湖南浏阳市第一中学物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习
一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)
1.如图所示,带电量为Q 的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C 点,斜面上有A 、B 、D 三点,A 和C 相距为L ,B 为AC 中点,D 为A 、B 的中点。现将一带电小球从A 点由静止释放,当带电小球运动到B 点时速度恰好为零。已知重力加速度为g ,带电小球在A 点处的加速度大小为
4
g
,静电力常量为k 。则( )
A .小球从A 到
B 的过程中,速度最大的位置在D 点 B .小球运动到B 点时的加速度大小为
2
g C .BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA D .AB 之间的电势差U AB =kQ L
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A .带电小球在A 点时,有
2
sin A Qq
mg k
ma L θ-= 当小球速度最大时,加速度为零,有
'2
sin 0Qq
mg θk
L -= 联立上式解得
'2L L =
所以速度最大的位置不在中点D 位置,A 错误; B .带电小球在A 点时,有
2
sin A Qq
mg k
ma L θ-= 带电小球在B 点时,有
2sin 2
B
Qq k mg θma L -=() 联立上式解得
2
B g a =
B 正确;
C .根据正电荷的电场分布可知,B 点更靠近点电荷,所以B
D 段的平均场强大小大于AD 段的平均场强,根据U Ed =可知,BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA ,C 正确;
D .由A 点到B 点,根据动能定理得
sin 02
AB L
mg θqU ?
+= 由2
sin A Qq
mg k
ma L θ-=可得 214Qq mg k L
= 联立上式解得
AB kQ
U L
=-
D 错误。 故选BC 。
2.如图所示,竖直绝缘墙上固定一带电小球A ,将带电小球B 用轻质绝缘丝线悬挂在A 的正上方C 处,图中AC =h 。当B 静止在与竖直方向夹角θ=30°方向时,A 对B 的静电力为B 所受重力的0.5倍,则下列说法中正确的是(两球均可看作点电荷)( )
A 2
B .以后由于A 漏电,B 在竖直平面内缓慢运动,到θ=0°处A 的电荷尚未漏完,在整个漏电过程中,丝线上拉力大小保持不变
C .若保持悬点C 位置不变,缓慢缩短丝线BC 的长度,B 球运动轨迹在最初阶段为圆弧
D .若A 对B 的静电力为B 3
B 球依然在θ=30°处静止,则丝线BC
的长度应调整为
3
3
h或
23
3
h
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A.当A对B的静场力为B所受重力的0.5倍,B静止时丝线BC与竖直方向夹角θ=30°,
处于平衡,根据几何关系可知此时AB与BC互相垂直,此时丝线长度为
3
2
h,选项A错
误;
B.而由三角形相似可知
G F T
h AB BC
==
则在整个漏电过程中,丝线上拉力T大小保持不变,选项B正确;
C.以C点为原点,以CA方向为y轴,垂直CA方向向右为x轴建立坐标系,设B点坐标为(x,y),则由几何关系
cos sin
x hθθ
=?
tan
x
y θ=
消掉θ角且整理可得
2
222
(cos)
x y h BC
+==
θ
缓慢缩短丝线BC的长度,最初阶段BC的长度变化较小,B球运动轨迹在最初阶段为圆弧,选项C正确;
D.若A对B的静电力为B 3
B静止在与竖直方向夹角仍为θ=30°时,
对B受力分析,G、F与T,将F与T合成,则有
G F
AC AB
=
解得
33
F AB h h
G =
= 根据余弦定理可得
2
2232cos30h h BC BC h =+-???(
) 解得
BC =
3h 或23h 选项D 正确。 故选BCD 。
3.质量分别为A m 和B m 的两小球带有同种电荷,电荷量分别为A q 和B q ,用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为1θ与
()212θθθ>。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为A v 和B v ,最大
动能分别为kA E 和kB E 。则( )
A .A m 一定大于
B m B .A q 一定小于B q
C .A v 一定大于B v
D .kA
E 一定大于kB E
【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A .对小球A 受力分析,受重力、静电力、拉力,如图所示
根据平衡条件,有
1A tan F
m g
θ=
故
A 1tan F
m g θ=
?
