- 电场强度
- 共628题
如图所示,三根均匀带电的等长绝缘棒组成等边三角形ABC,P为三角形的中心,当AB、AC棒所带电荷量均为+q,BC棒带电荷量为-2q时,P点场强大小为E,现将BC棒取走,AB、AC棒的电荷分布不变,则取走BC棒后,P点的场强大小为( )
正确答案
解析
解:AB、AC带电棒完全相同,相对P点位置等价,故这两带电棒在P点产生的电场强度大小相同,另由于两个带电棒关于P点轴对称,所以两个带正电的棒在P点的电场方向都是沿着棒的垂直平分线从P点向外方向,二个电场方向互成120°角,
根据点电荷的电场强度公式E=,则BC棒对P点的电场强度是AB棒对P点的电场强度的2倍,
因P点合场强大小为E,所以BC棒的电场场强为,若取走BC棒后,P点的场强大小为
,故B正确,ACD错误.
故选:B.
图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上任意点P到O点的距离为x,P点电场强度的大小为E.下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,E的合理表达式应为( )
正确答案
解析
解:场强的单位为N/C,k为静电力常量,单位为Nm2/C2,σ为单位面积的带电量,单位为C/m2,则2πkσ表达式的单位即为N/C,故各表达式中其它部分应无单位,故可知AC肯定错误;
当x=0时,此时要求的场强为O点的场强,由对称性可知EO=0,当x→∞时E→0,而D项中E→4πκσ故D项错误;所以正确选项只能为B;
故选B.
长为L的导体棒原来不带电,现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处,如图所示,当达到静电平衡时:
(1)棒的左端将出现什么电性的电荷?
(2)棒内中点处的场强大小为多少?
(3)棒上的感应电荷在棒的中点处产生的场强大小是多少?方向如何?
正确答案
解:
(1)根据静电感应原理,棒左端放置正电荷,则棒的左端感应出负电荷,右端则出现正电荷;
(2)水平导体棒当达到静电平衡后,棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等,方向相反,即棒内中点处的场强大小为零.
(3)根据库仑定律F=k,结合E=
,则有:带电量为+q的点电荷在棒内中点处的场强大小为E=
,
因水平导体棒当达到静电平衡后,棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等,方向相反.
则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为:E=,
由于中点处的合场强为零,所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反,即中点与q连线且指向+q.
答:(1)棒的左端将出现负电荷;(2)棒内中点处的场强大小为零;(3)棒上的感应电荷在棒的中点处产生的场强大小是,中点与q连线且指向+q.
解析
解:
(1)根据静电感应原理,棒左端放置正电荷,则棒的左端感应出负电荷,右端则出现正电荷;
(2)水平导体棒当达到静电平衡后,棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等,方向相反,即棒内中点处的场强大小为零.
(3)根据库仑定律F=k,结合E=
,则有:带电量为+q的点电荷在棒内中点处的场强大小为E=
,
因水平导体棒当达到静电平衡后,棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等,方向相反.
则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为:E=,
由于中点处的合场强为零,所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反,即中点与q连线且指向+q.
答:(1)棒的左端将出现负电荷;(2)棒内中点处的场强大小为零;(3)棒上的感应电荷在棒的中点处产生的场强大小是,中点与q连线且指向+q.
如图所示,一电子沿Ox轴射入电场,在电场中的运动轨迹为OCD,已知OA=AB,电子过C、D两点时竖直方向的分速度为υCY和υDY,电子在OC段和OD段动能变化量分别为△KK1和△KK2,则( )
正确答案
解析
解:A、B电子沿Ox轴射入匀强电场,做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,已知,则电子从O到C与从C到D的时间相等.电子在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动,则有vcy=atOC,vDy=atOD,所以 vcy:vDy=tOC:tOD=1:2.故A正确,B错误.
C、D根据匀变速直线运动的推论可知,在竖直方向上:yOC:yOD=1:4,根据动能定理得
△Ek1=qEyOC,△Ek2=qEyOD,则得,△Ek1:△Ek2=1:4.故C错误,D正确.
