- 电场
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如图所示,A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷,点处的电荷量为-,其余各点处的电荷量均为+,则圆心处( )
正确答案
解析
解:由点电荷的场强公式可知,各点电荷在O点产生的场强大小为:E=
,
电场强度是矢量,求合场强应用平行四边形定则,由对称性可知,
B、C、D、E四个点电荷的合场强大小为E′=,方向由O指向A,
则A、B、C、D、E五个点电荷的合场强大小为:
E合=E′+E=+
=
,方向由O指向A;故C正确,ABD错误;
故选:C.
(2015秋•福州校级期末)在电场中某处放入电荷量为1.0×10-9C的点电荷时,它受到的电场力的大小为2.0×10-5N,则该处的电场强度大小是多少?( )
正确答案
解析
解:已知试探电荷q=1.0×10-9C,电场力F=2.0×10-5N,则该处的电场强度大小为 E=,故A正确.
故选:A
(2010秋•北京校级期末)带电粒子射入一固定的带正电的点电荷Q的电场中,沿右图中实线轨迹从a运动到b,a、b两点到点电荷Q的距离分别为ra、rb(ra>rb),b为运动轨迹上到Q的最近点,不计粒子的重力,则可知( )
正确答案
解析
解:A、根据粒子轨迹的弯曲方向可知,粒子受到排斥力,粒子带正电.故A错误;
B、由于ra>rb,由公式E=k分析可知,b点的场强大于a点的场强.故B正确;
C、a到b的过程中,电场力方向大体向左,对粒子做负功.故C错误;
D、粒子在运动过程中,动能与电势能总和守恒.故D正确.
故选:BD.
如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的匀强电场中,静止时细线右偏与竖直方向成45°角,位于图中的P点.重力加速度为g.求:
(1)小球所受到的电场力为多大?
(2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,则当小球摆至P点时,其电势能如何变化?变化了多少?
(3)由第2问求小球摆至P点时,绳子对小球的拉力是多大?
正确答案
解:(1)小球静止在P点时由平衡条件得:
tan45°=
解得:F电=mg
(2)小球从A到P的过程中,电场力做负功,故其电势能增加,则小球克服电场力做功为:
W=F电L(1-cos45°)=
其电势能增加为:△EP=△W=
(3)小球从A到P做圆周运动,根据动能定理得:
mvP2-0=mgLsin45°-mgL (1-sin45°)
解得:vP=,
根据牛顿第二定律,则有:T-mg=m
由上式联立,解得:T=
答:(1)小球所受到的电场力为mg;
(2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,则当小球摆至P点时,其电势能增加,变化了;
(3)由第2问求小球摆至P点时,绳子对小球的拉力是 .
解析
解:(1)小球静止在P点时由平衡条件得:
tan45°=
解得:F电=mg
(2)小球从A到P的过程中,电场力做负功,故其电势能增加,则小球克服电场力做功为:
W=F电L(1-cos45°)=
其电势能增加为:△EP=△W=
(3)小球从A到P做圆周运动,根据动能定理得:
mvP2-0=mgLsin45°-mgL (1-sin45°)
解得:vP=,
根据牛顿第二定律,则有:T-mg=m
由上式联立,解得:T=
答:(1)小球所受到的电场力为mg;
(2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,则当小球摆至P点时,其电势能增加,变化了;
(3)由第2问求小球摆至P点时,绳子对小球的拉力是 .
下列公式中,既适用于点电荷产生的静电场,也适用于匀强电场的有( )
①场强E=②场强E=
③场强E=
④电场力做功W=Uq.
正确答案
解析
解:E=是电场强度的定义式,适用于一切电场,
仅适用于匀强电场,
适用于点电荷产生的电场.W=qU适用于一切电场.可知既适用于点电荷产生的静电场,也适用于匀强电场是①④.
故选:C.
在点电荷Q右方距离10cm处的A点处放q=5×10-9C时,受到的电场力为F=10-3N,方向向左,求:
(1)该点的电场强度及Q的电荷量;
(2)若换放q=-5×10-9C时,F和E又如何?
(3)若拿去q,则E、F又如何?
(4)原来q电荷在Q处产生的电场强度多大?
