【知识点解析】
1. 元电荷:元电荷是物理学中的基本电量,表示最小的电荷单位,不是第三种电荷类型。元电荷的值e= -1.6×10^-19C,所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍。
2. 电荷感应:当带负电的绝缘金属球A靠近导体MN的M端时,根据静电感应原理,导体内部会产生相反电荷分布以抵消外部电荷的影响。可能出现的现象是M端验电箔张开,导体两端出现极化现象,M端带正电,N端带负电,但验电箔张开情况需根据具体条件判断。
3. 库仑定律:两个带电小球之间的库仑力遵循库仑定律,大小相等,方向相反,与两电荷量的乘积成正比,与两球心间距的平方成反比。无论电荷量大小如何,两个小球受到的库仑力大小始终相等。
4. 电场线概念:电场线是用来形象描述电场分布的曲线,电场线方向表示正电荷受力方向,但并非电荷的唯一受力方向;正电荷在仅有电场力作用下是否沿电场线运动取决于初始速度;电场线越密集,电场强度越大,电荷受力也越大;静电场的电场线总是从正电荷出发,终止于负电荷,不会闭合。
5. 点电荷电场强度:在真空中两个等量异种点电荷形成的电场中,中点处的场强是两个点电荷单独产生的场强矢量和,因此场强为2kq/r^2。
6. 电场力与加速度:一正电荷在电场中加速度增大表明电场力增大,图中显示电场线越来越密,说明电场强度增加,符合这一条件的是电场线越来越密的图。
7. 弹性势能与动能:在碰撞过程中,弹簧的最大弹性势能等于初始动能的转化,当动能全部转化为弹性势能时,加速度达到最大。因此,最大弹性势能等于P的初动能的一半。
8. 卫星轨道动力学:卫星在椭圆轨道2上由Q向P运动时,由于引力做功,动能会逐渐增大,速率也会增大;在轨道3上,P点的速率大于Q点,因为卫星在同步轨道上的速度小于近地点;轨道1和2在Q点的加速度相同,因为电场力或万有引力在该点的梯度相同。
9. 电荷相互作用力变化:两半径相同金属小球接触后,电荷会重新分配,若原本带电量之比为1:5,接触后可能变为4:4或2:3,再放回原位置,作用力比例可能为5:9或5:4。
10. 电场强度与电场力:电场强度只与电场本身的性质有关,与试探电荷无关;在点电荷的电场中,相同距离上的场强是相同的;公式E=F/q适用于点电荷产生的电场,但并非所有静电场;点电荷受力既与电场有关,也与其带电量和符号有关。
11. 同种电荷相互排斥:金属球A和B接触后会平均分摊电荷,如果之后相互排斥,它们可能原本带有等量同种电荷,或者一个带电,另一个不带电,接触后均带同种电荷。
12. 点电荷平衡条件:点电荷q处于平衡状态意味着它受到Q1和Q2的电场力平衡,可能的情况是q带正电且离Q2更近,因为Q1的电荷量较大,需要q更接近Q2以保持平衡。
【填空题答案】
13. 小球B受到的库仑力F可以通过库仑定律计算,F=k*qA*qB/r^2,代入数值得到F=1.2×10^-5N。小球A的电量qA可以根据平衡条件计算,即重力与库仑力平衡,mg=k*qA*qB/r^2,解得qA=4×10^-8C。
14. 圆周上C点处的场强E可由点电荷产生的场强公式计算,E=k*|Q|/r^2,代入数值得E=9 N/C,方向垂直于电场所在的水平面,向上。
【计算题】(这部分需要具体的题目内容才能解答,这里无法提供答案)