- 静电场
- 共12458题
如图所示,真空中,带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距r,则:
(1)两点电荷连线的中点O的场强多大?
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强如何?
正确答案
解:(1)根据电场强度的叠加原则可知,
+
=
;
(2)+Q在0′处产生的场强E,方向与水平方向成60°斜向上,
-Q在0′处产生的场强E,方向与水平方向成60°斜向下,
根据矢量合力原则可知,O′点的场强E=,方向水平向右.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小为,方向水平向右.
解析
解:(1)根据电场强度的叠加原则可知,
+
=
;
(2)+Q在0′处产生的场强E,方向与水平方向成60°斜向上,
-Q在0′处产生的场强E,方向与水平方向成60°斜向下,
根据矢量合力原则可知,O′点的场强E=,方向水平向右.
答:(1)两点电荷连线的中点O的场强为;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O′点的场强大小为,方向水平向右.
如图所示,有一块无限大的原来不带电的金属平板MN,现将一个带电量为+Q的点电荷放置于板右侧的A点,并使金属板接地.已知A点离金属板MN的距离为d,C点在A点和板MN之间,AC⊥MN,且AC长恰为
.金属平板与电量为+Q的点电荷之间的空间电场分布可类比______(选填“等量同种电荷”、“等量异种电荷”)之间的电场分布;在C点处的电场强度EC=______.
正确答案
等量异种电荷
解析
解:金属平板上感应出的电荷理解为在A点与板对称的另一点B点存在一个电荷-Q,所以金属板与电量为+Q的点电荷之间的空间电场分布可类比等量异种电荷之间的电场分布.
根据场强的叠加,E=.
故答案为:(1)等量异种电荷 (2).
如图所示,正点电荷2Q、Q分别置于 M、N两点,O点为MN连线的中点.点a,b在MN连线上,点c,d在MN中垂线上,它们都关于O点对称.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、同种电荷的电场线是排斥状的,沿电场线方向电势逐渐降低,知O点的电势高于c点的电势.故A正确.
B、设Ma=L,aO=r,则a点的电场强度,
,可见Ea≠Eb.故B错误.
C、若将电子从a点运动到b点,电场力总体而言做负功,电势能增加.所以电子在a点的电势能小于在b点的电势能.故C错误.
D、对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加,在Oc段方向斜向右上,在0d段方向斜向右下.所以电子所受的电场力在Oc段斜向左下,在0d段斜向左上,电场力跟速度的方向先是锐角后是钝角,电场力对电子先做正功后做负功.故D错误.
故选A.
如图所示,a,b为两个固定的带等量正电荷的点电荷,虚线ab,cd互相垂直平分(
<
,负电荷q由c点从静止释放,如只受电场力作用,则下列关于此电荷运动的说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据矢量的合成法则可以知道,在它们的连线中垂线上的点的电场强度的方向都是沿着中垂线指向外的,若负电荷在从c到d,电场力先做正功,越过O点后,电场力做负功,则动能先增大后减小,即速度先增大后减小,故A不正确.
B、负电荷q由c点从静止释放,结合A选项的分析,且只受到电场力作用,在cd间做往复运动,当经过O点时,电场力为零,则速度达到最大,故B正确.
C、由题意可知,从c到O的电场强度可能越来越小,也可能先增大后减小,则加速度可能越来越小,也可能先增大后减小,根据对称性,从O到d加速度可能增大,也可能先增大后减小,故C不正确.
D、在运动过程中,由于只有电场力做功,则动能与电势能总量不变.故D正确.
本题选择不正确的,故选:AC.
如图所示,A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点,∠B=45°,在A、B两点放置两个点电荷qA和q B,测得C点场强方向与AB平行,则q A带______(选填“正”或”负”)电荷,q A:q B=______.
正确答案
负
解析
解:若A、B都为正电荷,都为负电荷,或A为正电荷,B为负电荷,C点合场强的方向不可能与AB平行.所以A为负电荷、B为正电荷,如图所示:
根据平行四边形定则,知A、B在C点的场强之比为.
又点电荷的场强公式为E=k,C点距离A、B两点间的距离比
,可知
.
故答案为:负电,1:2.
