學(xué)案3 電場(chǎng)強(qiáng)度
1.電場(chǎng):電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的一種特殊________.它的特征之一是對(duì)放入其中的________有力的作用.甲電荷對(duì)乙電荷的作用力,就是甲電荷的________對(duì)乙電荷的作用力.
2.靜電場(chǎng)是指________的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng).
3.試探電荷是用來(lái)檢驗(yàn)電場(chǎng)__________及其________分布情況的電荷,是研究電場(chǎng)的工具.激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電荷是電場(chǎng)的________.
4.放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的________跟它的________的比值,叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).其定義式為E=________,單位是________,符號(hào)是________.電場(chǎng)強(qiáng)度是______量,有大小也有方向,其方向與________在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同.
5.真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng):E=________.Q為正電荷時(shí),在電場(chǎng)中的P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E的方向________;Q為負(fù)電荷時(shí),E的方向__________.
6.勻強(qiáng)電場(chǎng):電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的____________都相同的電場(chǎng).
7.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷,則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為_(kāi)_________________在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的__________.
8.電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條________________,曲線上每點(diǎn)的________表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.電場(chǎng)線的特點(diǎn)有:(1)起始于無(wú)限遠(yuǎn)或______,終止于______或______.(2)任意兩條電場(chǎng)線________.(3)電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的______.
答案 1.物質(zhì) 電荷 電場(chǎng) 2.靜止 3.是否存在 強(qiáng)弱 場(chǎng)源電荷 4.靜電力 電荷量 Fq 牛頓每庫(kù)侖 N/C 矢 正電荷 5.kQr2 由Q指向P 由P指向Q 6.大小和方向 7.各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú) 矢量和 8.有方向的曲線 切線方向 (1)正電荷 負(fù)電荷 無(wú)窮遠(yuǎn) (2)不相交 (3)大小
一、電場(chǎng)
[問(wèn)題情境]
天體之間沒(méi)有直接接觸,就有引力作用如圖1所示,這種作用是通過(guò)引力場(chǎng)傳遞的,電荷與電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的
圖1
1.你知道哪里有電場(chǎng)嗎?2.電場(chǎng)具有怎樣的特征呢?
答案 1.電荷的周?chē)即嬖陔妶?chǎng).2.電場(chǎng)的基本特征是對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用.
[要點(diǎn)提煉]
電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊物質(zhì),并非由分子、原子組成,但客觀存在.電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的.
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
[問(wèn)題情境]
1.檢驗(yàn)電荷的作用是什么?
2.同一檢驗(yàn)電荷,放在電場(chǎng)中的不同位置受力不同,表明不同位置電場(chǎng)的強(qiáng)弱不同.如何準(zhǔn)確描述這種性質(zhì)?
答案 1.檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況.2.引入了“電場(chǎng)強(qiáng)度”這一物理量來(lái)描 述.
[要點(diǎn)提煉]
電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量,是______量,其大小由E=Fq來(lái)計(jì)算,其方向與______電荷的受力方向相同
答案 矢 正
[問(wèn)題延伸]
根據(jù)公式E=Fq可以得出E與F成正比或E與q成反比的結(jié)論嗎?
答案 比值Fq只是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,并不能由此式得出場(chǎng)強(qiáng)與電荷受到的電場(chǎng)力成正比或與電荷量成反比,某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)僅由電場(chǎng)本身決定.
三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
[問(wèn)題情境]
1.在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小由哪些因素決定?
2.公式E=Fq與E=kQr2有何區(qū)別?
3.什么是電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加?它遵循什么原則?
答案 1.與場(chǎng)源電荷帶的電荷量Q和該點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離r共同決定.2.見(jiàn)[要點(diǎn)提煉] 3.如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和;它遵循平行四邊形定則.
[要點(diǎn)提煉]
1.公式E=Fq與E=kQr2的對(duì)比理解
項(xiàng)目意義適用條件Q或q的意義公式中各量的關(guān)系
E=Fq
電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式任何電場(chǎng)q是試探電荷E用F與q的比值來(lái)表示,但E大小與F、q大小無(wú)關(guān)
E=kQr2
點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式點(diǎn)電荷在真空中Q是場(chǎng)源電荷E不僅由Q、r決定且E∝Q,E∝1r2
2.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,疊加時(shí)遵循平行四邊形定則.