同理,有
B 2
tan F
m g θ=
?
由于12θθ>,故A B m m <,故A 错误;
B .两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球是否带电量相等无关,故B 错误;
C .设悬点到AB 的竖直高度为h ,则摆球A 到最低点时下降的高度
11
1
(1)cos cos h h h h θθ?=
-=- 小球摆动过程机械能守恒,有
2
12
mg h mv ?=
解得
v =由于12θθ>,A 球摆到最低点过程,下降的高度A B h h ?>?,故A 球的速度较大,故C 正确;
D .小球摆动过程机械能守恒,有
k mg h E ?=
故
k (1cos )(1cos )tan FL
E mg h mgL θθθ
=?=-=
- 其中cos L θ相同,根据数学中的半角公式,得到
k 1cos (1cos )cos ()cos tan tan sin 2
FL E FL FL θθ
θθθθθ-=
-==? 其中cos FL θ相同,故θ越大,动能越大,故kA E 一定大于kB E ,故D 正确。 故选CD 。
4.如图所示,两个带电小球A 、B 分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上,且在同一竖直平面内,用水平向左的推力F 作用于B 球,两球在图示位置静止,现将B 球沿斜面向下移动一小段距离,发现A 球随之向上移动少许,两球在新位置重新平衡,重新平衡后与移动前相比,下列说法正确的是( )
A.推力F变小B.斜面对B的弹力不变
C.墙面对A的弹力不变D.两球之间的距离减小
【答案】AB
【解析】
【详解】
CD.先对小球A受力分析,受重力、支持力、静电力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
mg
F
cos
=
库α,N
F mgtan
=α
由于α减小,可知墙面对A的弹力变小,库仑力减小,故两球间距增加,选项CD错误;AB.对AB整体受力分析,受重力、斜面支持力N、墙壁支持力F N、推力F,如图所示:
根据共点力平衡条件,有
N
Nsin F F
Ncos m M g
+=
=+
()
β
β
解得
()
F mgtan m M gtan
M m g
N
cos
=-+
+
=
()
αβ
β
由于α减小,β不变,所以推力F减小,斜面对B的弹力N不变,选项AB正确。
故选AB 。
5.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC 放置在水平面上,角CAB = 30°,斜面内部O 点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷,一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M 、N 点和MN 的中点P 上,OM =ON , OM //AB 则下列判断正确的是( )
A .小物体静止在三处静止时所受力个数一定都是4个.
B .小物体静止在P 点时受到的摩擦力最大
C .小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M ,N 点时受到的支持力相等
D .当小物体静止在M 点时,地面给斜面的摩擦力水平向左 【答案】CD 【解析】 【详解】
对小物体分别在三处静止时所受力分析如图:
A.结合平衡条件,由图,小物体在P 、N 两点时一定受四个力的作用,故A 错误;
B.小物体静止在P 点时,摩擦力
f =m
g sin30°
静止在N 点时
sin30cos30f mg F '=?+'?
静止在M 点时
sin30cos30f mg F "=?-'?
可见静止在N 点时所受摩擦力最大,故B 错误;
C.小物体静止在P 点时,设库仑力为F ,受到的支持力
N =mg cos30°+F
在M 、N 点时:
cos30sin30N mg F '=?+'?
由库仑定律知F F >',故N N >',即小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M 、N 点时受到的支持力相等,故C 正确;
D.以小物体和斜面整体为研究对象,当小物体静止在M 点时,斜面内部O 点正电荷对其库
仑力斜向右,即有向右的分力,则斜面有向右运动的趋势,受水平向左的摩擦力,故D正确。
6.真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是Q E和Q F,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向.电场线上标出了M、N两点,其中N点的切线与EF连线平行,且∠NEF>∠NFE.则()
A.E带正电,F带负电,且Q E >Q F
B.在M点由静止释放一带正电的检验电荷,检验电荷将沿电场线运动到N点
C.过N点的等势面与EF连线垂直
D.负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据电场线的指向知E带正电,F带负电;N点的场强是由E、F两电荷在N点产生场强的叠加,电荷E在N点电场方向沿EN向上,电荷F在N点产生的场强沿NF向下,合场强水平向右,可知F电荷在N点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强,而,所
以由点电荷场强公式知,A错误;只有电场线是直线,且初速度为0或初
速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.而该电场线是一条曲线,所以运动轨迹与电场线不重合.故在M点由静止释放一带正电的检验电荷,不可能沿电场线运动到N点,B错误;因为电场线和等势面垂直,所以过N点的等势面与过N点的切线垂直,C正确;沿电场线方向电势逐渐降低,,再根据,q为负电荷,知,D错误;故选C.
