静电场典型例题分析

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1、例1在边长为30cm的正三角形的两个顶点A,B上各放一个带电小球,其中Q,=4XW6C,Q尸一4X10%,求它们在三角形另一顶点C处所产生的电场强度。解:计算电场强度时,应先计算它的数值,电量的正负号不要代入公式中,然后根据电场源的电性判断场强的方向,用平行四边形法求得合矢量,就可以得出答案。E]=k^=4X105(N/C)山场强公式得:E2=k^-=4X10N/Q弹簧伸长B球先厉平衡,于是有解:由题意画示意图,4(Lq+x2)(Lo+x?)'LQ4-LQ4-―<4,故选CoC点的场强为El,E2的矢量和,由图8—1可知,E,EuE2组成

2、一个等边三角形,犬小相同,・・・E尸4X105(N/C)方向与AB边平行。例2如图8—2,光滑平而上固定金属小球A,用长5的绝缘弹簧将A与另一个金属小球13连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为X”若两球电量各漏掉一半,例3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,电Q场强度为零的地方在()A.A和BZ间B.A右侧C.B左侧I).A的右侧及B的左侧解:因为A带正电,B带负电,所以只有A右侧和B左侧电场强度方向相反,因为Qa>Qb,所以只有B左侧,才有可能£与应等量反向,因而才可能有E、和氏欠量和为零的情况。

3、例4如图8-4所示,Q、二3X10%,Qb=-3X10^C,A,B两球相距5cm,在水平方向外电场作川下,A,B保持静止,悬线竖宜,求A,B连线屮点场强。(两带电小球可看作质点)图8-4解:以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力平衡,/.E9X109X3X10^(5X02)2—=1.8X105(N/C)E外方向与A受到的B的库仑力方向相反,方向向左。在AB的连线中点处心的方向均向右,设向右为正方向。则有E沪Ea+ElE外。kQA

4、k

5、QB

6、k

7、QE

8、(5)2(5)2F=7X1.8X105=7.56X105(N/C),方向向左。例

9、5在电场中有一条电场线,其上两点a和b,如图8-5所示,比较a,b两点电势高低和电场强度的大小。如规定无穷远处电势为零,则a,b处电势是大于零还是小于零,为什么?国8-5解:顺电场线方向电势降低,・・・山>5,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就无法判定场强大小。同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,b的电势是大于零还是小于零。若是由正电荷形成的场,则Ea>Eb,Ua>Ub>0,若是由负电荷形成的场,贝ijE«Eb,0>Ua>Ubo例6将一电量为q=2X106C的点电荷从电场外一点移至电场中某点,电场力做功4X105J,求A点的电势

10、。解:解法一:设场外一点P电势为山所以U产0,从P-A,电场力的功W二qUpA,所以W二q(Up-Ua),即4X105=2X106(O-Ua)Ua二一20V解法二:设A与场外一点的电势差为U,由W二qU,所以U=M==20(V),因为Up=O,所以

11、UJ=20V。qZ兀1U因为电场力対止电荷做止功,必山高电势移向低电势,所以Ua=-20V例7如图8-6所示,实线是一个电场屮的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断止确的是:[]A.电荷从a到b加速度减小B.b处电势能人A.b处电势高B.电荷在b处速

12、度小解:山图8—6口J知b处的电场线比a处的电场线密,说明b处的场强大于a处的场强。根据牛顿第二定律,检验电荷在b处的加速度大于在a处的加速度,A选项错。由图8-6可知,电荷做曲线运动,必受到不等于零的介外力,即FeHO,且Fc的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷帯负电,所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a,b处电势高低关系是Ua>Ub,C选项不止确。根据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°,对知电场力对检验电荷做负功。功是能量变化的量度,可判断由a-b电势能增加,B选项正确;乂因电场力做功与路

13、径无关,系统的能量守恒,电势能增加则动能减小,即速度减小,D选项正确。例8如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为L,为球半径的3借。若使它们带上等量异种电荷,使其电量的绝对值均为Q,那么,a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为:A'F引=&寻,F库=k»2q2B・F引#Gp-,F库弧疋:解:万有引力定律适川于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离L只有其半径r的3倍,但由于其売层的厚度和质量分布均匀,两球売可看作质量集中于球心的质点。因此,可以应用力•

14、有引力定律。综上所述,对Ta,b两带电球壳的整体來说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故只有选项D正确。例9如图所示,把-个不帯电的枕型导体靠近帯正电的小球,由

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