内容正文:
内蒙古(对口招生)机电类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,共205份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机电类高考的学生。
与本专辑配套的还有内蒙古对口招生考试《机械基础》《机械制图》《电器及PLC控制技术》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
内蒙古(对口招生)机电类 《电工技术基础与技能》
项目三:电路的基本概念
任务七:点电荷
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 真空中A、B两个点电荷之间的作用力为F,若把两者间的距离减小为原来的,A的电荷量增加1倍,则它们之间的作用力变为( )
A.
B.
C.
D.
2. 若真空中的两个点电荷之间的距离减少到原来距离的一半,则这两个点电荷之间的作用力将是原来作用力的( )
A.
B.
C. 2倍
D. 4倍
3. 以下关于电场的说法错误的是( )
A. 电荷间的相互作用力是通过电场而产生的
B. 电场是一种物质,它与其他物质一样,是客观存在的东西
C. 电场最基本的性质是对处在它当中的电荷有力的作用
D. 描述电场的电场线是客观存在的
4. 电场中某点的电场强度为E,在该点放置电量为q的点电荷,其所受电场力为F,若点电荷的电量增加为2q时,则( )
A. 该点电场强度增大为2E
B. 该点电场强度减小为E/2
C. 该点电场强度仍为E
D. 该点电荷所受电场力为F/2
5. 电场中某点的电场强度为E,在该点放置电量为q的点电荷,其受到的电场力为F,若点电荷电量增加为2q,则( )
A. 该点电场强度增加为2E
B.
C.
D. 该点电场强度减小为E/2
6. 电场强度的定义式为E = F/q( )
A. 该定义式只适用于点电荷产生的电场;
B. F是检验电荷所受到的力,q是产生电场的电荷电量;
C. 场强的方向与F的方向相同;
D. 由该定义式可知,场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比。
7. 在由场电荷Q形成的电场中,某点A处放入检验电荷,测得A点的电场强度为,现用的检验电荷替换A点处的,则A点处的电场强度应为( )
A.
B. 2
C. 0.5
D. 0
8. 真空中,两个带同种电荷的点电荷相互作用时,它们之间的静电力方向是( )
A. 沿两电荷连线相互指向
B. 沿两电荷连线相互背离
C. 垂直两电荷连线指向一侧
D. 平行两电荷连线指向同一侧
9. 在研究带电体之间的相互作用时,点电荷是指( )
A. 带电体尺寸远小于研究距离的理想模型
B. 带电体电荷均匀分布在表面的模型
C. 带电体电荷全部集中在中心的实体
D. 带电体尺寸接近研究距离的计算模型
10. 真空中,点电荷在距其为 处产生的电场强度为 。若观察点与点电荷的距离增大为 ,则该处电场强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
11. 真空中两个点电荷间作用力的大小可表示为( )
A.
B.
C.
D.
12. 在真空中,正点电荷 和负点电荷 相距 ,点 位于两电荷之间且距正电荷 。取 ,则点 的电场强度大小和方向为( )
A. ,方向向右
B. ,方向向左
C. ,方向向右
D. ,方向向左
13. 电场中某点的电场强度方向规定为( )
A. 负电荷所受电场力的方向
B. 正电荷所受电场力的方向
C. 电荷运动速度增加的方向
D. 电荷密度增加变化的方向
14. 电场强度的国际单位是( )
A. C/N
B. J/C
C. N·m/C
D. N/C
15. 关于电场线的说法,正确的是( )
A. 电场线在任一点的切线方向唯一
B. 电场线在任一点的切线方向可以有两个
C. 电场线疏密程度直接表示电势高低
D. 电场线切线方向与电荷分布没有关系
16. 真空中点电荷产生电场的场强大小为( )
A.
B.
C.
D.
17. 正点电荷周围某点的电场强度方向为( )
A. 沿半径指向点电荷中心
B. 沿半径背离点电荷中心
C. 沿切线绕点电荷作圆周
D. 沿任意方向偏离点电荷中心
18. 多个点电荷在某点产生的合电场强度等于( )
A. 各电荷场强大小的代数和
B. 各电荷场强大小的平均值
C. 各电荷场强方向的代数和
D. 各电荷产生场强的矢量和
19. 真空中有一点电荷Q=0.20 μC,距该电荷30 cm处的电场强度大小为(取k=9.0×109 N·)( )
A.