【点睛】
只有电场线是直线,且初速度为0或初速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.电场线和等势面垂直.N点的切线与EF连线平行,根据电场线的方向和场强的叠加,可以判断出E、F的电性及电量的大小.先比较电势的高低,再根据,比较电势能.
7.如图所示,轻质弹簧一端系在墙上,另一端系在三根长度相同的轻绳上,轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球,且三个小球均处于静止状态,已知重力加速度为g。四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示,以下说法正确的是()
情形 轻绳长度 小球质量 小球电荷量 小球受到的电场力大小
1
L
m
①
33mg 2 2L m ②
33
mg 3 L 2m ③ 23
3mg 4
L
m
④
3mg
A 2倍
B 2倍
C .④中电荷量为③中电荷量的
32
2
倍 D .情形④下弹簧的伸长量最大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由于三个小球质量和电荷量均相等,由对称性可知,三个小球必构成等边三角形,且每个小球受到的电场力相等,设绳的拉力为T ,与竖直方向夹角为θ,两小球之间的距离为r 、一个小球受到另外两个小球的电场力的合力为F ,对其中一个小球受力分析可得
sin T mg θ=
2
2cos kq T θF r
==
解得
22tan kq mg
F r θ
==
由几何关系可知,
tan θ=
=整理得
22kq F r == A .对比①和②可知,并应用上式可得
21121kq F r ===
2
2222kq F r ===
解得
12
r L =
2r =
故电荷量之间的关系为
112212
q r q r == 故A 错误; B
.由③可知,
23323kq F r ===
解得
32
r L =
故
3222
q q == 故B 错误; C
.由④可知
24424kq F r ===
解得
432
r L =
故
443333222
q r q r ==
故C 正确;
D .以三个小球为整体可知,小球受到的弹力应该等于其重力,故小球质量越大,弹簧弹力越大,故情形③下弹簧的伸长量最大,故D 错误; 故选C 。
8.如右图,M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点,O 点为半圆弧的圆心,
.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M 、N 两点,这时O 点电场强
度的大小为E 1;若将N 点处的点电荷移至P 点,则O 点的场强大小变为E 2.E 1与E 2之比为( )
A .1:2
B .2:1
C .
D .
