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电势差与电场强度的关系
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如图所示,竖直放置的两平行带电金属板间的匀强电场中有一根质量为m的均匀绝缘杆,上端可绕轴O在竖直平面内转动,下端固定一个不计重力的点电荷A,带电量+q.当板间电压为U1时
网友投稿 2022-12-02 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示,竖直放置的两平行带电金属板间的匀强电场中有一根质量为m的均匀绝缘杆,上端可绕轴O在竖直平面内转动,下端固定一个不计重力的点电荷A,带电量+q.当板间电压为U
1
时,杆静止在与竖直方向成θ=45°的位置;若平行板以M、N为轴同时顺时针旋转α=15°的角,而仍要杆静止在原位置上,则板间电压应变为U
2
.求:U
1
/U
2
的比值.
某同学是这样分析求解的:
两种情况中,都有力矩平衡的关系.设杆长为L,两板间距为d,当平行板旋转后,电场力就由
F
1
=
q
U
1
d
变为
F
2
=
q
U
2
d
,电场力对轴O的力臂也发生相应的改变,但电场力对轴O的力矩没有改变.只要列出两种情况下的力矩平衡方程,就可求解了.
你觉得他的分析是否正确?如果认为是正确的,请继续解答;如果认为有错误之处,请说明理由并进行解答.
◎ 答案
他的分析有错误,因为当两块平行板旋转后,两板的间距变了,电场力应该为
F
2
=
q
U
2
dcosα
.
由力矩平衡关系,可得:
mg
L
2
sin4
5
0
=
q
U
1
d
Lcos4
5
0
(1)
mg
L
2
sin4
5
0
=
q
U
2
dcos
15
0
Lsin3
0
0
(2)
解(1)、(2),求得:
U
1
U
2
=(
3
-1)
答:他的分析不正确,当两块平行板旋转后,两板的间距变了,电场力应该为
F
2
=
q
U
2
dcosα
.正确的结果是
U
1
U
2
=(
3
-1)
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,竖直放置的两平行带电金属板间的匀强电场中有一根质量为m的均匀绝缘杆,上端可绕轴O在竖直平面内转动,下端固定一个不计重力的点电荷A,带电量+q.当板间电压为U1时…”主要考查了你对 【电势差与电场强度的关系】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/404679.html
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