B.
C.
D.
20. 真空中,正点电荷 μC位于坐标原点,正点电荷 μC位于x=0.30 m处,点P位于x=0.10 m处,取k=9.0×109 N·,求点P处合电场强度的大小及方向( )
A. ,方向向右
B. ,方向向右
C. ,方向向左
D. ,方向向左
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 自然界中只有 ______ 和 ______ 两种电荷。电荷之间存在______力,同种电荷相互______,异种电荷相互 ______。
22. 在正电荷Q产生的电场中的P点,放一检验电荷q=5C,它受到的电场力为N,在P点场强大小为______N/C,方向是______,若将检验电荷从P点取走,P点场强大小为______N/C,方向是______。
23. 用q=2x1C的检验电荷测出某一电场中P点的电场强度3N/C,则该检验电荷受到的电场力为______N,将q拿走后,P点的电场强度C。
24. 电场具有______和______两个重要特性。
25. 根据库仑定律,真空中两个点电荷之间静电力的大小与它们电荷量绝对值的乘积成______比,与两电荷间距离的平方成______比。
26. 用q=2x1C的检验电荷测出某一电场中P点的电场强度3N/C,则该检验电荷受到的电场力为______N,将检验电荷拿走后,P点的电场强度C。
27. 电场中某点的场强方向就是正电荷在该点受______的方向。
28. 电场强度的定义式为______,电场强度是______量,它既有______又有______。
29. 电场强度是______量,它既有______,又有______。
30. 某电场中距离电荷之处,测得电场强度,则在距电荷为远的地方,电场强度应为______。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 电压是电荷在电场中具有的潜在能量。 ( )
32. 在距正点电荷相同距离处,放置不同电荷量的试探电荷,所受静电力大小不同,但该处电场强度相同。( )
33. 电位高的地方,电场强度一定高。( )
34. 在研究点电荷产生的电场时,只要带电体的大小相对于研究距离可以忽略,就可将其视为点电荷。( )
35. 只有在电场中放入试探电荷后,电场才会存在。( )
36. 在其他条件不变时,点电荷与某点的距离增大为原来的2倍,该点的电场强度大小变为原来的四分之一。( )
37. 负点电荷在周围空间产生的电场,电场强度方向均由负电荷指向外侧。( )
38. 同一点存在多个点电荷产生的电场时,该点的合电场强度等于各电场强度的矢量和。( )
39. 某点的电场强度大小会随着放入该点的试探电荷电荷量变化而变化。( )
40. 两个等量同号点电荷固定在一条直线上时,连接两电荷的中点处电场强度为零。( )
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 某电场中A、B两点的电位分别为,,若有5C的正电荷从B点移送到A点,求电场力所做的功,并判断是正功还是负功。
42. 简述点电荷模型的含义,并说明两个点电荷之间相互作用力的特点。
43. 说明电场和电场强度的含义,并指出正、负点电荷周围电场强度方向的判断方法。
44. 在真空中,点电荷 ,距其 处有一点 。求:(1)点 的电场强度大小和方向;(2)将电荷量为 的试探电荷放在点 ,求其所受电场力大小和方向。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 在静电喷涂设备中,带正电的涂料液滴接近一块带负电的金属工件。为便于分析,将工件的带电区域等效为点电荷,已知等效点电荷量为 ,液滴电荷量为 ,液滴质量为 。液滴与工件的距离为 ,工件位于液滴正上方,取静电力常量 ,重力加速度 。(1)计算液滴所在位置的电场强度大小,以及液滴受到的静电力大小。(2)比较液滴受到的静电力和重力大小,判断在竖直方向上哪种力占主要作用,并说明静电力的方向。(3)若液滴与工件的距离增大到 ,计算此时的电场强度和静电力大小,并提出一项提高液滴沉积效果的改进措施。
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内蒙古(对口招生)机电类《电工技术基础与技能》45分钟专题训练卷专辑,共205份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机电类高考的学生。
与本专辑配套的还有内蒙古对口招生考试《机械基础》《机械制图》《电器及PLC控制技术》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
内蒙古(对口招生)机电类 《电工技术基础与技能》
项目三:电路的基本概念
任务七:点电荷
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. 真空中A、B两个点电荷之间的作用力为F,若把两者间的距离减小为原来的,A的电荷量增加1倍,则它们之间的作用力变为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】由库仑定律,两个点电荷之间作用力的大小为F=k|q1q_2|/r2。设原电荷量和距离分别为qA、qB和r,则原作用力F=k|qAq_B|/r2。A的电荷量增加1倍后变为2qA,距离减小为原来的1/2,即变为r/2。因此,新的作用力为F'=k|2qAq_B|/(r/2)^2=8k|qAq_B|/r2=8F,故选B。
2. 若真空中的两个点电荷之间的距离减少到原来距离的一半,则这两个点电荷之间的作用力将是原来作用力的( )
A.
