
分别从力和能量的角度来描述电场的,均是采用比值定义法定义的,它们的大小均与电量无关,由电场本身决定的,与检验电荷无关,而电势能EP和电场力F均与电荷有关,故CD错误,AB正确.
故选AB.
ab是长为l的均匀带电绝缘细杆,P1、P2是位于ab所在直线上的两点,位置如图所示.ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1,在P2处的场强大小为E2.则P1、P2处电场强度方向______(填相同或相反).若将绝缘细杆的右边
截掉并移走(左边
电量、位置不变),则P2处的场强大小为______.
正确答案
相反
E2-E1
解析
解:将均匀带电细杆等分为很多段,每段可看作点电荷.设细杆带正电根据场的叠加,这些点电荷在P1的合场强方向向左,在P2的合场强方向向右,
由题意可知,右半边的电荷在P2处的电场强度为E1,而整个杆电荷在P2处的电场强度为E2,则左半边杆的电荷在P2处的电场强度为E2-E1.
故答案为:相反;E2-E1
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