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如圖,真空中A點(diǎn)固定放置一電量為+Q的點(diǎn)電荷A,一質(zhì)量為m、電量為+q的檢驗(yàn)電荷B在距A為r1處,僅在電場(chǎng)力作用下以大小為v1的速度正對(duì)A運(yùn)動(dòng),AB連線(xiàn)上有間距相等的a、b、c三點(diǎn)。已知:取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,真空中靜止正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)φ可表示為:φ=
k
Q
r
,其中k為靜電力恒量、Q為場(chǎng)源電荷電量、r為該點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離。
(1)用線(xiàn)條描繪點(diǎn)電荷A周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的分布情況;
(2)分析、比較ab間電勢(shì)差Uab與bc間電勢(shì)差Ubc的大??;
(3)求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中檢驗(yàn)電荷B與點(diǎn)電荷A之間的最小距離;
(4)描述電場(chǎng)能量性質(zhì)分布的等勢(shì)線(xiàn)與重力場(chǎng)中的等高線(xiàn)有很多相似之處。如圖(b)為一山地地形的等高線(xiàn)分布圖,每?jī)蓷l等高線(xiàn)間表示相同的高度差。試比較該等高線(xiàn)分布圖與點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)線(xiàn)分布圖,從能量的角度分析兩者有何共同特點(diǎn);
(5)如圖(c)所示,現(xiàn)有5個(gè)間隔相等的小球,以相同的速度并排沖向圖(b)中的山地,不考慮摩擦作用的不同,試在右側(cè)框圖中畫(huà)出5個(gè)小球接下來(lái)的大致運(yùn)動(dòng)軌跡。

【答案】(1)圖象見(jiàn)解析;
(2)比較ab間電勢(shì)差大于bc間電勢(shì)差;
(3)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中檢驗(yàn)電荷B與點(diǎn)電荷A之間的最小距離為
2
kq
Q
r
1
2
kq
Q
+
m
r
1
v
2
1
;
(4)重力做功對(duì)應(yīng)著重力勢(shì)能的變化,重力做正功,重力勢(shì)能減少,反之增加;電場(chǎng)力做功特點(diǎn)和重力做功類(lèi)似,即電場(chǎng)力做功對(duì)應(yīng)著電勢(shì)能的變化,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,反之增加;離點(diǎn)電荷越近,等差等勢(shì)面間距越小,同理,重力場(chǎng)中,離山頂越近,等差等勢(shì)線(xiàn)間距越??;
(5)5個(gè)小球接下來(lái)的大致運(yùn)動(dòng)軌跡見(jiàn)解析。
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:173引用:3難度:0.3
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