本周学习内容比较抽象,在历年的高考中都有涉及,可以说是高考考察的重点内容之一。
例1、在x轴上有两个点电荷,一个带正电Q1,一个带负电-Q2,且Q1=2Q2.用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小,则在x轴上( )
A.E1=E2之点只有一个,该处合场强为零
B.E1=E2之点只有两处,一处合场强为零,另一处合场强为2E2
C.E1=E2之点只有三处,其中两处合场强为零,另一处合场强为2E2
D.E1=E2之点只有三处,其中一处合场强为零,另两处合场强为2E2
解析:
本题检查考生对电场强度这个重要的基本概念的理解,特别是对场强的方向特性的理解.
能否正确运用“试探电荷”探索电场中典型区域的场强,是否具有空间想像能力,是准确、迅速解决本题的关键.
为此,可以画一个简单的示意图(如图),在图上标明两个正负电荷的位置,并记住它们的电荷量关系:Q1=2Q2.E1、E2是这两个点电荷在x轴上同一点产生的场强的大小.在明确题意和解题要求的情况下,设想一个试探电荷q沿x轴从左向右移动.
q在Q1左边区域时,由于Q1=2Q2,它们对q的作用力不可能相等,因此在Q1的左边不存在E1=E2的点;而在Q1与Q2之间以及Q2的右边区域有这样的点,而且这样的点到Q1的距离是它到Q2距离的倍.进一步考虑E1、E2的方向,可知合场强为零的点在Q2的右边,合场强为2E2的点在Q1与Q2之间.所以,本题只有选择B项是正确的.
解析:
圆环上的负电荷分布均匀,则在环心处的叠加电场E0=0;在环上截去很小一段,相当于在该处放一等量异种电荷量q′,q′=△l·q,则截去△l环心处场强为q′与原环上负电荷在环心处场强的叠加,E′=0+kq′/r2=kq△l/r2.
答案:0 kq△l/r2
例3、光滑的绝缘水平面上的带电小球A和B,质量分别为m1=2 g、m1=1g;带电荷量相等.q1=q2=10-7C,A球带正电,B球带负电.
甲 乙
(1)现有水平恒力F1向右作用于A球,这时A、B一起向右运动,且保持距离d=0.1m不变(图甲).试问F1多大? 它们如何运动?
(2)若水平恒力F2向左作用于B球,这时两球一起向左运动,也能保持距离d=0.1 m不变(图乙).试问F2多大?
解析:
根据库仑定律,A、B两球保持距离不变,相互作用的库仑吸引力大小为
F1作用于A 时,两球一起向右做匀加速直线运动,加速度由B 球的受力情况决定,
作用于A 球水平向右的恒力为
F1=m1a1+F =(2×10-3×9+9×10-3)N=27×10-3N.
(2)F2向左作用于B时,两球一起向左做匀加速直线运动,共同加速度由A球的受力情况决定,
F2=m2a2+F =13.5×10-3N.
例4、匀强电场中质量为m、带电荷量为+q的小球,从O点由静止开始释放后,小球沿着与竖直方向成θ角的直线OA 斜向下运动(图1).满足上述要求的匀强电场的场强最小值应多大?它的方向如何?