(06年上海卷)(l4分)電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對(duì)正負(fù)點(diǎn)電荷組成的電結(jié)構(gòu),O是中點(diǎn),電偶極子的方向?yàn)閺呢?fù)電荷指向正電荷,用圖(a)所示的矢量表示?茖W(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時(shí),認(rèn)為物質(zhì)是由大量的電偶極子組成的,平時(shí)由于電偶極子的排列方向雜亂無(wú)章,因而該物質(zhì)不顯示帶電的特性。當(dāng)加上外電場(chǎng)后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng),最后都趨向于沿外電場(chǎng)方向排列,從而使物質(zhì)中的合電場(chǎng)發(fā)生變化。  

(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場(chǎng)強(qiáng)度為E。的勻強(qiáng)外電場(chǎng)中,若電偶極子的方向與外電場(chǎng)方向的夾角為θ,求作用在電偶極子上的電場(chǎng)力繞O點(diǎn)的力矩;   

(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到外電場(chǎng)方向的過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的功;

(3)求電偶極子在外電場(chǎng)中處于力矩平衡時(shí),其方向與外電場(chǎng)方向夾角的可能值及相應(yīng)的電勢(shì)能;   

(4)現(xiàn)考察物質(zhì)中的三個(gè)電偶極子,其中心在一條直線上,初始時(shí)刻如圖(c)排列,它們相互間隔距離恰等于 1。加上外電場(chǎng)EO后,三個(gè)電偶極子轉(zhuǎn)到外電場(chǎng)方向,若在圖中A點(diǎn)處引入一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小,不影響周圍電場(chǎng)的分布),求該點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的大小。

解析

(1)由題意可知電場(chǎng)力的力臂為l sinθ,故力矩M=2×E0q×l sinθE0qlsinθ

(2)W=2 E0q×( ll cosθ)=E0q l(1-cosθ)。

 

(3)電偶極子在外電場(chǎng)中處于力矩平衡時(shí),電偶極子的方向與外加電場(chǎng)的夾角0或者π。

 

①當(dāng)電偶極子方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同時(shí),即夾角為零時(shí)(如圖所示)由于電偶極子與電場(chǎng)垂直時(shí)電勢(shì)能為零, 所以該位置的電勢(shì)能等于由該位置轉(zhuǎn)到與電場(chǎng)垂直時(shí)電場(chǎng)力所做的功,電勢(shì)能 EP1=-E0ql。

 

②當(dāng)電偶極子方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反時(shí),即夾角π為時(shí)同理可得,電勢(shì)能 EP2=E0ql。

 

    (4)由題意知 FE0q0-2
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年上海卷)圖為包含某邏輯電路的一個(gè)簡(jiǎn)單電路圖,L為小燈泡。光照射電阻R時(shí),其阻值將變得遠(yuǎn)小于R。該邏輯電路是         門電路(填“與”、“或”或“非”)。當(dāng)電阻R受到光照時(shí),小燈泡L 將        (填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年上海卷)在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為 L,如圖(a)所示。一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1,質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt 第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形。則該波的(    )

 

(A)周期為Δt,波長(zhǎng)為8L

(B)周期為Δt,波長(zhǎng)為8L

(C)周期為Δt,波速為 

(D)周期為Δt,波速為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(06年上海卷)如圖所示,一足夠長(zhǎng)的固定斜面與水平面的夾角為 370 ,物體 A以初速度v1 從斜面頂端水平拋出,物體 B 在斜面上距頂端 L=15m 處同時(shí)以速度 v2 沿斜面向下勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)歷時(shí)間t物體A和物體B在斜面上相遇,則下列各組速度和時(shí)間中滿足條件的是(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10 m/s 2 ) (     )

(A)v1=16 m/s,v2=15 m/s,t=3s

(B)v1=16 m/s,v2=16 m/s,t=2s

(C)v1=20 m/s,v2=20 m/s,t=3s

(D)v1=20m/s,v2=16 m/s,t=2s

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(06年上海卷)如圖所示,一足夠長(zhǎng)的固定斜面與水平面的夾角為 370 ,物體 A以初速度v1 從斜面頂端水平拋出,物體 B 在斜面上距頂端 L=15m 處同時(shí)以速度 v2 沿斜面向下勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)歷時(shí)間t物體A和物體B在斜面上相遇,則下列各組速度和時(shí)間中滿足條件的是(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10 m/s 2 ) (     )

(A)v1=16 m/s,v2=15 m/s,t=3s

(B)v1=16 m/s,v2=16 m/s,t=2s

(C)v1=20 m/s,v2=20 m/s,t=3s

(D)v1=20m/s,v2=16 m/s,t=2s

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