B.
C. 2倍
D. 4倍
【答案】D
【解析】由库仑定律,作用力与距离平方成反比。距离减半,作用力变为原来的4倍,故选D。
3. 以下关于电场的说法错误的是( )
A. 电荷间的相互作用力是通过电场而产生的
B. 电场是一种物质,它与其他物质一样,是客观存在的东西
C. 电场最基本的性质是对处在它当中的电荷有力的作用
D. 描述电场的电场线是客观存在的
【答案】D
【解析】电场线是人为绘制的曲线,并非客观存在,故D错误。
4. 电场中某点的电场强度为E,在该点放置电量为q的点电荷,其所受电场力为F,若点电荷的电量增加为2q时,则( )
A. 该点电场强度增大为2E
B. 该点电场强度减小为E/2
C. 该点电场强度仍为E
D. 该点电荷所受电场力为F/2
【答案】C
【解析】电场强度由电场本身决定,与检验电荷的电量无关,仍为E,故选C。
5. 电场中某点的电场强度为E,在该点放置电量为q的点电荷,其受到的电场力为F,若点电荷电量增加为2q,则( )
A. 该点电场强度增加为2E
B.
C.
D. 该点电场强度减小为E/2
【答案】B
【解析】由F=qE可知,电场强度不变,电量变为2q时,电场力变为2F,故选B。
6. 电场强度的定义式为E = F/q( )
A. 该定义式只适用于点电荷产生的电场;
B. F是检验电荷所受到的力,q是产生电场的电荷电量;
C. 场强的方向与F的方向相同;
D. 由该定义式可知,场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比。
【答案】D
【解析】电场强度的定义式为E=F/q,其中F是检验电荷所受的电场力,q是检验电荷的电量,而不是产生电场的电荷电量。该定义适用于任意电场,并非只适用于点电荷产生的电场。由F=qE可知,在检验电荷的电量q一定时,电场力的大小F与电场强度的大小E成正比,因此D正确。需要注意,若检验电荷为正电荷,电场力方向与电场强度方向相同;若检验电荷为负电荷,两者方向相反。故选D。
7. 在由场电荷Q形成的电场中,某点A处放入检验电荷,测得A点的电场强度为,现用的检验电荷替换A点处的,则A点处的电场强度应为( )
A.
