题目列表(包括答案和解析)
2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。
3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷.
点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。点电荷很相似于我们力学中的质点.
注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律
②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引”的规律定性判定。
[例1]在光滑水平面上,有两个带相同电性的点电荷,质量m1=2m2,电量q1=2q2,当它们从静止开始运动,m1的速度为v时,m2的速度为 ;m1的加速度为a时,m2的加速度为 ,当q1、q2相距为r时,m1的加速度为a,则当相距2r时,m1的加速度为多少?
解析:由动量守恒知,当m1的速度为v时,则m2的速度为2v,由牛顿第二定律与第三定律知:当m1的加速度为 a时,m2的加速度为2a.
由库仑定律知:a=/m,a/=/m,由以上两式得a/=a/4 答案:2v,2a,a/4
点评:库仑定律中的静电力(库仑力)是两个电荷之间的作用力,是作用力与反作用力,大小相同,方向相反,在同一直线上,作用在两个物体上,二力属同种性质的力,而且同时产主同时消失。
2. 公式:F=kQ1Q2/r2 k=9.0×109N·m2/C2
1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统的电荷总数是不变的.
注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
3、起电:使物体带电叫起电,使物体带电的方式有三种①摩擦起电,②接触起电,③感应起电。
2、元电荷:一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
1、两种电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
18、如图9-1-3所示,M、N为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的P点放一个静止的点电荷q(负电荷),不计重力,下列说法中正确的是
A.点电荷在从P到O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大
B.点电荷在从P到O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值
D.点电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零
[解析] 要想了解从P到O的运动情况,必须首先对中垂线上的电场强度的分布有一个比较清晰的了解.由电场的“迭加原理”可知O点的场强为零,离O点无限远处的场强也为零,而中间任意一点的场强不为零,可见从O经P到无限远处,场强不是单调变化的,而是先增大而后逐渐减小,其中必有一点P′,该点的场强最大.下面先将P′的位置求出来,如图9-1-4所示,设 =2a,∠P′MN=θ,E1=E2=,由平行四边形定则可得
E=2E1sinθ=2kcos2θsinθ
不难发现,当sinθ=时,E有最大值.
如果点电荷的初始位置P在P′之下或正好与P′重合,粒子从P到O的过程中,加速度就一直减小,到达O点时加速度为零,速度最大;如果粒子的初始位置在P′之上,粒子从P到O的过程中,加速度先增大而后减小,速度一直增大,到达O点时速度达最大值.故C选项正确.
[说明] 对于几种常见的电场,(点电荷的电场;等量同种电荷的电场;等量异种电荷的电场;平行电容器间的电场等.)其电场线的大体形状、场强的特点等,在脑子中一定要有深刻的印象.
[设计意图] 通过本例说明电场的叠加原理及等量同种电荷电场的特点,特别是两电荷连线中垂线上的电场分布.
※[例4]如图9-1-5所示,两个带有同种电荷的小球,用绝缘细线悬于O点,若q1>q2,l1<l2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则m1______m2.(填“>”,“=”或“<”)
[解析] 分析清楚物体的受力情况,并利用平衡条件可求解.
解法1:分析m1的受力情况如图9-1-5所示,由m1受力平衡,利用正弦定理得
即.
同理,对m2有:
.
即
对△m1m2O有
,及l1sinα1=l2sinα2.
得:
因F=F′,所以m1g=m2g,即m1=m2.
解法2:m1、m2两球均受到三个力作用,根据平衡条件和平行四边形定则作图9-1-6,根据题目条件知则
△m1BD≌△m2AD
则有
由于 △FFTm1∽△DOm1
△F′FT′m2∽△DOm2
则
由于F=F′,所以m1=m2.
[说明] (1)两电荷间的相互作用总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上(一对作用力、反作用力),与它们的电量是否相等无关.
(2)在电学中分析解决平衡问题,跟在力学中分析解决平衡问题的方法相同,仅是物体所受的力多了一个电场力.
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