题目内容

【题目】如图所示,一水平方向的均匀带电的半圆环在圆心O点产生的电场的电场强度大小为E、方向水平向右,且O点电势为φ。现把半圆环分成ABBCCD三等份,已知点电荷Q在距离为r处产生的电势表达式φ=(其中k为静电力常量),下列说法正确的是(

A.AB部分在O点产生的电场的电场强度的大小为

B.CD部分在O点产生的电场的电场强度的大小为

C.BC部分在O点产生的电势为

D.若把一带电荷量为q的正电荷从O点移至无穷远处,则其电势能减小

【答案】BD

【解析】

ABBC两点把半圆环等分为三段,设每段在O点产生的电场的电场强度大小均为EAB段和CD段在O处产生的电场的电场强度夹角为120°,它们的合电场强度大小为E,则整个半圆环在O点的合电场强度

E=2E

B项正确,A项错误;

C.电势是标量,设圆弧BC在圆心O产生的电势为,有

C错误;

D.若把一带电荷量为q的正电荷从O点移至无穷远处,则电场力做的功为,电势能减小,故D正确。

故选BD

练习册系列答案
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【题目】香港迪士尼游乐园入口旁有一喷泉,在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱,将站在冲浪板上的米老鼠模型托起,稳定地悬停在空中,伴随着音乐旋律,米老鼠模型能够上下运动,引人驻足,如所示。这一景观可做如下简化,假设水柱以一定的速度从喷口竖直向上喷出,水柱的流量为Q流量定义:在单位时间内向上通过水柱横截面的水的体积,设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相同,冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积,保证所有水都能喷到冲浪板的底部。水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计,冲击冲浪板后,水在竖直方向的速度立即变为零,在水平方向朝四周均匀散开。已知米老鼠模型和冲浪板的总质量为M,水的密度为ρ,重力加速度大小为g,空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计。

1求喷泉单位时间内喷出的水的质量;

2由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短,因此在分析水对冲浪板的作用力时可忽略这部分水所受的重力。试计算米老鼠模型在空中悬停时,水到达冲浪板底部的速度大小;

3要使米老鼠模型在空中悬停的高度发生变化,需调整水泵对水做功的功率。水泵对水做功的功率定义为单位时间内从喷口喷出的水的动能。请根据第2问中的计算结果,推导冲浪板底部距离喷口的高度h与水泵对水做功的功率P0之间的关系式。

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