正确答案
解:(1)该点的电场强度 E==
=2×105N/C 方向向左
由E=k得 Q=
=
C=
×10-6C
(2)若换放q=-5×10-9C时,场强不变,E=2×105N/C,方向向左
而F=qE=5×10-9C×2×105N=10-3N,方向向右
(3)若拿去q,E=2×105N/C 方向向左在,而 F=0
(4)原来q电荷在Q处产生的电场强度 E′=k=4.5×103N/C 方向向左.
答:(1)该点的电场强度为2×105N/C,方向向左,Q的电荷量为×10-6C.
(2)若换放q=-5×10-9C时F为10-3N,方向向右.场强E为2×105N/C,方向向左.
(3)若拿去q,E仍为2×105N/C,方向向左.F为0.
(4)原来q电荷在Q处产生的电场强度为4.5×103N/C,方向向左.
解析
解:(1)该点的电场强度 E==
=2×105N/C 方向向左
由E=k得 Q=
=
C=
×10-6C
(2)若换放q=-5×10-9C时,场强不变,E=2×105N/C,方向向左
而F=qE=5×10-9C×2×105N=10-3N,方向向右
(3)若拿去q,E=2×105N/C 方向向左在,而 F=0
(4)原来q电荷在Q处产生的电场强度 E′=k=4.5×103N/C 方向向左.
答:(1)该点的电场强度为2×105N/C,方向向左,Q的电荷量为×10-6C.
(2)若换放q=-5×10-9C时F为10-3N,方向向右.场强E为2×105N/C,方向向左.
(3)若拿去q,E仍为2×105N/C,方向向左.F为0.
(4)原来q电荷在Q处产生的电场强度为4.5×103N/C,方向向左.
点电荷A和B,分别带正电和负电,电量分别为4Q和Q,如图所示,在AB连线上,电场强度为零的地方在( )
正确答案
解析
解:点电荷电场线的分布特点;正电荷电场的电场线从正电荷出发到无穷远终止,负电荷电场的电场线从无穷远出发到负电荷终止.
A、在B的左侧,A产生的电场强度向左,B产生的电场强度向右,电场强度方向相反,但由于A的电量大于B的电量,且A较远,由点电荷场强公式E=k可知,在同一点电场强度大小可能相等,所以合场强可能为零.故A正确.
B、A的右侧,A产生的电场强度向右,B产生的电场强度向左,电场强度方向相反,而且由题A的电量大于B的电量,且A较近,由点电荷场强公式=k可知,在同一点A的电场强度一定大于B的电场强度,所以合场强不可能为零.故B错误.
C、A和B之间两点产生的电场强度方向均向向左,合场强不可能为零.故C错误.
D、由上可知D错误.
故选:A
在真空中A点有一正电荷Q=2.0×10-4C,把检验电荷q=2.0×10-5C的负电荷置于B点,他们相距离r=2m,如图所示.求:
(1)q受到的电场力;
(2)q所在点的电场强度.
正确答案
解:(1)根据库仑定律得:q受到的电场力 F=k=9.0×109×
N=9N
(2)根据电场强度的定义得:q所在点的电场强度E==
N/C=4.5×105N/C
答:
(1)q受到的电场力的大小为9N.
(2)q所在点的电场强度的大小为4.5×105N/C.
解析
解:(1)根据库仑定律得:q受到的电场力 F=k=9.0×109×
N=9N
(2)根据电场强度的定义得:q所在点的电场强度E==
N/C=4.5×105N/C
答:
(1)q受到的电场力的大小为9N.
(2)q所在点的电场强度的大小为4.5×105N/C.
在水平方向的匀强电场中,用一绝缘细线悬挂一个质量为m、电量为q的带负电小球,静止时细线与竖直方向的夹角为θ,则电场的方向是______,大小为______.
正确答案
水平向左
解析
解:小球受力如图所示,根据平衡条件可知:电场力qE与重力mg的合力与细线的拉力T等值、方向反向,则力的合成图得知:
F=qE=mgtanθ=mgtanθ
解得:E=,
小球带负电,电场力方向水平向右,所以电场强度方向水平向左.
故答案为:水平向左;
带电荷量为+q的点电荷与均匀带电大薄板相距2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,如图中a点处的电场强度为零,根据对称性,带电薄板在图中b点处产生的电场强度的大小和方向分别为( )
正确答案
解析
解:q在a点形成的电场强度的大小为E1=,方向向左;因a点场强为零,故薄板在a点的场强方向向右,大小也为
,由对称性可知,薄板在b点的场强也为
,方向向左;
故选:B.
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