(2015秋•泉州校级期中)如图所示,将等量的正点电荷分别固定于M、N两点,O点为MN连线的中点,点a、b 在MN的中垂线上并关于O点对称.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据点电荷电场强度公式E=,结合叠加原理,则a、b两点的电场强度大小相等,而方向相反.故A错误.
B、同种电荷的电场线分布可知,a、b两点在同一等势线上,因此它们的电势相等.故B正确.
C、若将电子从a点运动到0点,电场力可能越来越小,也可能先增大后减小.故C错误.
D、当两点电荷的电场力的合力提供负电荷的向心力,则负电荷可能绕O点做匀速圆周运动.故D正确.
故选:BD.
如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为r,将等电量的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+q与O点的连线和OC间夹角为30°,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、AC连线是一条等势线,故A点与C点的电势相等,ΦA=ΦC.故A正确,
B、根据电场线分布的对称性可知,B、D两点电场强度大小相等,故B正确;
C、D根据点电荷的电场强度公式E=k和电场叠加原理,得O点的场强大小 E=2k
cos60°=k
.故C正确,D错误.
故选:ABC.
某同学通过查资料得知:电量为Q的均匀带电球壳外的场强公式为:E=k
(r为距离球心的距离).现已知电荷q均匀分布在半球面AB上,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,如图所示,M是位于CD轴线上球面外侧,且OM=ON=2R.已知M点的场强为E,则N点的场强为( )
正确答案
解析
解:若将带电量为2q的球面放在O处,
均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.
则在M、N点所产生的电场为:E==
,
由题知当半球面如图所示产生的场强为E,则N点的场强为:
E′=-E,故D正确,ABC错误;
故选:D.
在x轴上A、B两处分别放有两个点电荷,A处为-Q,B处为+2Q,在x轴上某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和EB,则( )
正确答案
解析
解:电场强度是矢量,注意方向;
根据点电荷场强公式E=,EA和EB相同点只有一处,在AB之间,该处合场强为2EA;
EA和EB相等但相反的点还有1处,在A点的左侧,该处合场强为0;
故选:B.
如图所示,空间中A、B、C三点连线恰构成一直角三角形,且∠C=30°,AB=L,在B、C两点分别放置一点电荷,它们的电荷量分别是+Q和-Q.(静电力常量为k)求:
(1)斜边AC的中点D处的电场强度;
(2)要使D点的电场强度方向与AB平行,可在A点放置一点电荷,试确定其电荷量和电性.
正确答案
解:(1)B处点电荷在D点产生的场强ED1=
C处点电荷在D点产生的场强ED2=
故D点的合场强大小为ED═cos 30°×2=
方向水平向右.
(2)要使D点的合场强沿平行于AB的方向,必须在A点放置负电荷,
矢量图如图所示.
则有:EA•cos 30°=ED
又EA=
得QA=2Q.
答:(1)斜边AC的中点D处的电场强度大小,水平向右;
(2)要使D点的电场强度方向与AB平行,可在A点放置一点电荷,其电荷量2Q,带负电荷.
解析
解:(1)B处点电荷在D点产生的场强ED1=
C处点电荷在D点产生的场强ED2=
故D点的合场强大小为ED═cos 30°×2=
方向水平向右.
(2)要使D点的合场强沿平行于AB的方向,必须在A点放置负电荷,
矢量图如图所示.
则有:EA•cos 30°=ED
又EA=
得QA=2Q.
答:(1)斜边AC的中点D处的电场强度大小,水平向右;
(2)要使D点的电场强度方向与AB平行,可在A点放置一点电荷,其电荷量2Q,带负电荷.
