- 电荷:库仑定律
- 共6262题
如图所示,绝缘水平面上锁定着两个质量均为m,电荷量分别为+9q、+q,体积很小的物体A和B,他们与平面间的动摩擦因数均为μ.已知静电力常量为k.如果使它们从相距很近但未接触开始由静止释放,则当加速度为零时,它们相距的距离为多少?
正确答案
解析
解:分析两个物体的运动情况:解锁后,开始阶段,库仑力大于摩擦力,两个物体做加速运动,后来库仑力小于摩擦力,两个物体做减速运动,则知当两个物体所受的库仑力与摩擦力大小相等时,速度最大,则动能最大.则有:
k=μmg,
解得,x=3q
答:当加速度为零时,它们相距的距离为3q.
如图所示,点电荷q1,q2,q3处于在一条直线上,q2与q3的距离是q1与q2距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电量q1:q2:q3之比为( )
正确答案
解析
解:若q2为负电荷,假设q1带负电,要使q2平衡则q3也应带负电,但此时q1、q3因都受斥力而不平衡,故q1带正电,同理分析q3带正电.
若同理也可能是q1、q3带负电,q2带正电.
由于三个电荷均处于平衡状态,所以
对q1有:=
①
对q2有: ②
对q3有: ③
联立①②③可解得:
根据题意可知l2=2l1,所以
由于q1、q3是同种电荷,故q1:q2:q3=-9:4:-36或q1:q2:q3=9:-4:36,故A正确,BCD错误.
故选:A.
真空中有两个完全相同的金属小球,A球带qA=6.4×10-16 C的正电荷,B球带qB=-3.2×10-16 C的负电荷,均可视为点电荷.求:
(1)当它们相距为0.5m时,A、B间的库仑力为多大;
(2)若将两球接触后再分别放回原处,A、B间的库仑力又为多大.
正确答案
解析
解:(1)根据库仑定律,AB间的库仑力为=
=7.4×10-21N.
(2)当AB接触后,带电量均变为,故此时的库仑力为
=
=9.2×10-22N.
答:(1)当它们相距为0.5m时,A、B间的库仑力为7.4×10-21N;(2)若将两球接触后再分别放回原处,A、B间的库仑力为9.2×10-22N.
两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球(可看成点电荷),两个小球带同种电荷,其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍,当它们静止于空间某两点时,静电力大小为F.现将两球接触后再放回原处,则它们间静电力的大小可能为( )
正确答案
解析
解:若两电荷同性,设一个球的带电量为Q,则另一个球的带电量为5Q,此时F=,
接触后再分开,带电量各为:Q1′=Q2′=
则两球的库仑力大小为:F′=k=
F.
若两电荷异性,接触后再分开,两球电量的绝对值为:Q1′=Q2′==2Q,
此时两球的库仑力为:F″=k=
F
故BD正确、AC错误.
故选:BD
(2015秋•亭湖区校级期中)甲、乙两金属球材料、形状完全相同,甲球带有4.8×10-16 C的正电荷,乙球带有3.2×10-16 C的负电荷,放在真空中相距为10cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10cm.其作用力应为______N.现将两球相互接触一会儿,再放回原处,其作用力应为______N.
正确答案
1.38×10-19
5.76×10-21
解析
解:(1)根据库仑定律有:F=kN=1.38×10-19N
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,甲乙两球带电量均为:q′==8×10-17C
根据库仑定律有:F′=k=9.0×109×
N=5.76×10-21N
故答案为:1.38×10-19,5.76×10-21
长为
L的水平绝缘轻杆可以绕中点处的光滑转轴O自由转动,在轻杆左右端各固定一个不计质量的带电小球,A带正电,电量大小为2q,B带负电,电量大小为q.现在B的正上方L处固定一个带正电的点电荷C,电量大小为q.为了使轻杆保持水平静止,在O点右侧
L处悬挂了一个物体.试问:
(1)则所挂物体质量m为多少?(静电力恒量用k表示)
(2)若A小球带电为-2q,计算悬挂物的质量m为多少?
(3)若B小球带电为+q,则该装置是否能平衡?为什么?
正确答案
解析
解:(1)由几何关系可知,AC距离为2L,∠CAB=30°,
C对A的库仑斥力
C对B的库仑引力
根据力矩平衡的条件,得
解得:m=
(2)若A小球带电为-2q,C对A为库仑引力.
根据力矩平衡得:
解得:m=
(3)若B小球带电为+q,C对B为库仑斥力
C对B的力矩
C对A因为库仑斥力,力矩为
C对B的力矩大于C对A的力矩,即使不挂重物,就已不能平衡了.故该装置肯定不能平衡.
答:(1)则所挂物体质量m为.
(2)若A小球带电为-2q,计算悬挂物的质量m为.
(3)若B小球带电为+q,则该装置是不能平衡.
真空中有两个相同的金属小球A和B,相距为r,带电量分别是q 和2q,但带何种电荷未知,它们之间的相互作用力大小为F,有一个跟A、B相同的不带电的金属球C,当C跟A、B依次各接触一次后移开,再将A、B间距离变为2r,那么A、B间的作用力大小可能是( )
正确答案
解析
解:(1)若AB两球带同种电荷,则有:
若C先与A接触再与B接触,A的带电量为,B的带电量为
=
根据库仑定律得:C与A、B接触前:F=2
C与A、B接触后:F1═=
则有:F1=
(2)若AB两球带异种电荷,则有:
若C先与A接触再与B接触,A的带电量为-,B的带电量为
=
根据库仑定律得:
C与A、B接触前:F=2
C与A、B接触后:F1=;故AC正确,BD错误;
故选:AC.
如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球B,使两球静止于图示位置,如果将小球B向左推动少许,两个小球将重新达到平衡,电量不变,则与原来相比( )
正确答案
解析
解:以A球为研究对象,分析受力,作出力图如图1所示.
设B对A的库仑力F与墙壁的夹角为θ,由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为:
N1=mAgtanθ,
将小球B向左推动少许时θ减小,则N1减小.
再以AB整体为研究对象,分析受力如图2所示,由平衡条件得:
F=N1
N2=(mA+mB)g
则F减小,地面对小球B的弹力一定不变.
由上分析得到库仑力F库=,θ减小,cosθ增大,F库减小,根据库仑定律分析得知,两球之间的距离增大.故A正确,BCD错误.
故选:A.
真空中有两个点电荷,它们之间相互作用力为F,现要使它们之间的作用力变为4F,可采取的办法是 ( )
正确答案
解析
解:A、真空中有两个点电荷,它们之间相互作用力为F,故:F=k;
保持距离不变,把一个点电荷的电量变为原来的一半,另一个点电荷的电量变为原来的4倍,则库仑力变为2倍,故A错误;
B、保持距离不变,把两个电荷的电量都变为原来的4倍,则库仑力变为16倍,故B错误;
C、保持两点电荷的电量不变,使它们间的距离变为原来的一半,则库仑力变为4倍,故C正确;
D、两个点电荷的电量都变为原来的3倍,又使它们的距离变为原来的,则库仑力变为16倍,故D错误;
故选C.
真空中有两个静止的点电荷,它们之间的相互作用力为F,若它们的带电量都增大为原来的2倍,距离也增大为原来的2倍,则它们之间的相互作用力变为( )
正确答案
解析
解:由库仑定律可得:;
变化后F′=
故B正确、ACD错误.
故选:B.
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