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析:由
得:;若将N 点处的点电荷移至P 点,则O 点
的场强大小变为E 2,知两点电荷在O 点的场强夹角为120
0,由矢量的合成知,
得:
,B 对
9.如图所示,半径为R 的绝缘光滑半球内有A 、B 两个带电小球(均可视为点电荷),A 球固定在半球的最低点,B 球静止时,A 、B 两球之间的距离为R ,由于漏电,B 球缓慢向A 球靠近,设A 、B 两球之间的库仑力大小为F ,光滑半球对B 球的弹力大小为N ,A 、B 两球之间的距离用x 表示,则F -x 、N -x 的关系图象正确的是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
以B 球为研究对象,受到重力G ,A 球对它的斥力F 和光滑半球对B 的弹力N 三个力作用,受力如图:
由几何关系可知,力的三角形F BN 合与三角形ABO 相似,则有
=G N F R OB AB
因为G 、R 、OB 不变,则N 不变,AB 在减小,因此F 减小 选项B 正确,ACD 错误。 故选B 。
10.一个带电量为+Q 的点电荷固定在空间某一位置,有一个质量为m 的带电小球(重力不能忽略)在+Q 周围作匀速圆周运动,半径为R ,向心加速度为33
g
(g 为重力加速度)。关于带电小球带电情况,下列说法正确的是:
A .小球带正电,电荷量大小为 2
833mgR kQ
B 2
3mgR
C .小球带负电,电荷量大小为2
83mgR D 2
3mgR
【答案】C 【解析】 【详解】
由题意可知小球做匀速圆周运动,合力提供向心力,因中心电荷为+Q ,做出运动图像如图所示:
可知要让小球做匀速圆周运动,即小球所受库仑力和重力的合力提供向心力,所以小球带负电;
由向心力公式可知:
3
3
F ma mg
==
向
设小球与点电荷连线与竖直方向夹角为θ,则有:
3
3
3
tan=
3
mg
F
mg mg
θ==
向
所以θ=30°,根据几何关系有:
cos30
mg
F
=
库
sin30
R
L
=
根据库仑定律有:
2
F k
L
=
库
联立可得:
2
83
3
mgR
q
kQ
=
故C正确,ABD错误。
11.如图所示,光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上,可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q1、Q2,其中小球1固定在碗底A点,小球2可以自由运动,平衡时小球2位于碗内的B位置处,如图所示.现在改变小球2的带电量,把它放置在图中C位置时也恰好能平衡,已知AB弦是AC弦的两倍,则()
A.小球在C位置时的电量是B位置时电量的一半
B.小球在C位置时的电量是B位置时电量的四分之一
C.小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小
D.小球2在B点对碗的压力大小大于小球2在C点时对碗的压力大小
【答案】C
【解析】
【详解】
AB.对小球2受力分析,如图所示,小球2受重力、支持力、库仑力,其中F1为库仑力F 和重力mg的合力,根据三力平衡原理可知,F1=F N.由图可知,△OAB∽△BFF1
设半球形碗的半径为R,AB之间的距离为L,根据三角形相似可知,
1
F
mg F
OA OB AB
==
即
1
F
mg F
R R L
==
所以
F N=mg①
L
F mg
R
=②
当小球2处于C位置时,AC距离为
2
L
,故
'
1
2
F F
=,
根据库仑定律有:
2
A B
Q Q
F k
L
=
'
2
1
()
2
A C
Q Q
F k
L
=
所以
1
8
C
B
Q
Q
=,
即小球在C位置时的电量是B位置时电量的八分之一,故AB均错误;
CD.由上面的①式可知F N=mg,即小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗
的压力大小,故C 正确,D 错误。 故选C 。
12.如图所示,真空中有两个点电荷Q 1和Q 2,Q 1=+9q ,Q 2=-q ,分别固定在x 轴上x =0处和x =6cm 处,下列说法正确的是( )
A .在x =3cm 处,电场强度为0
B .在区间上有两处电场强度为0
C .在x >9cm 区域各个位置的电场方向均沿x 轴正方向
D .将试探电荷从x =2cm 移到x =4cm 处,电势能增加 【答案】C 【解析】 【详解】
A .某点的电场强度是正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的电场的叠加,是合场强。根据点电荷的场强公式E =
2kq
r
,所以要使电场强度为零,那么正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右。设距离
Q 2为x 0处的电场强度矢量合为0,则:
12
2200
(6)kQ kQ x x =+ 可得:x 0=3cm ,故A 错误;
B .由选项A 的分析可知,合场强为0的点不会在Q 1的左边,因为Q 1的电荷量大于Q 2,也不会在Q 1Q 2之间,因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右。所以,只能在Q 2右边。即在x 坐标轴上电场强度为零的点只有一个。故B 错误; C.设距离Q 2为x 0处的电场强度矢量合为0,则:
122200
(6)kQ kQ x x =+ 可得:x 0=3cm ,结合矢量合成可知,在x >9cm 区域各个位置的电场方向均沿x 轴正方向。故C 正确;
D.由上分析,可知,在0<x <6cm 的区域,场强沿x 轴正方向,将试探电荷+q 从x =2cm 处移至x =4cm 处,电势能减小。故D 错误。
13.如图所示,半径为R 的光滑绝缘的半圆形轨道ABC ,A 点与圆心等高,B 点在圆心正下方,轨道固定于电场强度为E 的匀强电场中.两个带等量同种电荷小球刚好能静止在轨道的A 点和B 点.己知两小球质量皆为m ,重力加速度为g ,静电力常量为k .下列说法正确的是
A.小球带正电
B.小球的带电量为mg/E
C.小球的带电量为
2mg
R
k
D.在A点小球对轨道的压力大于在B点小球对轨道的压力
【答案】B
【解析】
若两球均带正电,则球B不能平衡,则小球带负电,选项A错误;对小球A受力分析可知,竖直方向:0
cos45
mg F
=
库
;对小球B受力分析可知,水平方向:
cos45
qE F
=
库
;解得mg=qE,则 q=mg/E,选项B正确;根据对A竖直方向的方程
cos45
mg F
=
库
,即
2
2
cos45
(2)
mg
R
=,解得22mg
q R
k
=,选项C错误;对AB
的整体受力分析可知:2
NA
F Eq
=,2
NB
F mg
=因mg=qE可知,在A点小球对轨道的压力等于在B点小球对轨道的压力,选项D错误;故选B.
