Question

4．真空中有一电荷量为-1×10^-4C的点电荷，在距离点电荷1m处的A点放一电荷量为4×10^-9C的检验电荷，检验电荷受到的电场力大小3.6×10^-3N，方向指向负点电荷，A点的场强为9.0×10⁵N/C，方向指向负点电荷；换成电荷量为-3×10^-9C的检验电荷，则检验电荷所受的电场力为2.7×10^-3N，方向背离负点电荷；该点的场强为9.0×10⁵N/C，方向指向负点电荷，如果把检验电荷取走，则A点的电场强度为9.0×10⁵N/C．

Answer 1

分析 根据库仑定律即可求出电场力的大小；根据检验电荷的电场力与电荷量的比值求出A点的电场强度．电场强度方向与负电荷所受电场力方向相反．把检验电荷的电荷量减小为2×10^-9C，电场强度不变，由F=qE求出电场力．把这个检验电荷取走，A点的电场强度仍不变．

解答 解：根据库仑定律，检验电荷受到的电场力：$F=\frac{kQq}{{r}^{2}}=\frac{9×1{0}^{9}×1×1{0}^{-4}×4×1{0}^{-9}}{{1}^{2}}$=3.6×10^-3N
二者的电性相反，所以受到的库仑力是吸引力，方向指向负点电荷；
检验电荷电量为：q=4×10^-9C，受到的电场力为：F=3.6×10^-3N，
则A点的电场强度：E=$\frac{F}{\;q}$=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{4×1{0}^{-9}}=9.0×1{0}^{5}$N/C．方向与电场力的方向相同，指向负点电荷
若把检验电荷的电荷量换成-3×10^-9C，电场强度的大小和方向都不变，则电场力为：
F′=q′E=3×10^-9×9.0×10⁵N=2.7×10^-3N．方向背离负点电荷
电场强度反映电场性质的物理量，与试探电荷无关，把这个检验电荷取走，A点的电场强度不变，仍为9.0×10⁵N/C．
故答案为：3.6×10^-3，指向负点电荷，9.0×10⁵，指向负点电荷，2.7×10^-3，背离负点电荷，9.0×10⁵，指向负点电荷，9.0×10⁵

点评 本题考查电场强度定义式的应用能力，注意电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，与试探电荷无关．