四、電場(chǎng)線
[問(wèn)題情境]
1.電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)方向的?
2.電場(chǎng)線能不能相交?
3.電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)強(qiáng)弱的?
答案 1.在電場(chǎng)中,某點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向.
2.如果相交,則在同一點(diǎn)的切線方向有兩個(gè),電場(chǎng)強(qiáng)度方向也有兩個(gè),這與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向只有一個(gè)相矛盾,所以不可能.
3.用電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密,反之較疏.
[要點(diǎn)提煉]
1.電場(chǎng)線是為了描述電場(chǎng)而引入的一種假想曲線,曲線的______方向表示場(chǎng)強(qiáng)方向,曲線的________表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大。
2.電場(chǎng)線從______電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā),終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或________電荷,電場(chǎng)線不相交.
3.幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線畫(huà)法
答案 1.切線 疏密 2.正 負(fù) 3.正 負(fù) 等量同種 等量異種
五、勻強(qiáng)電場(chǎng)
[問(wèn)題情境]
1.勻強(qiáng)電場(chǎng)有什么顯著特點(diǎn)?電場(chǎng)線有什么特點(diǎn)?2.勻強(qiáng)電場(chǎng)通常存在于什么地方?
答案 1.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相同;電場(chǎng)線是間距相等的平行線.
2.勻強(qiáng)電場(chǎng)通常存在于帶有等量異號(hào)電荷的一對(duì)平行金屬板間.
[要點(diǎn)提煉]
1.勻強(qiáng)電場(chǎng)是電場(chǎng)強(qiáng)度的大小______,方向________的電場(chǎng).
2.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是________相等的________線.
答案 1.相等 相同 2.間距 平行
例1 如圖2所示,在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B,如在B處放置一個(gè)q1=-2.0×10-8 C的電荷,測(cè)出其受到的靜電力F1大小為4.0×10-6 N,方向如圖,則B處場(chǎng)強(qiáng)是多大?如果換用一個(gè)q2=4.0×10-7 C的電荷放在B點(diǎn),其受力多大?此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大?
思路點(diǎn)撥 解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn):
圖2
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小計(jì)算和方向判斷可分開(kāi)進(jìn)行.
(2)場(chǎng)強(qiáng)大小可由場(chǎng)強(qiáng)的定義式求解.
(3)場(chǎng)強(qiáng)方向與正(負(fù))電荷所受電場(chǎng)力方向相同(反).
解析 由場(chǎng)強(qiáng)公式可得
EB=F1q1=4.0×10-62.0×10-8 N/C=200 N/C
因?yàn)槭秦?fù)電荷,所以場(chǎng)強(qiáng)方向與F1方向相反.
q2在B點(diǎn)所受靜電力
F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N
方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,也就是與F1反向.
此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng):
EB′=F2q2=8.0×10-54.0×10-7 N/C=200 N/C.
答案 200 N/C 8.0×10-5 N 200 N/C
變式訓(xùn)練1
如圖3所示是點(diǎn)電荷Q周?chē)碾妶?chǎng)線,圖中A到Q的距離小于B到Q的距離.以下判斷正確的是( )
圖3
A.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
C.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
D.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
答案 A
解析 正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)是向外輻射的,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,所以A正確.
例2 在真空中O點(diǎn)放一個(gè)電荷Q=+1.0×10-9 C,直線MN通過(guò)O點(diǎn),OM的距離r=30 cm,M點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q=-1.0×10-10 C,如圖4所示,求:
圖4
(1)q在M點(diǎn)受到的作用力;
(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng);
(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng);
(4)若MN=30 cm,則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)多大?
思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí),可按以下思路分析:
(1)庫(kù)侖定律求受力.(2)場(chǎng)強(qiáng)定義求M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng).(3)場(chǎng)強(qiáng)的決定式求N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng).
解析 (1)電場(chǎng)是一種物質(zhì),電荷q在電場(chǎng)中M點(diǎn)所受的作用力是電荷Q通過(guò)它的電場(chǎng)對(duì)q的作用力,根據(jù)庫(kù)侖定律,得FM=kQqr2=9.0×109×1.0×10-9×1.0×10-100.32 N=
1.0×10-8 N.因?yàn)镼帶正電,q帶負(fù)電,庫(kù)侖力是吸引力,所以力的方向沿MO指向Q.
