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電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負點電荷組成的電結構,O是中點,電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷,用圖3-1-12(a)所示的矢量表示.科學家在描述某類物質的電性質時,認為物質是由大量的電偶極子組成的,平時由于電偶極子的排列方向雜亂無章,因而該物質不顯示帶電的特性.當加上外電場后,電偶極子繞其中心轉動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質中的合電場發生變化.

圖3-1-12

(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強度為E0的勻強外電場中,若電偶極子的方向與外電場方向的夾角為θ,求電偶極子在電場力作用下繞O點轉動到外電場方向的過程中,電場力所做的功.

(2)現考察物質中的三個電偶極子,其中心在一條直線上,初始時刻如圖(c)排列,它們相互間隔距離恰等于l.加上外電場E0后,三個電偶極子轉到外電場方向,若在圖中A點處引入一電量為+q0的點電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點電荷所受電場力的大小.

解析:(1)電場力對+q做功W1=qE,(1-cosθ),電場力對-q做功W2=qE·(1-cosθ)  W=W1+W2=qE0l(1-cosθ)

(2)在外電場作用下,三個電偶極子轉到外電場方向后,中間四個電荷被中和,三個電偶極子可等效為電量為q、相距為3l的一對正負電荷組成的電結構,點電荷q0受到外電場E0的作用力向右,F1=q0E0,點電荷q0受電偶極子的作用向左,F2=2k,故其合力為

F=F1-F2=q0E0-k

答案:(1)qE0l(1-cosθ)  (2)q0E0-


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科目:高中物理 來源: 題型:

電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負點電荷組成的電結構,O是中點,電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷,如圖所示.有一電偶極子放置在電場強度為E.的勻強外電場中,若電偶極子的方向與外電 場方向的夾角為θ,則作用在電偶極子上的電場力繞O點的力矩為
qE0lsinθ
qE0lsinθ
;圖中的電偶極子在力矩的作用下轉動到外電場方向的過程中,電場力所做的功為
qE0l(1-cosθ)
qE0l(1-cosθ)

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電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正、負點電荷組成的電結構,O是中點,電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷,用圖(a)所示的矢量表示.科學家在描述某類物質的電性質時,認為物質是由大量的電偶極子組成的,平時由于電偶極子都在作無規則的運動且排列方向雜亂無章,因而該物質不顯示帶電的特性.當加上外電場后,電偶極子繞其中心轉動,最后都趨向于沿外電場方向排列.圖(b)中的電偶極子在場強為E0的電場力作用下處于平衡時,其方向與外電場方向夾角θ及相應的電勢能可能為(  )

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電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負點電荷組成的電結構,O是中點,電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷,用圖(a)所示的矢量表示.科學家在描述某類物質的電性質時,認為物質是由大量的電偶極子組成的,平時由于電偶極子的排列方向雜亂無章,因而該物質不顯示帶電的特性.當加上外電場后,電偶極子繞其中心轉動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質中的合電場發生變化.
(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強度為E.的勻強外電場中,若電偶極子的方向與外電場方向的夾角為θ,求作用在電偶極子上的電場力繞O點的力矩;
(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉動到外電場方向的過程中,電場力所做的功;
(3)求電偶極子在外電場中處于力矩平衡時,其方向與外電場方向夾角的可能值及相應的電勢能;
(4)現考察物質中的三個電偶極子,其中心在一條直線上,初始時刻如圖(c)排列,它們相互間隔距離恰等于 l.加上外電場EO后,三個電偶極子轉到外電場方向,若在圖中A點處引人一電量為+q0的點電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點電荷所受電場力的大小.
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(06年上海卷)(l4分)電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負點電荷組成的電結構,O是中點,電偶極子的方向為從負電荷指向正電荷,用圖(a)所示的矢量表示。科學家在描述某類物質的電性質時,認為物質是由大量的電偶極子組成的,平時由于電偶極子的排列方向雜亂無章,因而該物質不顯示帶電的特性。當加上外電場后,電偶極子繞其中心轉動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質中的合電場發生變化。  

(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強度為E。的勻強外電場中,若電偶極子的方向與外電場方向的夾角為θ,求作用在電偶極子上的電場力繞O點的力矩;   

(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉動到外電場方向的過程中,電場力所做的功;

(3)求電偶極子在外電場中處于力矩平衡時,其方向與外電場方向夾角的可能值及相應的電勢能;   

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

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