题目内容

为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质,小明同学在干燥的环境中先将A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上(如图甲所示),此时电子秤的示数为N1;再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上,使其位于A球的正上方P点,电子秤稳定时的示数减小为N2。已知小球B所带电荷量为-q,且q远小于球A所带的电荷量,球A与球B之间的距离远大于两球的半径。

(1)根据上述信息,求:

①球B对球A的电场力大小和方向;

②球A在P点处激发的电场的场强大小E0。

(2)现缓慢拉动绝缘细线,使小球B从P点沿竖直方向逐步上升到Q点,用刻度尺测出P点正上方不同位置到P点的距离x,并采取上述方法确定出该位置对应的电场强度E,然后作出E-x图象,如图乙所示,其中M点为P、Q连线的中点,x轴上每小格代表的距离均为x0,且为已知量。

①根据图象估算P、M两点间电势差UPM的大小;

②若M、Q两点的电势差为UMQ,比较UPM和UMQ的大小,并由此定性说明球A正上方单位长度的电势差随x的变化关系。

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