如图所示,ABCDEF为正六边形的六个顶点,P,Q,M分别为AB,ED,AF的中点,O为正六边形的中心.现在六个顶点依次放入等量正负电荷.若取无穷远电势为零,以下说法中正确的有( )
正确答案
解析
解:A、由题意可知,等量正负电荷,位于正六边形的六个顶,根据点电荷电场强度E=,结合电场的叠加原理,可知P、Q、M各点场强大小相同,但方向不同,故A错误;
B、根据等量异种电荷中垂线的电势为零,再由对称性可以知,P,Q,M,O各点电势均为零,故B正确;
C、根据图可知,O点场强可看成三个负点电荷与三个正点电荷电场叠加而成,且电荷均相同,则电场强度为零,故C正确;
D、P到M过程中,电势由零升高,后又降为零,电能势能就先减小后增大,故D错误;
故选:BC
(2016春•兴庆区校级月考)如图,在X轴上X=0处放有一电量为+4Q的点电荷,X=10cm处放有一电量为-Q的点电荷.则在X轴上合场强的方向沿负X方向的区域是( )
正确答案
解析
解:设-Q右侧离-Q距离为d处合场强为0,则有
k=k
解得 d=0.1m=10cm,合场强为零的坐标为 x=20cm
根据电场的分布情况和叠加原理可知,在X轴上合场强的方向沿负X方向的区域是:X<0的区域以及20cm>X>10cm区域.故AD正确.
故选:AD
如图所示,在两个正点电荷Q1、Q2(其中Q1=2Q0,Q2=Q0)形成的电场中,a、b为两点电荷连线的中垂线上的两点,且aO=bO.c、d为两点电荷连线的三等分点,即Mc=cd=dN.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、根据电场线分布的对称性可知,a、b两点场强大小相等,方向不同,所以电场强度不同.由等势面分布的对称性得知,a、b两点的电势相同.故A错误.
B、设cd连线上合场强为零的位置离Q1距离为x,Q1、Q2间距离为3L.此位置两个电荷产生的场强大小相等、方向相反,则有:
k=k
由题意,Q1=2Q0,Q2=Q0,解得:x=(6-3)L≈1.75L,
则L<x<2L,故场强为零的位置在cd之间离d更近,cd间从左向右,电场强度方向先向右,后向左,将带电量为q的正点电荷从c沿cd连线移到d的过程中,电场力先做正功后做负功,故B错误.
C、根据电场的叠加和电场线的方向,可知O点的电势高于a点电势,所以将带电量为q的正点电荷从a沿ab连线移到O的过程中,电场力做负功,故C错误.
D、由于cO间电场线比Od间电场线密,则cO间的场强比Od间场强大,由公式U=Ed知cO间的电势差应大于Od间电势差,c点电势高于d点电势;Oc间电场线比Oa电场线密,根据顺着电场线方向电势降低可知,c点电势比a点电势高,所以a、b、c、d四点中,电势最高的点是c点.故D正确.
故选:D.
两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的A、B两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图线如图所示,其中P点电势最低,且AP>BP,则( )
正确答案
解析
解:A、电势φ随x变化的关系图线上每点切线的斜率为(△x→0),表示电场强度E,P点的切线斜率为0,知P点的场强为0,则AB中点的场强大小一定不为0.故A错误.
B、因为P点的场强为0,所以A、B两点的电荷在P点产生的场强大小相等,方向相反,根据E=,知距离大的电量大,所以q1的电荷量大于q2的电荷量.故B正确.
C、因为P点的场强为0,所以A、B两点的电荷在P点产生的场强大小相等,方向相反,两电荷为同种电荷,根据沿电场线方向电势逐渐降低,知两电荷为正电荷.故C错误.
D、负电荷在P点所受电场力为0,在P点左边所受电场力向左,在P点右边所受电场力向右,负电荷从P点左侧移到P点右侧,电场力先做负功,后做正功,电势能先增大后减小.或根据EP=qφ,电势先减小后增大,电势能先增大后减小.故D错误.
故选B.
如图所示,在a、b两点上放置两个点电荷,它们的电荷量分别为q1、q2,MN是连接两点的直线,P是直线上的一点,下列哪种情况下P点的场强可能为零( )
正确答案
解析
解:A、两电荷若都是正电荷,则两点电荷在p点产生的场强方向均向左,故无法为零,A错误;
B、q1是正电荷,则q1在p点的场强方向向左,q2是负电荷,q2在p点的场强方向向右,因r1>r2,由E= 可知,要使两电荷在p点场强相等,应保证q1>|q2|,故B错误;
C、q1是负电荷,则q1在p点的场强方向向右,q2是正电荷,q2在p点的场强方向向左,由B的分析可知,电荷量应保证|q1|>q2,故C正确;
D、若两电荷均为负电荷,则两电荷在p点的场强方向均向右,故无法为零,故D错误;
故选:C.
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