B. 2
C. 0.5
D. 0
【答案】A
【解析】电场强度由场电荷Q决定,与检验电荷无关,故选A。
8. 真空中,两个带同种电荷的点电荷相互作用时,它们之间的静电力方向是( )
A. 沿两电荷连线相互指向
B. 沿两电荷连线相互背离
C. 垂直两电荷连线指向一侧
D. 平行两电荷连线指向同一侧
【答案】B
【解析】同种电荷相互排斥,静电力沿两个点电荷的连线,分别由一个电荷指向远离另一个电荷的方向。静电力方向不垂直于连线,也不会使两个电荷指向同一侧。
9. 在研究带电体之间的相互作用时,点电荷是指( )
A. 带电体尺寸远小于研究距离的理想模型
B. 带电体电荷均匀分布在表面的模型
C. 带电体电荷全部集中在中心的实体
D. 带电体尺寸接近研究距离的计算模型
【答案】A
【解析】当带电体的尺寸相对于研究距离足够小时,可将其理想化为带电的点,即点电荷。
10. 真空中,点电荷在距其为 处产生的电场强度为 。若观察点与点电荷的距离增大为 ,则该处电场强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】点电荷产生的电场强度与距离的平方成反比,距离变为原来的2倍,电场强度变为原来的四分之一。
11. 真空中两个点电荷间作用力的大小可表示为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】库仑定律表明,点电荷间作用力大小与电荷量乘积成正比,与两电荷间距离的平方成反比。
12. 在真空中,正点电荷 和负点电荷 相距 ,点 位于两电荷之间且距正电荷 。取 ,则点 的电场强度大小和方向为( )
A. ,方向向右
B. ,方向向左
C. ,方向向右
D. ,方向向左
【答案】C
【解析】P距正、负电荷分别为0.10 m和0.20 m,二者产生的场强均为1.8×103 N/C且同向向右,合场强为3.6×103 N/C,故选C。
13. 电场中某点的电场强度方向规定为( )
A. 负电荷所受电场力的方向
B. 正电荷所受电场力的方向
C. 电荷运动速度增加的方向
D. 电荷密度增加变化的方向
【答案】B
【解析】电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向,与负电荷受力方向相反。
14. 电场强度的国际单位是( )
A. C/N
B. J/C
C. N·m/C
D. N/C
【答案】D
【解析】由电场强度定义 可知,其国际单位为牛每库,即 N/C。
15. 关于电场线的说法,正确的是( )
A. 电场线在任一点的切线方向唯一
B. 电场线在任一点的切线方向可以有两个
C. 电场线疏密程度直接表示电势高低
D. 电场线切线方向与电荷分布没有关系
【答案】A
【解析】电场中每一点的电场强度方向是唯一的,因此同一点不可能有两条电场线相交。
16. 真空中点电荷产生电场的场强大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】点电荷场强公式为 ,其中 是场点到点电荷的距离。
17. 正点电荷周围某点的电场强度方向为( )
A. 沿半径指向点电荷中心
B. 沿半径背离点电荷中心
C. 沿切线绕点电荷作圆周
D. 沿任意方向偏离点电荷中心
【答案】B
【解析】正点电荷对正试探电荷产生排斥作用,所以其电场强度方向沿半径向外。
18. 多个点电荷在某点产生的合电场强度等于( )
A. 各电荷场强大小的代数和
B. 各电荷场强大小的平均值
C. 各电荷场强方向的代数和
D. 各电荷产生场强的矢量和
【答案】D
【解析】电场强度具有矢量性,多个点电荷产生的合场强等于各自场强的矢量和。
19. 真空中有一点电荷Q=0.20 μC,距该电荷30 cm处的电场强度大小为(取k=9.0×109 N·)( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】将Q=0.20 μC=2.0×10^-7 C、r=0.30 m代入E=k|Q|/,得E=2.0×104 N/C,故选D。
20. 真空中,正点电荷 μC位于坐标原点,正点电荷 μC位于x=0.30 m处,点P位于x=0.10 m处,取k=9.0×109 N·,求点P处合电场强度的大小及方向( )
A. ,方向向右
B. ,方向向右
C. ,方向向左
D. ,方向向左
【答案】B
【解析】P处两场强方向相反:E1=3.6×106 N/C向右,E2=2.25×105 N/C向左,合场强为3.375×106 N/C向右,故选B。
