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如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=处的场强大小为(k为静电力常量)(  )

 

A.

B.

C.

D.


考点:

电场强度.

专题:

压轴题.

分析:

根据对称性,感应电荷在导体内外两侧空间产生的电场强度的大小相等,方向相反;而内部一点的电场强度为q和感应电荷产生的电场强度的合矢量.

解答:

解:在z轴上﹣处,合场强为零,该点场强为q和导体近端感应电荷产生电场的场强的矢量和;

q在处产生的场强为:

由于导体远端离﹣处很远,影响可以忽略不计,故导体在﹣处产生场强近似等于近端在﹣处产生的场强;

处场强为:0=E1+E2,故

根据对称性,导体近端在处产生的场强为

电荷q在处产生的场强为:

处的合场强为:

故选:D.

点评:

本题考查了导体的静电平衡和场强的叠加原理,要结合对称性进行近似运算,难题.

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=1.5m的薄平板AB.平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为10.5m,在平板的上端A处放一质量m=0.5kg的滑块P(可视为质点),开始时使平板和滑块都静止,之后将它们无初速释放.平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.25,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,求:

(1)滑块P离开平板时的速度;

(2)平板下端B到达斜面底端C的时间与P到达C点的时间差.

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有一种地下铁道,站台的路轨建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡,如图所示.设坡顶高度为h,坡顶A到坡底B水平间距为L1,坡底B到出站口 C间距L2.一质量为m的机车由坡顶A开始无动力下滑,到达坡底B时,机车发动机开始工作,到达出站口 C时,速度已达到正常速度V.若火车与各处轨道间动摩擦因数均为u,且忽略机车长度,求:

(1)机车到达斜坡底端B时的速度大小v1

(2)机车到达出站口时,发动机做了多少功;

(3)请简要说明,站台轨道比运行轨道略高一些的优点.

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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,a、b是x轴上关于O点对称的两点,c、d是y轴上关于O点对称的两点,c、d两点分别固定一等量异种点电荷,带负电的检验电荷仅在电场力作用下从a点沿曲线运动到b点,E为第一象限内轨迹上的一点,以下说法正确的是(  )

 

A.

c点的电荷带正电

 

B.

a点电势高于E点电势

 

C.

E点场强方向沿轨迹在该点的切线方向

 

D.

检验电荷从a到b过程中,电势能先增加后减少

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如图甲所示,质量为m、电荷量为e的电子经加速电压U1,加速后,在水平方向沿O1O2垂直进入偏转电场.已知形成偏转电场的平行板电容器的极板长为L(不考虑电场边缘效应),两极板间距为d,O1O2为两极板的中线,P是足够大的荧光屏,且屏与极板右边缘的距离也为L.求:

(1)粒子进入偏转电场的速度v的大小;

(2)若偏转电场两板间加恒定电压,电子经过偏转电场后正好打中屏上的A点,A点与极板M在同一水平线上,求偏转电场所加电压U2

(3)若偏转电场两板间的电压按如图乙所示作周期性变化,要使电子经加速电场后在t=0时刻进入偏转电场后水平击中A点,试确定偏转电场电压U0以及周期T分别应该满足的条件.

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用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如图).设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,则(  )

 

A.

保持S不变,增大d,则θ变大

B.

保持S不变,增大d,则θ变小

 

C.

保持d不变,增大S,则θ变小

D.

保持d不变,增大S,则θ不变

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如图所示,两平行金属板A、B长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一个不计重力的带正电的粒子电荷量q=10﹣10C,质量m=10﹣20kg,沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场,初速度υ0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域.已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RD与界面PS的交点.求:

(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离以及速度的大小?

(2)粒子到达PS界面时离D点的距离为多少?

(3)设O为RD延长线上的某一点,我们可以在O点固定一负点电荷,使粒子恰好可以绕O点做匀速圆周运动,求在O点固定的负点电荷的电量为多少?(静电力常数k=9.0×109N•m2/C2,保留两位有效数字)

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如图所示,一长为6L的轻杆一端连着质量为m的小球,另一端固定在铰链O处(轻杆可绕铰链自由转动).一根不可伸长的轻绳一端系于轻杆的中点,另一端通过轻小定滑轮连接在质量M=12m的小物块上,物块放置在倾角θ=30°的斜面上.已知滑轮距地面A点的距离为3L,铰链距离A点的距离为L,不计一切摩擦.整个装置由图示位置静止释放,当轻杆被拉至竖直位置时,求

(1)小球对轻杆在竖直方向的作用力;

(2)轻绳对轻杆做的功.

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如图所示,光滑水平桌面上放置一长木板,长木板上表面粗糙,上面放置一小铁块,现有一水平向右的恒力F作用于铁块上,以下判断正确的是(  )

A.铁块与长木板都向右运动,且两者一定保持相对静止

B.若水平恒力F足够大,铁块与长木板间有可能发生相对滑动

C.若两者保持相对静止,运动一段时间后,拉力突然反向,铁块与长木板间有可能发生相对滑动

D.若两者保持相对静止,运动一段时间后,拉力突然反向,铁块与长木板间仍将保持相对静止

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