点睛:此题关键是灵活选择研究对象,灵活运用整体法和隔离法列方程;注意轨道对球的弹力方向指向圆心.
14.如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电质点A、B、C,A和C围绕B做匀速圆周运动,B恰能保持静止,其中A、C和B的距离分别是L1、L2.仅考虑三质点间的库仑力,则A 和C的
A.线速度之比为2
1
L
L B.加速度之比为
2
1
2
L
L
??
?
??
C.电荷量之比1
2
L
L D.质量之比
2
1
L
L
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.A和C围绕B做匀速圆周运动,B恰能保持静止,则ABC三者要保持相对静止,所以
AC 角速度相等,则线速度之比为
1
2
A B v L v L = 选项A 错误;
C .根据B 恰能保持静止可得
2212
C B A B q q q q k
k L L = 解得
21
22
A C q L q L = 选项C 错误;
A 围绕
B 做匀速圆周运动,根据A 受到的合力提供向心力,
()
2
122112A C A B A A A q q q q k
k m m L L L L a ω-==+ C 围绕B 做匀速圆周运动,有
()
2
222212C B A C B C B q q q q k
k m m L L a L L ω-=+= 因为2212
C B A B
q q q q k
k L L =,所以有 A B B A a m m a =
12A C m L m L =
解得
2
1A C m L m L = 1
2
A B A B m L m L a a == 选项B 错误,D 正确。 故选D 。
15.如图所示,按A 、B 、C 、D 四种方式在一个正方形的四个顶点分别放置一个点电荷,所带电量已在图中标出,其中正方形中心场强最大的是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】A 【解析】 【分析】
先分析各点电荷在中心处的场强大小和方向,再根据矢量合成法则,即可求出中心处的场强。 【详解】
A .根据点电荷电场强度公式2
kQ
E r =
,结合矢量合成法则,正方形对角线异种电荷的电场强度,为各自点电荷在中心处相加,因此中心处的合电场强度大小为2
22
kQ E r =; B .两个负电荷在正方形中心处场强为零,两个正点电荷在中心处电场强度为零,因此中心处的合电场强度大小为0;
C .同理,正方形对角线的两负电荷的电场强度在中心处相互抵消,而正点电荷在中心处,叠加后电场强度大小为2
kQ E r =
; D .同理,在中心处的电场强度大小22
kQ E r
=; 综上比较,正方形中心场强最大的是A ,所以A 正确。 故选A 。 【点睛】
考察点电荷在某点场强的矢量合成。
二、第九章 静电场及其应用解答题易错题培优(难)
16.如图所示,两块竖直放置的平行金属板A 、B ,两板相距d ,两板间电压为U ,一质量为m 的带电小球从两板间的M 点开始以竖直向上的初速度v 0运动,当它到达电场中的N 点时速度变为水平方向,大小变为2v 0 求(1)M 、N 两点间的电势差
(2)电场力对带电小球所做的功(不计带电小球对金属板上电荷均匀分布的影响,设重力加速度为g )
【答案】20MN Uv U dg
=;
【解析】 【详解】
竖直方向上小球受到重力作用而作匀减速直线运动,则竖直位移大小为h =20
2v g
小球在水平方向上受到电场力作用而作匀加速直线运动,则 水平位移x =0
22
v t ? h =
2
v t ? 联立得,x =2h =20
v g
故M 、N 间的电势差为U MN =-Ex =-20v U d g =-2
0Uv gd
从M 运动到N 的过程,由动能定理得 W 电+W G =
12m 20(2)v -2
012
mv 所以联立解得W 电=2
02mv
答:M 、N 间电势差为-2
0Uv gd
,电场力做功2
02mv .