(2)由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式得:
EM=FMq=1.0×10-81.0×10-10 N/C=100 N/C,方向由O指向M.
(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)仍為100 N/C,方向由O指向M.
(4)N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
EN=kQ?2r?2=14? kQr2=14?EM=25 N/C.
答案 (1)1.0×10-8 N,方向沿MO指向Q (2)100 N/C,方向沿OM指向M (3)100 N/C,沿OM指向M (4)25 N/C
變式訓(xùn)練2 如圖5所示,真空中,帶電荷量分別為+Q和-Q的點(diǎn)電荷A、B相距r,則:
圖5
(1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)為多大?
(2)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何?
答案 (1) ,方向由A→B (2) ,方向由A→B
解析 分別求出+Q和-Q在某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向,然后根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理,求出合場(chǎng)強(qiáng).
(1)如圖甲所示,A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,均由A→B.A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度EA=EB= = ,
所以O(shè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為:E=2EA= .
(2)如圖乙所示, = = ,由矢量圖所形成的等邊三角形可知, 點(diǎn)的場(chǎng) = = = ,方向與A、B的中垂線垂直,即A→B.
【即學(xué)即練】
1.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E=F/q( )
A.該定義式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)
B.F是檢驗(yàn)電荷所受到的力,q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電荷量
C.場(chǎng)強(qiáng)的方向與F的方向相同
D.由該定義式可知,場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所受的電場(chǎng)力大小與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小成正比
答案 D
解析 定義式E=Fq對(duì)任何電場(chǎng)都適用,所以A錯(cuò);公式中F指檢驗(yàn)電荷在這一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大小,q是指檢驗(yàn)電荷的電荷量,所以B錯(cuò);場(chǎng)強(qiáng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受F的方向相同,與負(fù)電荷所受F的方向相反,所以C錯(cuò);由定義式可得,F(xiàn)與E成正比,所以D對(duì).
2.A為已知電場(chǎng)中的一固定點(diǎn),在A點(diǎn)放一電荷量為q的電荷,所受電場(chǎng)力為F,A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E,則( )
A.若在A點(diǎn)換上-q,A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向發(fā)生變化
B.若在A點(diǎn)換上電荷量為2q的電荷,A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)將變?yōu)?E
C.若在A點(diǎn)移去電荷q,A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)榱?br />D.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向與q的大小、正負(fù)、有無(wú)均無(wú)關(guān)
答案 D
解析 場(chǎng)強(qiáng)E是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力F和檢驗(yàn)電荷帶電荷量q均無(wú)關(guān),與這一點(diǎn)有無(wú)電荷也無(wú)關(guān),所以A、B、C均錯(cuò),D正確.
3.關(guān)于電場(chǎng)線的說(shuō)法,正確的是( )
A.電場(chǎng)線的方向,就是電荷受力的方向
B.正電荷只在電場(chǎng)力作用下一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
C.電場(chǎng)線越密的地方,同一電荷所受電場(chǎng)力越大
D.靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不可能是閉合的
答案 CD
解析 正電荷的受力方向沿著電場(chǎng)線的切線方向,負(fù)電荷的受力方向沿著電場(chǎng)線切線的反方向,并且電場(chǎng)線不一定和電荷運(yùn)動(dòng)軌跡重合,所以A、B錯(cuò);電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小,同一電荷所受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)成正比,所以C對(duì);靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā),到無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷結(jié)束,且不閉合,所以D對(duì).
4. 如圖6所示,帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,在這條線上有A、B兩點(diǎn),用EA、EB表示A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng),則( )
圖6
A.A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng)方向相同
B.因?yàn)锳、B在一條電場(chǎng)線上,且電場(chǎng)線是直線,所以EA=EB
C.電場(chǎng)線從A指向B,所以EA>EB
D.不知A、B附近電場(chǎng)線的分布情況,EA、EB的大小不能確定
答案 AD
解析 電場(chǎng)線的切線方向指場(chǎng)強(qiáng)方向,所以A對(duì);電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小,只有一條電場(chǎng)線的情況下不能判斷場(chǎng)強(qiáng)大小,所以B、C錯(cuò)誤,D正確.
