(20分,第一小題12分,第2小題8分)

1. 如圖所示,電荷量為 q1 的正點(diǎn)電荷固定在坐標(biāo)原點(diǎn) O 處,電荷量為 q2 的正點(diǎn)電荷固定在 x 軸上,兩電荷相距 l 。已知 q2=2q1。

(。┣笤 x 軸上場(chǎng)強(qiáng)為零的 P 點(diǎn)的坐標(biāo)。

(ⅱ)若把一電荷量為 q0 的點(diǎn)電荷放在 P 點(diǎn),試討論它的穩(wěn)定性(只考慮q0 被限制在沿 x 軸運(yùn)動(dòng)和被限制在沿垂直于 x 軸方向運(yùn)動(dòng)這兩種情況)。

2. 有一靜電場(chǎng),其電勢(shì) U 隨坐標(biāo) x 的改變而變化,變化的圖線如圖1所示,試在圖2中畫出該靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) E  x 變化的圖線(設(shè)場(chǎng)強(qiáng)沿 x 軸正方向時(shí)取正值,場(chǎng)強(qiáng)沿 x 軸負(fù)方向時(shí)取負(fù)值)。

參考解答:

1.

 (ⅰ)通過(guò)對(duì)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)方向的分析,場(chǎng)強(qiáng)為零的 P 點(diǎn)只可能位于兩點(diǎn)電荷之間。設(shè) P 點(diǎn)的坐標(biāo)為 x0,則有

   (1)

已知

   (2)

由(1)、(2)兩式解得

   (3)

 (ⅱ)先考察點(diǎn)電荷 q0 被限制在沿 x 軸運(yùn)動(dòng)的情況。q1、q2 兩點(diǎn)電荷在 P 點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小分別為

   

且有  E10=E20

二者方向相反。點(diǎn)電荷 q0 P 點(diǎn)受到的合力為零,故 P 點(diǎn)是 q0 的平衡位置。在 x 軸上 P 點(diǎn)右側(cè) 處,q1、q2 產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小分別為

方向沿 x 軸正方向

方向沿 x 軸負(fù)方向

由于 , 處合場(chǎng)強(qiáng)沿 x 軸的負(fù)方向,即指向 P 點(diǎn)。在x 軸上 P 點(diǎn)左側(cè) q1、q2 的場(chǎng)強(qiáng)的大小分別為

   方向沿 x 軸正方向

   方向沿 x 軸負(fù)方向

由于 , 處合場(chǎng)強(qiáng)的方向沿 x 軸的正方向,即指向 P 點(diǎn)。

由以上的討論可知,在 x 軸上,在 P 點(diǎn)的兩側(cè),點(diǎn)電荷 q1 和q2 產(chǎn)生的電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)的方向都指向 P 點(diǎn),帶正電的點(diǎn)電荷在 P 點(diǎn)附近受到的電場(chǎng)力都指向 P 點(diǎn),所以當(dāng) q0>0 時(shí),P 點(diǎn)是 q0 的穩(wěn)定平衡位置。帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在 P 點(diǎn)附近受到的電場(chǎng)力都背離 P 點(diǎn),所以當(dāng) q0<0 時(shí),P 點(diǎn)是 q0 的不穩(wěn)定平衡位置。

再考慮 q0 被限制在沿垂直于 x 軸的方向運(yùn)動(dòng)的情況。沿垂直于 x 軸的方向,在 P 點(diǎn)兩側(cè)附近,點(diǎn)電荷q1 和q2 產(chǎn)生的電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)沿垂直 x 軸分量的方向都背離 P 點(diǎn),因而帶正電的點(diǎn)電荷在 P 點(diǎn)附近受到沿垂直 x 軸的的分量的電場(chǎng)力都背離 P 點(diǎn),所以,當(dāng)q0>0 時(shí),P 點(diǎn)是 q0 的不穩(wěn)定平衡位置。帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在 P 點(diǎn)附近受到的電場(chǎng)力都指向 P 點(diǎn),所以當(dāng)q0<0 時(shí),P 點(diǎn)是 q0 的穩(wěn)定平衡位置。

2.


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),用秒表測(cè)出單擺做n次(一般為30~50次)全振動(dòng)所用的時(shí)間t,算出周期;用米尺量出懸線的長(zhǎng)度l′,用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑d,則重力加速度g=
 
(用題中所給的字母表達(dá)).在實(shí)驗(yàn)中所用的游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度,用它測(cè)量小球的直徑時(shí),如圖1所示,讀數(shù)是
 
mm.
(2)圖2所示的三個(gè)圖線,分別是用不同傳感器測(cè)出的不同物體的振動(dòng)圖線.從三個(gè)圖線可知,這三個(gè)物體振動(dòng)的共同特點(diǎn)是具有
 
,其中心臟跳動(dòng)圖線是某人的心電圖,方格紙每個(gè)小方格的寬度是0.5cm,心電圖記錄儀拖動(dòng)方格紙的速度是1.8cm/s.則此人的心率是
 
次/分鐘.
(3)在驗(yàn)證《力的平行四邊形定則》實(shí)驗(yàn)中,有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),如圖3所示,由于某種原因,它表面的刻度變得模糊不清,但其它部件都完好.為了利用這個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力,現(xiàn)把一小段長(zhǎng)度均勻分割的刻度線粘貼到彈簧測(cè)力計(jì)上.當(dāng)用1N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的指針剛好指在刻度5下面的第三條黑線位置;當(dāng)用2N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的指針剛好指在刻度線7的位置.由此可知,利用圖中的刻度線,此彈簧測(cè)力計(jì)能夠測(cè)量力的范圍是
 
(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).在實(shí)驗(yàn)時(shí),用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條(彈簧測(cè)力計(jì)與木板面平行),使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O并作標(biāo)記,再只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn),仍拉到同樣位置O,這是為了
 

精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

(1)在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),用秒表測(cè)出單擺做n次(一般為30~50次)全振動(dòng)所用的時(shí)間t,算出周期;用米尺量出懸線的長(zhǎng)度l′,用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑d,則重力加速度g=______(用題中所給的字母表達(dá)).在實(shí)驗(yàn)中所用的游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度,用它測(cè)量小球的直徑時(shí),如圖1所示,讀數(shù)是______mm.
(2)圖2所示的三個(gè)圖線,分別是用不同傳感器測(cè)出的不同物體的振動(dòng)圖線.從三個(gè)圖線可知,這三個(gè)物體振動(dòng)的共同特點(diǎn)是具有______,其中心臟跳動(dòng)圖線是某人的心電圖,方格紙每個(gè)小方格的寬度是0.5cm,心電圖記錄儀拖動(dòng)方格紙的速度是1.8cm/s.則此人的心率是______次/分鐘.
(3)在驗(yàn)證《力的平行四邊形定則》實(shí)驗(yàn)中,有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),如圖3所示,由于某種原因,它表面的刻度變得模糊不清,但其它部件都完好.為了利用這個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力,現(xiàn)把一小段長(zhǎng)度均勻分割的刻度線粘貼到彈簧測(cè)力計(jì)上.當(dāng)用1N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的指針剛好指在刻度5下面的第三條黑線位置;當(dāng)用2N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的指針剛好指在刻度線7的位置.由此可知,利用圖中的刻度線,此彈簧測(cè)力計(jì)能夠測(cè)量力的范圍是______(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).在實(shí)驗(yàn)時(shí),用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條(彈簧測(cè)力計(jì)與木板面平行),使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O并作標(biāo)記,再只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn),仍拉到同樣位置O,這是為了______.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案