17.如图所示,真空中有两个点电荷A 、B ,它们固定在一条直线上相距L =0.3m 的两点,它们的电荷量分别为Q A =16×10-12C ,Q B =4.0×10-12C ,现引入第三个同种点电荷C ,
(1)若要使C 处于平衡状态,试求C 电荷的电量和放置的位置?
(2)若点电荷A 、B 不固定,而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态,试求C 电荷的电量和放置的位置? 【答案】(1)见解析(2)1216
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C -? ,为负电荷 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由分析可知,由于A 和B 为同种电荷,要使C 处于平衡状态,C 必须放在A 、B 之间某位置,可为正电荷,也可为负电荷.设电荷C 放在距A 右侧x 处,电荷量为Q 3 ∵ AC BC F F =
∴ 1323
22
()Q Q Q Q k
k x L x =- ∴
1222
()Q Q x L x =- ∴ 4(L -x)2=x 2 ∴ x =0.2m
即点电荷C 放在距A 右侧0.2m 处,可为正电荷,也可为负电荷.
(2)首先分析点电荷C 可能放置的位置,三个点电荷都处于平衡,彼此之间作用力必须在一条直线上,C 只能在AB 决定的直线上,不能在直线之外.而可能的区域有3个, ① AB 连线上,A 与B 带同种电荷互相排斥,C 电荷必须与A 、B 均产生吸引力,C 为负电荷时可满足;
② 在AB 连线的延长线A 的左侧,C 带正电时对A 产生排斥力与B 对A 作用力方向相反可能A 处于平衡;C 对B 的作用力为推斥力与A 对B 作用力方向相同,不可能使B 平衡;C 带负电时对A 产生吸引力与B 对A 作用力方向相同,不可能使A 处于平衡;C 对B 的作用力为吸引力与A 对B 作用力方向相反,可能使B 平衡,但离A 近,A 带电荷又多,不能同时使A 、B 处于平衡.
③ 放B 的右侧,C 对B 的作用力为推斥力与A 对B 作用力方向相同,不可能使B 平衡; 由分析可知,由于A 和B 为同种电荷,要使三个电荷都处于平衡状态,C 必须放在A 、B 之间某位置,且为负电荷.
设电荷C 放在距A 右侧x 处,电荷量为Q 3 对C :1323
22(0.3)Q Q Q Q k
k x x =- ∴ x =0.2m 对B :3212
22
()Q Q Q Q k k L L x =- ∴ 12316
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Q C -=
?,为负电荷. 【点睛】
此题是库仑定律与力学问题的结合题;要知道如果只是让电荷C 处于平衡,只需在这点的场强为零即可,电性不限;三个电荷的平衡问题,遵循:“两同加一异”、“两大加一小”的原则.
18.如图所示,在光滑绝缘水平面上B 点的正上方O 处固定一个质点,在水平面上的A 点放另一个质点,两个质点的质量均为m ,带电量均为+Q 。C 为AB 直线上的另一点(O 、A 、B 、C 位于同一竖直平面上),AO 间的距离为L ,AB 和BC 间的距离均为2
L
,在空间加一个水平方向的匀强电场后A 处的质点处于静止。试问: (1)该匀强电场的场强多大?其方向如何?
(2)给A 处的质点一个指向C 点的初速度,该质点到达B 点时所受的电场力多大?