在点电荷Q产生的电场中有a,b两点,相距为d,已知a点的场强大小为E,方向与ab连线成30°角,b点的场强方向与ab连线成120°角,如图所示,则b点的场强大小为多大?a,b两点电势哪点更高,说明理由?

问题描述:

在点电荷Q产生的电场中有a,b两点,相距为d,已知a点的场强大小为E,方向与ab连线成30°角,b点的场强方向与ab连线成120°角,如图所示,则b点的场强大小为多大?a,b两点电势哪点更高,说明理由?

将场强Ea、Eb延长,交点即为点电荷所在位置,如图所示,由于电场强度方向指向点电荷Q,则知该点电荷带负电.
根据几何知识分析解得a点到Q点的距离:ra=2dcos30°=

3
d,
b点到Q点的距离rb=d,a、b两点到点电荷Q的距离之比ra:rb=
3
:1,
由公式E=
kQ
r2
得:a、b两点场强大小的比值Ea:Eb=1:3.得,Eb=3E.

由于a点距离负点电荷Q更近,所以a点的电势高于b点的电势.
答:b点的场强大小为3E,a点电势更高.
答案解析:作图找出点电荷的位置,根据电场线的方向判断电荷的电性,由数学知识求出a、b两点到点电荷的距离之比,由公式E=
kQ
r2
,求解Ea:Eb,即可求出b点的场强大小.
考试点:电场强度;电势.
知识点:本题考查对点电荷电场的掌握程度.在电场问题中,画电场线、等势线及其他图形,将抽象问题变得直观形象,是常用方法.