1. 电场线和等势面可以形象地描述静电场。已知点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面到点电荷的距离分别为 , 静电力常量k。

(1) 请根据电场强度的定义和库仑定律推导电荷量为Q的点电荷的电场强度公式;
(2) 电荷量为Q的点电荷电场中,一个质量为m、电荷量为-e的电子仅在静电力的作用下,沿电场的某一等势面做匀速圆周运动。

①电子在距点电荷距离为r的等势面上顺时针做匀速圆周运动时,可等效为环形电流,求等效电流的大小和方向;

②电荷量为Q的点电荷电场中,某一点的电势可以用表示,该式仅由静电力常量k、点电荷的电荷量Q及该点到点电荷的距离r决定。若电子在等势面上做匀速圆周运动时,点电荷与电子组成的系统具有的总能量为 , 在等势面上做匀速圆周运动时具有的总能量为 , 某同学类比机械能守恒猜测。你是否同意他的结论?通过推导或计算说明你的观点。

【考点】
库仑定律; 电场强度; 等势面;
【答案】

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