分析 (1)由圖讀出x=0.3m時的庫侖力,根據(jù)庫侖定律可求小球B所帶電量;
(2)根據(jù)電場強度的定義可求非均勻外電場在x=0.3m處沿細桿方向的電場強度大小;
(3)在合電場中,根據(jù)電場力做功求x=0.4m與x=0.6m之間的電勢差;
(4)分別求出各段電場力做的功,再由動能定理求恒力作用的最小距離.
解答 解:(1)由圖可知,當x=0.3m時,${F_1}=k\frac{qQ}{x^2}=0.018$N
因此 q=$\frac{{F}_{1}{x}^{2}}{kQ}$=$\frac{0.018×0.{3}^{2}}{9×1{0}^{9}×1.8×1{0}^{-7}}$C=1×10-6C
(2)設在x=0.3m處點電荷與小球間作用力為F2,則 F合=F2+qE
因此$E=\frac{{{F_合}-{F_2}}}{q}=\frac{-0.012-0.018}{{1×{{10}^{-6}}}}N/C=-3×{10^4}N/C$
即電場在x=0.3m處沿細稈方向的電場強度大小為3×104N/C,方向向左.
(3)根據(jù)圖象可知在x=0.4m與x=0.6m之間合力做功 W=-8×10-4J
又qU=W,可得 U=-800V
(4)由圖可知小球從x=0.16到x=0.2m處,
電場力做功 ${W_1}=\frac{0.03×0.04}{2}=6×{10^{-4}}J$
小球從x=0.2m到x=0.4m處 W2=-$\frac{1}{2}$mv2=-$\frac{1}{2}$×0.02×0.42=-1.6×10-3 J
由圖可知小球從x=0.4m到x=0.8m處
電場力做功 W3=-0.004×0.4=-1.6×10-3
由動能定理得
W1+W2+W3+F外s=0
解得 s=-$\frac{{W}_{1}+{W}_{2}+{W}_{3}}{{F}_{外}}$
代入數(shù)據(jù)解得 s=0.065m
答:
(1)小球B所帶電量為1×10-6 C;
(2)非均勻外電場在x=0.3m處沿細桿方向的電場強度大小為3×104N/C;
(3)在合電場中,x=0.4m與x=0.6m之間的電勢差為-800V;
(4)恒力作用的最小距離s是0.065m.
點評 解答此題的關鍵是從圖象中獲得信息,求各區(qū)間電場力做的功.正確理解庫侖定律和電場力做功,尤其是運用動能定理時要注意正功和負功.
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 全程摩擦力做功大小為μmgs | |
B. | 全程電勢能減少mgH+μmgs | |
C. | 電場強度E=$\frac{mgH+μmgs}{qs-μqH}$ | |
D. | 若不改變H和S的大小,只改變斜面的傾角,則須改變電場大小才能到達C點 |
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A. | 16 J | B. | 11 J | C. | 6 J | D. | 4 J |
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