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 自然界中只有 ______ 和 ______ 两种电荷。电荷之间存在______力,同种电荷相互______,异种电荷相互 ______。
【答案】① 正电荷 ② 负电荷 ③ 相互作用 ④ 排斥 ⑤ 吸引
【解析】自然界中只有 正电荷和 负电荷两种电荷。电荷之间存在相互作用力,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
22. 在正电荷Q产生的电场中的P点,放一检验电荷q=5C,它受到的电场力为N,在P点场强大小为______N/C,方向是______,若将检验电荷从P点取走,P点场强大小为______N/C,方向是______。
【答案】① 2 ② 沿QP连线远离Q ③ 2 ④ 沿QP连线远离Q
【解析】由E=F/q,得E=2 N/C。场强方向沿QP连线远离Q,取走检验电荷后场强不变。
23. 用q=2x1C的检验电荷测出某一电场中P点的电场强度3N/C,则该检验电荷受到的电场力为______N,将q拿走后,P点的电场强度C。
【答案】① 6×1 ② 3
【解析】由F=qE,得F=6×10^-6 N。取走检验电荷不影响P点场强,仍为3 N/C。
24. 电场具有______和______两个重要特性。
【答案】① 力的性质 ② 能量的性质
【解析】电场对电荷有力的作用,具有力的性质;电场能对外做功,具有能量的性质。
25. 根据库仑定律,真空中两个点电荷之间静电力的大小与它们电荷量绝对值的乘积成______比,与两电荷间距离的平方成______比。
【答案】① 正;② 反
【解析】库仑定律表明,两个点电荷之间静电力的大小为电荷量绝对值乘积与距离平方之比,因此电荷量越大,静电力越大;距离增大时,静电力按距离平方的倒数减小。
26. 用q=2x1C的检验电荷测出某一电场中P点的电场强度3N/C,则该检验电荷受到的电场力为______N,将检验电荷拿走后,P点的电场强度C。
【答案】① 6×1 ② 3
【解析】由F=qE,得F=6×10^-6 N。取走检验电荷不影响P点场强,仍为3 N/C。
27. 电场中某点的场强方向就是正电荷在该点受______的方向。
【答案】电场力
【解析】正电荷所受电场力的方向规定为该点的电场强度方向。
28. 电场强度的定义式为______,电场强度是______量,它既有______又有______。
【答案】① E=F/q ② 矢 ③ 大小 ④ 方向
【解析】电场强度的定义式为E=F/q,电场强度是矢量,它既有大小,又有方向。
29. 电场强度是______量,它既有______,又有______。
【答案】① 矢 ② 大小 ③ 方向
【解析】电场强度既有大小,又有方向,是矢量。
30. 某电场中距离电荷之处,测得电场强度,则在距电荷为远的地方,电场强度应为______。
【答案】
【解析】点电荷场强与距离平方成反比,距离变为2倍,场强变为原来的四分之一,即3×10^-5 N/C。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 电压是电荷在电场中具有的潜在能量。 ( )
【答案】正确
【解析】电压是电荷在电场中具有的潜在能量,也称为电势差。
32. 在距正点电荷相同距离处,放置不同电荷量的试探电荷,所受静电力大小不同,但该处电场强度相同。( )
【答案】正确
【解析】电场强度由产生电场的电荷及空间位置决定,与试探电荷本身的电荷量无关。试探电荷所受静电力等于电场强度与试探电荷量的乘积,因此试探电荷不同,受力大小可能不同,但同一位置的电场强度相同。
33. 电位高的地方,电场强度一定高。( )
【答案】错误
【解析】电位高低与电场强度大小规律没有必然联系,故说法错误。
34. 在研究点电荷产生的电场时,只要带电体的大小相对于研究距离可以忽略,就可将其视为点电荷。( )
【答案】正确
【解析】点电荷是理想化模型,适用于带电体尺寸远小于其与研究点之间距离的情况。
35. 只有在电场中放入试探电荷后,电场才会存在。( )
【答案】错误
【解析】电场由电荷产生,即使没有放入试探电荷,电场仍然存在;试探电荷只用于检验电场性质。
36. 在其他条件不变时,点电荷与某点的距离增大为原来的2倍,该点的电场强度大小变为原来的四分之一。( )
【答案】正确
【解析】点电荷电场强度满足 ,距离变为2倍后,电场强度变为原来的四分之一。
37. 负点电荷在周围空间产生的电场,电场强度方向均由负电荷指向外侧。( )
【答案】错误
【解析】负点电荷产生的电场方向指向负电荷;由负电荷指向外侧是正点电荷电场的方向。
