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素能提升 电场强度与库仑定律的应用
1.(2021·湖南)如图所示,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为a的某点处放置正点电荷Q,使得P点的电场强度为零.则Q的位置及电荷量分别为( )
A.(0,2a),q B.(0,2a),2q
C.(2a,0),q D.(2a,0),2q
答案 B
解析 根据点电荷场强公式E=k可知,作出P点处场强的叠加示意图如图所示,则两点电荷在P点的场强大小均为E0=k,方向如图所示,由矢量合成法则可得,两点电荷在P点处的合场强大小为E1=E0=k,方向如图所示,因在P点处的合场强为零,则正电荷Q产生的场强应与两异种点电荷的合场强的大小相等,方向相反,则正电荷Q应在合场强方向的延长线上,又因P点和Q的距离为a,则由几何关系可得正电荷Q的坐标为(0,2a),由k=k,解得Q=2q,选项B正确.
2.(2020·全国Ⅱ)(多选)如图所示,竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷,a、b为圆环水平直径上的两个点,c、d为竖直直径上的两个点,它们与圆心的距离均相等,则( )
A.a、b两点的场强相等
B.a、b两点的场强不相等
C.c、d两点的场强相等
D.c、d两点的场强不相等
答案 AC
解析 a、b为圆环竖直直径垂直平分线上的两点,结合等量异种电荷电场的分布规律可知,a、b两点的场强相等,选项A正确,B错误;左、右半圆各取关于圆环竖直直径对称的两点,则c、d可以看成等量同种电荷垂直平分线上的两点,利用对称性可知Ec=Ed,选项C正确,D错误.
3.(2022·山东)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷.点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷.将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零.圆环上剩余电荷分布不变,q为( )
A.正电荷,q=
B.正电荷,q=
C.负电荷,q=
D.负电荷,q=
答案 C
解析 取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷,根据对称性可知,圆环在O点产生的电场强度为与A在同一直径上的A1和与B在同一直径上的B1产生的电场强度的矢量和,如图所示,因为两段弧长非常小,故可看成点电荷,则有E1=k=k,由图可知,两场强的夹角为120°,则两者的合场强为E=E1=k.根据O点的合场强为0,则放在D点的点电荷带负电,大小为E′=E=k.根据E′=k,联立解得q=.选项C正确.
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