故选:AD
真空中固定有两个相距2L的等量同种点电荷Q,带电粒子a和b分别在这两个等量同种点电荷所产生的电场中做匀速圆周运动.已知粒子a和b的运动速率均为v,半径分别为L和L,不计粒子的重力,则粒子a和b的比荷(
)之比为( )
正确答案
解析
解:对于电荷a,轨道半径为L,两个库仑引力的合力提供向心力,故:
2•F•cos45°=ma ①
其中:
F= ②
对于电荷b,轨道半径为L,两个库仑引力的合力提供向心力,故:
2•F′•cos30°=mb ③
其中:
F′= ④
联立解得:
故选:B.
如图所示,a、b为两个固定的带正电q的点电荷,相距为L,通过其连线中点O作此线段的垂直平分面,在此平面上有一个以O为圆心,半径为
L的圆周,其上有一个质量为m,带电荷量为-q的点电荷c做匀速圆周运动,则c的速率为( )
正确答案
解析
解:c做匀速圆周运动所需要的向心力由两个点电荷+q库仑力的合力提供,对c进行受力分析如图所示,由于c到O点距离R=
L,所以△abc是等边三角形.
a、b对c的库仑力大小 F1=F2=k,
合力为:F合=2Fcos30°=.
由牛顿第二定律得:F合=m
即=m
,
解得:v=q
故选:B.
真空中把一段均匀带电且不可伸缩的长为3L绝缘体ABC弯成半径为R的半圆环,带电量为Q,在圆心O处产生的电场强度为E.如果切去长为L的BC段后剩余部分AB段在O点电场场强大小为( )
正确答案
解析
解:D、B两点把半圆环等分为三段,每段长度都是L,如图所示:
每段在O点产生的电场强度大小:E′相等,
则O点的合场强:E=2E′,则:E′=,
截去BC段后,AD、DB两段在O点的合场强:
E″=2E′cos30°=2××
=
E;
故选:C.
如图,A、B、C三点是一个直角三角形的顶点,∠BAC为直角.在A点放置一个带电量为qA的正电荷,在B点放置一个带电量为qB的负电荷,已知|qA|>|qB|,那么这两个电荷在C点所产生的电场的方向可能正确的是( )
正确答案
解析
解:由点电荷的场强公式E=,结合|qA|>|qB|,qA正电荷,qB负电荷,AC<BC,故A电荷在C处的场强为从A指向C,大于B电荷在C处的场强(从C指向B),由平行四边形定则可知,可能的方向为①,
故选:A
如图所示,光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B,带电荷量分别为-4Q和+Q,今引入第三个点电荷C,使三个点电荷都处于平衡状态,则C的电荷量和放置的位置是( )
正确答案
解析
解:A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷的一条直线,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C必须为负电,在B的右侧.
设C的电量为q,且所在位置与B的距离为r,则C所在位置与A的距离为L+r,要能处于平衡状态,
所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小,设C的电量为q.则有:=k
代入数据解得:r=L.
对点电荷B,其受力也平衡,则=k
解得:q=4Q.为负电 则C正确
故选:C
如图所示,某无限长粗糙绝缘直杆与等量异种电荷连线的中垂线重合,杆水平放置.杆上有A、B、O三点,其中O为等量异种电荷连线中点,AO=BO.现将一带电小圆环从杆上A点以初速度v0向B点滑动,滑到B点时速度恰好为0,则关于小圆环的运动,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:一对等量异号电荷的连线的中垂线是等势面,AB的连线上所有点的场强的方向与AB垂直,故A、B两点的电势相等,电势差为零;从A到B电场强度先增大后减小.
A、B、等量异号电荷的连线的中垂线上,从A到B电场强度先增大后减小,所以小圆环受到的电场力先增大后减小,小圆环受到的摩擦力:f=μFN=μqE,所以小圆环受到的摩擦力先增大后减小,它的加速度:a=,先增大后减小.故A错误,B正确;
C、D、设AB之间的距离为2L,小圆环从A到B的过程中,电场力不做功,摩擦力做功:
WAB=-f•2L=0-m
小圆环从A到O的过程中,电场力不做功,摩擦力做功:
WAO=-f•L=mv2-
m
联立以上两个公式解得:
v=v0>
.
故C错误,D错误.
故选:B.
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