- 静电场
- 共12458题
在x轴上有两个点电荷,一个带正电荷Q1,一个带负电荷Q2,Q1=2Q2,用E1和E2,分别表示两个电荷所产生场强的大小,则在x轴上( )
正确答案
解析
解:根据点电荷的电场强度可知:E=,则有带正电Q1的电场强度用E1=
,
另一个带负电-Q2的电场强度E2=,
要使E1和E2相等,则有r1=r2,而满足此距离有两处:一处是两点电荷的连接间,另一处是负电荷外侧.
由于异种电荷,所以在两者连接的一处,电场强度为2E1或2E2;而在负电荷的外侧的一处,电场强度为零,故B正确,ACD错误.
故选:B.
点电荷A和B,分别带正电和负电,电量分别为4Q和Q,在AB连线上,如图所示,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、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A错误.
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E=k 可知,在同一点电场强度大小不可能相等,所以合场强不可能为零.故B错误.
C、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C正确.
D、由上可知D错误.
故选:C.
如图,真空中一条直线上有四点A、B、C、D,AB=BC=CD,只在A点放一电量为+Q的点电荷时,B点电场强度为E,若又将等量异号的点电荷-Q放在D点,则( )
正确答案
解析
解:只在A点放正电荷时,B点的场强为:E=
又将等量异号的点电荷-Q放在D点后,B点场强为:EB=+
=
=
,故A错误,B正确;
BC线段的中点电场强度:E=+
≠0,故C错误;
C点场强为:EC=+
=
=
,故D正确;
故选BD.
如图,真空中有两个点电荷Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C,分别固定在x坐标轴的x=0和x=6cm的位置上.则在x坐标轴上( )
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在该处产生的场强必须大小相等、方向相反.
不会在Q1的左边,因为Q1的电荷量大于Q2,也不会在Q1 Q2之间,因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右.
所以,只能在Q2右边.即在x坐标轴上电场强度为零的点只有一个.故AB错误
C、根据电场的叠加可知:在x坐标轴上(0,6)之间和x>12cm的地方的电场强度的方向是沿x方向,故C正确,D错误
故选:C
(2015春•包头校级期末)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,O为两电荷连线中点,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a、c关于MN对称,b点位于MN上,d、e位于两电荷的连线上,且d、e关于MN对称,以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据等量异种电荷周围的电场线的特点,知两电荷连线的垂直平分线上的电场方向水平向右,d点的场强方向水平向右,所以b点与d点的场强方向相同,大小无法确定.故A错误.
B、根据点电荷电场强度的公式E=,结合矢量合成法则,则a点场强与c点场强的大小相同,而方向不同.故B错误.
C、由对称性可知,结合点电荷电场强度公式E=,可知,d点场强与e点场强大小相同,方向也相同.故C正确.
D、根据点电荷电场强度的公式E=,结合矢量叠加原理,可知,O点的电场强度不为零,反而电势为零.故D错误.
故选:C.
两个可自由移动的点电荷分别放在a、b两点,如图所示,a点的点电荷带正电Q1,b点的点电荷带负电Q2,且Q1=4Q2,另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在ab直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则下列说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:假设Q3放在Q1Q2之间,那么Q1对Q3的电场力和Q2对Q3的电场力方向相同,Q3不能处于平衡状态,所以假设不成立.
设Q3所在位置与Q1的距离为r13,Q3所在位置与Q2的距离为r23,要能处于平衡状态,
所以Q1对Q3的电场力大小等于Q2对Q3的电场力大小.
即:=
由于Q1=4Q2,
所以r13=2r23,所以Q3位于Q2的右方.
根据同种电荷排斥,异种电荷吸引,可判断Q3带正电.
故选:D.
如图所示,A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点,∠B=30°.现在A、B两点放置两点电荷qA、qB,测得C点场强的方向与AB平行,则qA带______,qA:qB=______.
正确答案
负电
1:8
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,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,C点距离A、B两点间的距离比
,可知
.
故答案为:负电,1:8.
