题目内容

2.如图所示,空间存在着平行于圆O所在的平面的匀强电场,电场强度大小为E,一带电荷量为-q的微粒(不计重力)从图中A点分别以相同的动能在圆内向各个方向运动,图中A、B、C为圆周上的三点,AB是圆的一条直径,圆半径为R,∠BAC=30°,只有当该微粒从图中C点处离开圆内区域的动能才能达到最大值,求电场方向与AC间的夹角θ

分析 当该微粒从图中C点处离开圆内区域的动能才能达到最大值,即AC沿电场线方向的距离最大,通过几何关系得出等势面的方向,从而得出电场强度的方向.

解答 解:当该微粒从图中C点处离开圆内区域的动能才能达到最大值,即AC沿电场线方向的距离最大,
过C点作匀强电场的等势面,该等势面与圆只有一个交点,连接OC,则等势面的方向垂直OC,如图乙所示.
电场强度的方向与等势面垂直,即沿CO方向.
因为∠BAC=30°,根据几何关系知,电场方向与AC间的夹角θ=30°.
答:电场方向与AC间的夹角θ为30°.

点评 本题有一定难度,考察了学习对物理知识的理解和综合应用能力,如根据等势线确定电场线等.本题对数学几何要求较高,需加强这方面的训练.

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