题目内容
【题目】为研究一均匀带电球体A周围静电场的性质,小华同学在干燥的环境中先将A放在一绝缘支架上(如图甲所示),再将另一小球B用绝缘细线悬挂在玻璃棒上,调节玻璃棒的高度,使两个球的球心在同一水平线上。当B球稳定于P点时,细线与竖直方向的夹角为θ。已知小球B的质量为m,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。
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(1)根据上述信息
求:①A球激发的电场在P点的方向
②A球激发的电场在P点的场强大小E0
(2)现缓慢移动铁架台,并调节玻璃棒的高度,使小球B从P点沿水平方向逐步移动到Q点,用刻度尺测出P点正右方不同位置到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,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、Q两点间电势差UPQ的大小;
②根据图像定性说明A球正右方单位长度的电势差随x的变化情况。
【答案】(1)①水平向右②![]()
(2)①
或 ![]()
②A球正右方单位长度的电势差随x的增大而变小
【解析】(1)①小球B在P点受到的电场力水平向右
②小球B在P点时处于平衡状态,设小球B所受电场力为F0,细线的拉力为T0,受力情况如图:
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由图可知:
P点场强大小为:
解得: ![]()
(2)①因E-x图象中图线与坐标轴所围的面积表示电势差的大小,所以可用图线与坐标轴所围成的图形中,小正方形的数目表示电势差的量值.每1个小正方形的面积所代表的电势差U0=
x0
P、Q两点间E-x图线与坐标轴所围面积约有28(26~30)个小正方形,所以电势差: UPQ=28U0=
x0或 UPQ =2.8 E0x0
②由E-x图线与坐标轴所围面积随x的变化情况可知,A球正右方单位长度的电势差随x的增大而变小.
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