如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上有一点C,且CO=OD,∠ADO=60°.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、y轴上两个等量同种点电荷,而C、D两点关于O点对称,根据沿着电场线方向电势降低,则O点电势最低,C点电势和D点电势相等,故A正确;
B、A、B两点有等量同种点电荷+Q,根据叠加原理可知,O点的电场强度为零,而D点的电场强度为方向沿+x轴方向,大小等于E1=,故B错误;
C、由上可知,OC段的电场方向从O→C,而OD段的电场方向从O→D,将点电荷+q从C点移到D点,电场力先做负功,后做正功,则电势能增大,后减小,故C错误;
D、在C点放一点电荷-Q,由于三个电荷的电量大小相等,CO=OD,∠ADO=60°,根据平行四边形定则得到,y轴上两个等量同种点电荷+Q在D点产生的电场强度方向沿+x轴方向,大小等于E1=.-Q在D点产生的场强大小为E2=
,方向水平向左.由几何知识得到,AD=CD,则E1=E2,所以D点电场强度为零.故D正确.
故选:AD.
如图所示,在X轴上坐标为1的点上固定一个电量为4Q的正点电荷,在坐标原点O处固定一个电量为Q的负点电荷,那么在X轴上场强方向沿X轴负方向的区域是______.
正确答案
(0,1)m和(-∞,-1)m
解析
解:点的电场强度是正电荷+4Q和负电荷-Q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=
可判断x=1m 右侧不存在E方向向左的点,在0~1间E的方向一定沿x轴负方向,
设-Q左侧d处E=0,
即k=k
解得:d=-1m;
那么电场强度为0的点坐标是x=-1m;
而电场强度方向沿x轴负方向的点所在的区域(0,1)m和(-∞,-1)m;
故答案为:(0,1)m和(-∞,-1)m.
如图所示,在真空中A、B两点处各固定一个点电荷,它们的电荷量相等,均为4.0×10-10C,而带电的性质不同,A为正、B为负,两者相距1.6m,P点与A、B等距离,均为1m,静电力常量K=9.0×109N•m2/C2
(1)试确定A处点电荷在P点的场强大小?
(2)试求P点处的合场强大小和方向?
正确答案
解:(1)根据点电荷的电场强度公式知
EA=k=9×109×
=3.6N/C
(2)由图几何关系知
所以N/C
方向:水平向右
答:(1)A处点电荷在P点的场强大小为3.6N/C
(2)P点处的合场强大小5.67N/C,方向:水平向右.
解析
解:(1)根据点电荷的电场强度公式知
EA=k=9×109×
=3.6N/C
(2)由图几何关系知
所以N/C
方向:水平向右
答:(1)A处点电荷在P点的场强大小为3.6N/C
(2)P点处的合场强大小5.67N/C,方向:水平向右.
(2015秋•诸城市期中)如图所示,两固定的等量异种点电荷A、B处在同一水平线上,相距为L,所带电荷量分别为+Q、-Q;竖直固定的光滑绝缘杆与
的中垂线重合,C、D是绝缘杆上的两点,ACBD恰好构成一个正方形.套在绝缘杆上的带电小球(可视为点电荷),质量为m、电荷量为-q,从C点由静止释放,求带电小球沿杆运动到D点时:
(1)杆对小球的作用力大小;
(2)小球的速度大小.
正确答案
解:(1)在D点,根据库仑定律,电荷A对小球的库仑力:
电荷B对小球的库仑力:
两个库仑力大小相等、夹角为90°,故A、B对小球合力为:
N= 方向水平向左
水平方向平衡,故杆对小球的作用力:
F=
(2)小球从C到D,电场力不做功,根据动能定理:
其中:
h=L
故小球滑到D点的速度大小:
答:(1)杆对小球的作用力大小为;
(2)小球的速度大小为.
