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(10分)如图所示,用金属丝A、B弯成半径r=1m的圆弧,但在A B之间留出宽度为d =2cm,相对圆弧来说很小的间隙,将电荷量C的正电荷均匀分布在金属丝上,求圆心O处的电场强度.

 

【答案】

,方向向左

【解析】根据对称性可知,带电圆环在圆心O处的合场强E=0,那么补上缺口部分在圆心O处产生的场强与原缺口环在圆心O处产生的场强大小相等方向相反.

考虑到比d大很多,所以原来有缺口的带电环所带电荷的密度为

补上的金属部分的带电荷量

由于d比r小得多,可以将Q / 视为点电荷,它在O处产生的场强为

,方向向右.

所以原缺口环在圆心O处产生电场的场强,方向向左

本题考查点电荷场强E的公式理解,如果圆是闭合的,由对称性可知圆形电荷在O点的合场强为零,那么AB段的电荷在O点场强与其余部分在O点场强应是等大反向的,由于AB很小,可以看做点电荷,由点电荷场强公式可求得场强大小

 

练习册系列答案
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(1)在测定金属电阻率的实验中,用螺旋测微器测量一金属丝的直径,螺旋测微器的示数如图所示,该金属丝的直径为
0.700mm
0.700mm

(2)用欧姆表粗略测得该金属丝的电阻约为3Ω,另外,实验室内还提供了下列器材供重新测定该金属丝的电阻使用:
A.电源E(电动势约为3.0V,内阻不计)
B.电压表V1(量程为0~3.0V,内阻约为2kΩ)
C.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为10kΩ)
D.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为1Ω)
E.电流表A2(量程为0~3.0A,内阻约为0.5Ω)
F.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,额定电流2.0A)
G.滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω,额定电流0.7A)
H.开关S一个,导线若干
为获得尽可能高的实验精度,应选取的器材是
ABDFH
ABDFH
,请把你利用上述器材设计的测定金属丝电阻的实验电路原理图画在右侧的方框中.

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