38. 同一点存在多个点电荷产生的电场时,该点的合电场强度等于各电场强度的矢量和。( )
【答案】正确
【解析】多个点电荷共同产生电场时,应按电场强度的矢量叠加原理求合电场强度。
39. 某点的电场强度大小会随着放入该点的试探电荷电荷量变化而变化。( )
【答案】错误
【解析】电场强度由场源电荷及空间位置决定,与试探电荷的电荷量无关。
40. 两个等量同号点电荷固定在一条直线上时,连接两电荷的中点处电场强度为零。( )
【答案】正确
【解析】中点到两电荷距离相等,两电荷产生的电场强度大小相等、方向相反,矢量和为零。
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 某电场中A、B两点的电位分别为,,若有5C的正电荷从B点移送到A点,求电场力所做的功,并判断是正功还是负功。
【答案】,所以电场力做负功
【解析】由题意可知,, , 所以电场力做负功。
42. 简述点电荷模型的含义,并说明两个点电荷之间相互作用力的特点。
【答案】(1)当带电体的大小和形状相对于研究距离可以忽略时,可将其理想化为只具有电荷量、没有大小的点电荷。(2)两个点电荷之间的作用力大小遵循库仑定律,大小规律为 ,作用力方向沿两电荷的连线。(3)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;在真空或近似真空的空气中,比例系数取 。
【解析】点电荷是忽略带电体几何尺寸后的理想模型。库仑力与两电荷量的乘积成正比,与距离平方成反比,方向沿两电荷连线,并由电荷种类决定吸引或排斥。
43. 说明电场和电场强度的含义,并指出正、负点电荷周围电场强度方向的判断方法。
【答案】(1)电场是存在于电荷周围、能够对其他电荷产生力作用的一种特殊物质。(2)电场强度表示电场中某点的强弱,定义为放入该点的正电荷所受电场力与其电荷量的比值,即 ,单位为 。(3)正点电荷周围的电场强度方向由电荷中心指向外部,负点电荷周围的电场强度方向由外部指向电荷中心。
【解析】电场是存在于电荷周围、能够对其他电荷产生力作用的一种特殊物质。电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,其大小定义为放在该点的正试探电荷所受电场力与其电荷量的比值,即 E=F/q0,单位为 N/C;其方向规定为正试探电荷在该点所受电场力的方向。对于正点电荷,正试探电荷受到排斥力,电场强度方向沿半径由电荷中心指向外部;对于负点电荷,正试探电荷受到吸引力,电场强度方向沿半径由外部指向电荷中心。
44. 在真空中,点电荷 ,距其 处有一点 。求:(1)点 的电场强度大小和方向;(2)将电荷量为 的试探电荷放在点 ,求其所受电场力大小和方向。
【答案】(1)根据点电荷电场强度公式。代入 、、,得。由于 为正电荷,电场强度方向由 指向点 。(2)电场力大小为。负电荷受力方向与电场强度方向相反,即由点 指向点电荷 。
【解析】由E=k|Q|/×109×4.0×10^-6/0.302=4.0×105 N/C,方向由Q指向P。试探电荷受力F=|q|E=0.80 N;因q为负,方向由P指向Q。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 在静电喷涂设备中,带正电的涂料液滴接近一块带负电的金属工件。为便于分析,将工件的带电区域等效为点电荷,已知等效点电荷量为 ,液滴电荷量为 ,液滴质量为 。液滴与工件的距离为 ,工件位于液滴正上方,取静电力常量 ,重力加速度 。(1)计算液滴所在位置的电场强度大小,以及液滴受到的静电力大小。(2)比较液滴受到的静电力和重力大小,判断在竖直方向上哪种力占主要作用,并说明静电力的方向。(3)若液滴与工件的距离增大到 ,计算此时的电场强度和静电力大小,并提出一项提高液滴沉积效果的改进措施。
【答案】(1)电场强度为
。静电力为 。(2)液滴重力为 ,静电力约为重力的 倍,静电力占主要作用。由于液滴带正电、工件带负电,静电力方向竖直向上,指向工件。(3)
。。可适当减小喷枪与工件的距离,或在安全范围内增加工件的等效电荷量,以增强静电吸引作用。
【解析】由E=k|Q|/,r=0.20 m时E1=9.0×103 N/C,F1=qE1=1.8×10^-6 N;重力mg=9.8×10^-8 N,静电力约为其18.4倍,方向向上指向工件。r=0.40 m时E2=2.25×103 N/C、F2=4.5×10^-7 N。可减小喷枪与工件距离以增强沉积。
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