解析
解:(1)在D点,根据库仑定律,电荷A对小球的库仑力:
电荷B对小球的库仑力:
两个库仑力大小相等、夹角为90°,故A、B对小球合力为:
N= 方向水平向左
水平方向平衡,故杆对小球的作用力:
F=
(2)小球从C到D,电场力不做功,根据动能定理:
其中:
h=L
故小球滑到D点的速度大小:
答:(1)杆对小球的作用力大小为;
(2)小球的速度大小为.
如图,等边三角形ABC的边长为a,在它的顶点B、C上各有电量为Q(>0)的点电荷.试求三角形A处场强E的大小和方向.
正确答案
解:顶点B处电荷在A处产生的场强为:
;
顶点C处电荷在A处产生的场强为:;
故三角形A处场强E的大小为:E=;
方向如图所示;
答:三角形A处场强E的大小为,方向垂直BC向上.
解析
解:顶点B处电荷在A处产生的场强为:
;
顶点C处电荷在A处产生的场强为:;
故三角形A处场强E的大小为:E=;
方向如图所示;
答:三角形A处场强E的大小为,方向垂直BC向上.
如图所示,两个带正电的点电荷M和N,带电量均为Q,固定在光滑绝缘的水平面上,相距2L,A,O,B是MN连线上的三点,且O为中点,OA=OB=
,一质量为m、电量为q的点电荷以初速度v0从A点出发沿MN连线向N运动,在运动过程中电荷受到大小恒定的阻力作用,但速度为零时,阻力也为零,当它运动到O点时,动能为初动能的n倍,到B点刚好速度为零,然后返回往复运动,直至最后静止.已知静电力恒量为k,取O处电势为零.求:
(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小;
(3)A点的电势;
(4)电荷在电场中运动的总路程.
正确答案
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
E=k-k
=
;
(2)由对称性,UA=UB,电荷从A到B的过程中,电场力做功为零,克服阻力做功为:Wf=fL,由动能定理:
-fL=0-m
得:f=mv02
(3)设电荷从A到O点电场力做功为WF,克服阻力做功为Wf,
由动能定理:WF-Wf=n
m
-
m
得:WF=
由:WF=q(UA-UO)
得:φA==
(2n-1)
(4)电荷最后停在O点,在全过程中电场力做功为WF=,电荷在电场中运动的总路程为s,则阻力做功为-fs.
由动能定理:WF-fs=0-m
即:-
m
s=-
m
解得:s=(n+0.5)L
答:(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小mv02;
(3)A点的电势(2n-1);
(4)电荷在电场中运动的总路程(n+0.5)L.
解析
解:(1)由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得:
E=k-k
=
;
(2)由对称性,UA=UB,电荷从A到B的过程中,电场力做功为零,克服阻力做功为:Wf=fL,由动能定理:
-fL=0-m
得:f=mv02
(3)设电荷从A到O点电场力做功为WF,克服阻力做功为Wf,
由动能定理:WF-Wf=n
m
-
m
得:WF=
由:WF=q(UA-UO)
得:φA==
(2n-1)
(4)电荷最后停在O点,在全过程中电场力做功为WF=,电荷在电场中运动的总路程为s,则阻力做功为-fs.
由动能定理:WF-fs=0-m
即:-
m
s=-
m
解得:s=(n+0.5)L
答:(1)A点的场强大小;
(2)阻力的大小mv02;
(3)A点的电势(2n-1);
(4)电荷在电场中运动的总路程(n+0.5)L.
如图所示,两个小球带有同样电荷q,两球心在同一竖直线上,彼此相距为H,其中B球固定.当质量为m的A球以竖直向下的初速v0沿竖直方向落下时,能靠近B球的最小距离为h,则A球下落过程的初、末位置间的电势差为( )
正确答案
解析
解:小球A下降过程,根据动能定理,有:
mg(H-h)-qU=0-
解得:U=
故选:C.
一个带-Q电量的金属小球与一个不带电的实心球形导体的相互位置如图所示,在静电平衡时,感应电荷在C点产生的场强大小是( )
正确答案
解析
解:金属小球在C点产生的场强,所以感应电荷在C点产生的场强
.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
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