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3.三个电量为 –q 的点电荷各放在边长为L的等边三角形的 三角形边长为a端点带电量q 2q 3q

2020-10-05知识12

边长为A 等边三角形的三个顶点上,分别放着三个正的点电荷3q,4q,5q,将另一个正点电荷从无穷远至中心做功为 3个正点电荷,所以3q的电量抵消(正三角形),相当于0q,1q,2q分别在3个顶点,考虑电场力做功等于负的电势能变化,无穷远处电势能=0,中心处:只需计算1q和2q形成的电场的势能叠加,设势能为P,P=kq1q2/r,所以P1=kq*Q/r,r=2.

在边长为r的等边三角形的三个顶点上,各放有等量电荷,电荷均为q。求中心点电势 解:点电荷电势公式φ=kQ/r(取无限远为零势面),式中k为静电力常量k=9×10^9Nm^2/C^2,Q为场源电荷(形成电场的电荷)的电量,r为研究的点到场源电荷的距离。则等边三角形顶点到中心点距离为L=√3r/3,三个q在中心点形成的总电势φ=3kq/L=3√3kq/r。将q1=1 C的电荷从无穷远处移到中心点,电场力做功W=Uq1=(0-φ)q1=-3√3kq/r。

两个带电量均为+q小球,质量均为m,固定在轻质绝缘等腰直角三角形框架OAB的两个端点A、B上,另一端点用光 (1)根据有固定转动轴物体的平衡条件,有qE 1 L=mgL ①得 E 1=mg q ②在此电场中,电场力刚好抵消重力,此三角形框架能停止在竖直平面内任意位置.(2)设匀强电场E 2 的方向与竖直方向夹角为θ,则根据有固定转动轴物体的平衡条件,有qE 2 Lcosθ+qE 2 Lsinθ=mgL ③即 2 q E 2 sin(θ+π 4)=mg当 θ=π 4 时,E 2min=2 mg 2q ④(3)设三角形框架平衡时OA边偏离竖直方向θ角,则OB边偏离水平方向的夹角也为θ,根据有固定转动轴物体的平衡条件,有qE 3 Lcosθ=mgLcosθ+(mg+qE 3)Lsinθ ⑤将 E 3=2mg q 代入,解得:tanθ=1 3,θ=arctan 1 3≈18.4° ⑥三角形框架可能的出现的平衡位置如图所示:

三个带电荷量均为Q(正电)的小球A、B、C质量均为m,放在水平光滑绝缘的桌面上,分别位于等边三角形的三个顶点,其边长为L,如图所示,求: 解析:(1)由几何关系可得LAO=33L,由A球受力平衡:F2=kQqLAO2=2Fcos30°,其中F=kQ2L2所以q=33Q,由F2的方向可知q带负电.(2)对A球受力分析,F合=2F2?F1=3kQ2L2,由牛顿第二定律得:a=F合m=3kQ2mL2(3).

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