電偶極子模型是指電量為q、相距為l的一對正負(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.科學(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時,認(rèn)為物質(zhì)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(zhì)不顯示帶電的特性.當(dāng)加上外電場后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質(zhì)中的合電場發(fā)生變化.  

(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強(qiáng)度為E。的勻強(qiáng)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(diǎn)的力矩;   

(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)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(yīng)的電勢能;   

(4)現(xiàn)考察物質(zhì)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(zhuǎn)到外電場方向,若在圖中A點(diǎn)處引人一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點(diǎn)電荷所受電場力的大。





(3)電偶極子在外電場中處于力矩平衡時,電偶極子的方向與外加電場的夾角 0或者π
①當(dāng)電偶極子方向與場強(qiáng)方向相同時,即夾角為零時(如圖所示)由于電偶極子與電場垂直時電勢能為零, 所以該位置的電勢能等于由該位置轉(zhuǎn)到與電場垂直時電場力所做的功,電勢能 EP1= -E0ql
②當(dāng)電偶極子方向與場強(qiáng)方向相反時,即夾角π為時同理可得,電勢能 EP2=E0ql
(4)由題意可知 F=E0q0-=E0q0-
【高考考點(diǎn)】庫侖定律,電場強(qiáng)度,電勢能,帶電粒子在電場中的運(yùn)動 ,力矩及力矩平衡
【易錯點(diǎn)】 本題的難點(diǎn)是同學(xué)不明白電偶極子電勢能為零的位置是與電場垂直。第3問也容易漏掉相反的情景,注重對學(xué)生思維嚴(yán)密性的考察。
【備考提示】電偶極子是近幾年?嫉哪P,可以將電勢能、力矩平衡、電場力做功綜合起來進(jìn)行考察,因而復(fù)習(xí)時可以作為專題進(jìn)行訓(xùn)練。
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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(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,如圖所示.有一電偶極子放置在電場強(qiáng)度為E.的勻強(qiáng)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(diǎn)的力矩為
qE0lsinθ
qE0lsinθ
;圖中的電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)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(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.科學(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時,認(rèn)為物質(zhì)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(guī)則的運(yùn)動且排列方向雜亂無章,因而該物質(zhì)不顯示帶電的特性.當(dāng)加上外電場后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)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(qiáng)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(yīng)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(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.科學(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時,認(rèn)為物質(zhì)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(zhì)不顯示帶電的特性.當(dāng)加上外電場后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質(zhì)中的合電場發(fā)生變化.
(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強(qiáng)度為E.的勻強(qiáng)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(diǎn)的力矩;
(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)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(yīng)的電勢能;
(4)現(xiàn)考察物質(zhì)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(zhuǎn)到外電場方向,若在圖中A點(diǎn)處引人一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點(diǎn)電荷所受電場力的大。
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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(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,認(rèn)為物質(zhì)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(zhì)不顯示帶電的特性。當(dāng)加上外電場后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質(zhì)中的合電場發(fā)生變化。  

(1)如圖(b)所示,有一電偶極子放置在電場強(qiáng)度為E。的勻強(qiáng)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(diǎn)的力矩;   

(2)求圖(b)中的電偶極子在力矩的作用下轉(zhuǎn)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(yīng)的電勢能;   

(4)現(xiàn)考察物質(zhì)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(zhuǎn)到外電場方向,若在圖中A點(diǎn)處引入一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點(diǎn)電荷所受電場力的大小。

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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(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3-1-12(a)所示的矢量表示.科學(xué)家在描述某類物質(zhì)的電性質(zhì)時,認(rèn)為物質(zhì)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(zhì)不顯示帶電的特性.當(dāng)加上外電場后,電偶極子繞其中心轉(zhuǎn)動,最后都趨向于沿外電場方向排列,從而使物質(zhì)中的合電場發(fā)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(qiáng)度為E0的勻強(qiáng)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(diǎn)轉(zhuǎn)動到外電場方向的過程中,電場力所做的功.

(2)現(xiàn)考察物質(zhì)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(zhuǎn)到外電場方向,若在圖中A點(diǎn)處引入一電量為+q0的點(diǎn)電荷(q0很小,不影響周圍電場的分布),求該點(diǎn)電荷所受電場力的大小.

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