1.下列說(shuō)法正確的是( )
A.靠近正點(diǎn)電荷,電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大;靠近負(fù)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)線越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越小
B.沿電場(chǎng)方向電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小
C.在電場(chǎng)中沒(méi)畫(huà)電場(chǎng)線的地方場(chǎng)強(qiáng)為零
D.電場(chǎng)線雖然是假想的一簇曲線或直線,但可以用實(shí)驗(yàn)方法模擬出來(lái)
答案 D
解析 場(chǎng)強(qiáng)的大小可直觀地用電場(chǎng)線的疏密來(lái)表示,與電荷的正負(fù)無(wú)關(guān),所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線是人為畫(huà)的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.只有選項(xiàng)D正確.
2.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是( )
A.以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上,各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都相同
B.正電荷周?chē)碾妶?chǎng)一定比負(fù)電荷周?chē)碾妶?chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大
C.若放入正電荷時(shí),電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向右,則當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)仍向右
D.電荷所受到的電場(chǎng)力很大,即該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度很大
答案 C
解析 場(chǎng)強(qiáng)是矢量,有大小有方向,故A選項(xiàng)錯(cuò);電場(chǎng)的強(qiáng)弱與正負(fù)電荷形成的電場(chǎng)無(wú)關(guān),B選項(xiàng)錯(cuò);電荷受到的電場(chǎng)力很大,可能是因?yàn)殡姾蓭щ姾闪亢艽髮?dǎo)致的,D錯(cuò)誤.
3.如圖7所示,空間有一電場(chǎng),電場(chǎng)中有兩個(gè)點(diǎn)a和b.下列表述正確的是( )
圖7
A.該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)
B.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大
C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比a點(diǎn)的大
D.正電荷在a、b兩點(diǎn)受力方向相同
答案 B
解析 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行且等間距的,A選項(xiàng)錯(cuò);電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大小,B選項(xiàng)正確,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向,故a、b兩點(diǎn)受力方向不相同.
4.一個(gè)檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F,這點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,在圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是( )
答案 D
解析 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身的性質(zhì)決定,與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷及其所受電場(chǎng)力無(wú)關(guān),A、B錯(cuò)誤;檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F=Eq,F(xiàn)正比于q,C錯(cuò)誤,D正確.
5. 如圖8所示,表示一個(gè)電場(chǎng)中a、b、c、b四點(diǎn)分別引入檢驗(yàn)電荷時(shí),測(cè)得檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力與電荷量間的函數(shù)關(guān)系圖象,那么下列說(shuō)法中正確的是( )
圖8
A.該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)
B.這四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系是Ed>Ea>Eb>Ec
C.這四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系是Ea>Eb>Ec>Ed
D.無(wú)法比較這四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系
答案 B
解析 由公式E=Fq可得,F(xiàn)與q成正比,比值即等于場(chǎng)強(qiáng)E.所以在圖中可得斜率越大,E越大.
6. 如圖9所示,在正六邊形的a、c兩個(gè)頂點(diǎn)上各放一帶正電的點(diǎn)電荷,電荷量的大小都是q1,在b、d兩個(gè)頂點(diǎn)上各放一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷,電荷量的大小都是q2,q1>q2.已知六邊形中心O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)可用圖中的四條有向線段中的一條來(lái)表示,它是哪一條( )
圖9
A.E1 B.E2 C.E3 D.E4
答案 B
解析 作出a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度如圖所示.其中Ea=Ec>Eb=Ed
由矢量合成法則可知合場(chǎng)強(qiáng)只能是圖中的E2,B正確.
7. 如圖10所示,A為帶正電荷Q的金屬板,沿金屬板的垂直平分線在距離板r處放一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,小球受水平向右的電場(chǎng)力作用而偏轉(zhuǎn)θ角后靜止.設(shè)小球是用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn),求小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度.
圖10
答案 mgtan θq,方向水平向右.
思路點(diǎn)撥 這里,帶電金屬板的大小和形狀與兩帶電體之間的距離相比是不能忽略的,故不可以認(rèn)為帶電小球所在處的場(chǎng)強(qiáng)為E=kQr2.
解析 分析小球的受力如圖所示,由平衡條件得
F電=mgtan θ
由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式得:小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度
E=F電q=mgtan θq
由于小球帶正電,所以小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右.
8. 如圖11所示,在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形四個(gè)頂點(diǎn)A、B、C、D上依次放置電荷量為+q、+q、+q和-q的點(diǎn)電荷,求正方形中心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.
圖11
答案 E=4kqL2,方向沿OD連線由O指向D.
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