以下是一些高中物理靜電場的高考題:
1. 選擇題(例題):在下列的各圖示中,表示出電場線的是( )
A.
B.
C.
D.
2. 計算題:有一帶電量為q = -3×10-6C的點電荷,從電場中的A點移到B點時,克服電場力做功為6×10-4J,問:
(1)AB間的電勢差UAB為多少?
(2)若規定B點電勢為零,則A點的電勢φA是多少?該點電荷在A點的電勢能EPA是多少?
3. 實驗題:某同學用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗情況。根據打點計時器打出的紙帶判斷小車在鉤碼拉動前后的運動情況。
(1)在實驗中,小車運動方向與紙帶運動方向一致,打點計時器打出的紙帶上的點跡分布不均勻,則小車的運動是( )運動。
(2)若紙帶上的點跡分布不均勻,則小車的運動是( )運動。
這些題目可以幫助你更好地理解高中物理靜電場的知識。
題目:
在一塊光滑的水平面上有一個固定的絕緣板,板上有兩個質量相等的小球A和B,它們之間用一根不可伸長的絕緣細線連接。兩個小球帶等量的異種電荷,電荷量均為+q和-q。在距離小球A一定距離處放置一個電量為+Q的點電荷。現在給小球A一個初速度,使小球A向右運動,同時小球B受到一個向右的電場力作用。已知小球A和B均可視為點電荷,且它們之間的庫侖力遠小于它們受到其他力作用。
(a)求小球A的初速度大小v0;
(b)求小球B受到的電場力大小F;
(c)求小球A和B在運動過程中電勢能的變化量。
解析:
(a)根據庫侖定律,可以列出兩個小球之間的庫侖力表達式:
F = kQq/r^2
其中,r為兩個小球之間的距離,k為靜電力常量。由于兩個小球帶等量的異種電荷,所以它們之間的庫侖力為吸引力。當小球A向右運動時,它受到的庫侖力方向向左,大小為F1 = F。根據牛頓第二定律,有:
F1 = ma
其中,a為加速度。由于光滑水平面上的摩擦力可以忽略不計,所以a即為小球的初速度大小v0與時間的比值。因此有:
v0 = F1/m = kQq/m(r^2 + v0^2)
解得:v0 = sqrt(kQq/m)
(b)由于小球B受到一個向右的電場力作用,所以它受到的電場力大小為F2 = Qq/r^2。由于兩個小球帶等量的異種電荷,所以它們之間的庫侖力為吸引力,因此F2與F1大小相等。
(c)由于電場力做正功,所以小球A和B的電勢能減小。根據能量守恒定律,電勢能的變化量等于電場力做的功:ΔEp = F2r = Qq/r^2r = Qq/r。因此,小球A和B在運動過程中電勢能的變化量為Qq/r。
答案:(a)初速度大小為sqrt(kQq/m) (b)電場力大小為Qq/r^2 (c)電勢能的變化量為Qq/r