三根等长的绝缘棒组成等边三角形,P点为三角形的中心,三根棒带有均匀分布的等量正电荷,此时测得P点的电势为φ0(取无穷远处电势为零),电场强度为E0.先将BC棒取走.AB,AC棒的电荷分布不变.
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/25 21:17:45
三根等长的绝缘棒组成等边三角形,P点为三角形的中心,三根棒带有均匀分布的等量正电荷,此时测得P点的电势为φ0(取无穷远处电势为零),电场强度为E0.先将BC棒取走.AB,AC棒的电荷分布不变.
三根等长的绝缘棒组成等边三角形,P点为三角形的中心,三根棒带有均匀分布的等量正电荷,此时测得P点的
电势为φ0(取无穷远处电势为零),电场强度为E0.先将BC棒取走.AB,AC棒的电荷分布不变.则下列说法正确的是( )
A.P点的电势变为2φ0/3
B.P点的电势变为φ0/3
C.P点的电场强度增大
D.P点的电场强度减小
三根等长的绝缘棒组成等边三角形,P点为三角形的中心,三根棒带有均匀分布的等量正电荷,此时测得P点的电势为φ0(取无穷远处电势为零),电场强度为E0.先将BC棒取走.AB,AC棒的电荷分布不变.
AC...三根棒在组成的三角形重心处产生的电势都相等,总的值为Φ0,拿掉一个后,电势为2Φ0/3,A正确.在重心处合场强为0,拿掉一根后,电场强度不为零,C正确.
解析:
一. 电场强度的判定
方法一:等效、对称法.三带电棒完全相同,相对P点位置等价,故三带电棒在P点产生的电场强度大小相同,另由于每个带电棒关于P点轴对称,所以每个带正电的棒在P点的电场方向都是沿着棒的垂直平分线从P点向外方向,三个电场方向互成1200角,所以合成后的总电场场强为0.
将BC棒取走后,由上述分析,两带电棒在P点的电场合成后一定沿着AP从P点向外方向,大小与其中之一相等,不为0.所以P点的电场强度增大.C选项正确.
方法二:微元、对称法.将每个带电棒看成由若干个点电荷组成,每一条棒上的点电荷对称,相当于若干组等量正电荷,合成后场强可知,每个带正电的棒在P点的电场方向都是沿着棒的垂直平分线从P点向外方向,再将三个带电棒的电场合成,亦可做出上述结论.
方法三:微元、对称法.将每个带电棒看成由若干个点电荷组成,如图2,如A1、B1、C1、A2、B2、C2….等.由几何知识可知,总能找到若干个由这些点构成的等边三角形,例如ΔABC、ΔA1B1C1、ΔA2B2C2.等.想像每三角形三个顶点分别放一个等量的正点电荷.如ΔA1B1C1三个顶点的等量正点电荷在P点的合场强为0,同理其他的若干个三个等量正点电荷在P点的合场强都是0,所以合成后的总合场强也是0.将BC棒取走后,由上述分析,每个等边三角形的三个等量正点电荷,只剩余了两个,例如ΔA1B1C1中只剩余了A1、C1位置的两个点电荷,他们形成的电场在P点的合场强斜向左下方,同理能找到和他们对称的两个点电荷,他们形成的电场在P点的合场强斜向右下方,此两组电荷合成的场强垂直BC边向下,所以所有微元电荷的总场强亦是垂直BC边向下.大小不是0,所以场强增大.
二. 电势的判定
方法一:等效、叠加法.三带电棒对P位置关系等价,分析其中一个带电棒产生的电场,引入一个试探电荷+q将其由P点移到无穷远点,电场力对其做正功W.则另外两个带电棒产生的电场,单独对试探电荷+q由P点移到无穷远点,电场力做正功亦应该是W.所以电场对试探电荷做的总功为3W,P点电势为φ0=3W/q.将BC棒取走后,由上述分析,只剩余了两个带电棒形成的电场,所以电场对试探电荷做的总功为2W,P点电势为φ=2W/q.所以φ=2φ0
/3,A选项正确.
简单的讲电势叠加.
方法二:降维法.带电棒在空间形成的电场分布在三维空间内,先从带电棒所在平面的侧面向其中的一个带电棒的端点看去,它在过P点垂直带电棒平面的线(一条电场线)上任意点的电场方向斜向上的,同理其他两带电棒在该点的电场方向也是斜向上的,对称的三个场强应相等,其各自的竖直分量也应相等,设想引入一个试探电荷+q将其由P点沿着上述指向移到无穷远点,电场力对其做正功设为W,则P点电势为φ0=W/q.将BC棒取走后,由上述分析,只剩余了两个带电棒形成的电场,仍将试探电荷沿着过P点垂直带电棒平面的线(不是电场线)上移动到无穷远点,此情况该直线上的每处场强的竖直分量都是原来的2/3,根据功的定义,可知电场对试探电荷做的总功为2W/3,P点电势为φ=2W/3q.所以φ=2φ0/3,A选项正确.
方法三:微元、对称法.依照“电场的确定”中的方法三,对电场的理解模型,类比可得出电势的情况.