- 电荷:库仑定律
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如图所示,两根同样长度的细绳,把两个带同种电荷的小球悬挂在同一点,已知两球的质量相等,A球所带电量大于B球所带电量.当两球静止时,细绳与竖直方向的夹角α与β的关系正确的是( )
正确答案
解析
解:两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,大小相等,方向相反;
两个小球均受重力、静电力和拉力,根据平衡条件,重力和静电力的合力方向与竖直方向的夹角相同,而根据三力平衡,拉力一定与另外两个力的合力等值、反向、共线,故α=β;
故选:B.
两个带电量分别为-q和+3q的相同金属小球(均可视为点电荷),相距为r时两者间库仑力的大小为F.两小球接触后相距 时两球间的库仑力大小为( )
正确答案
解析
解:接触前两个点电荷之间的库仑力大小为F=k,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,所以两球分开后各自带点为+Q,距离又变为原来的
,
库仑力为F′=k=
,
所以两球间库仑力的大小为F.
故选B.
(2015秋•温州月考)如图所示为两个固定在同一水平面上,电荷量均为+Q的点电荷,距离为d,在它们的水平中垂线上固定一根长为L,内壁光滑的绝缘细管,点电荷连线经过细管中点位置,有一电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入,从另一管口穿出,则小球( )
正确答案
解析
解:A、点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程,电场力做负功;点电荷远离两个电荷的连线的中点过程,电场力做正功;根据动能定理,故速度先减小后增加;故A正确;
B、沿着两个电荷的中垂线,从无穷远靠近中点,电场强度先增加后减小,故电场力先增加后减小,故加速度先增加后减小;
沿着两个电荷的中垂线,从中点到无穷远,电场强度先增加后减小,故电场力先增加后减小,故加速度先增加后减小;
故B错误;
C、点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程,电场力做负功;点电荷远离两个电荷的连线的中点过程,电场力做正功;即库仑力先做负功后做正功,故C错误;
D、在两个电荷的中垂线的中点,单个电荷产生的电场强度为:E=;在电场强度最大位置,单个电荷产生的电场强度小于E,同时夹角不为零,故电场强度的合矢量小于
,故D错误;
故选:A
两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示,A处点电荷带正电Q1,B处点电荷带负电Q2,且Q2>Q1,另取可自由移动的点电荷Q3放在AB所在直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )
正确答案
解析
解:假设Q3放在Q1Q2之间,那么Q1对Q3的电场力和Q2对Q3的电场力方向相同,Q3不能处于平衡状态,所以假设不成立.
设Q3所在位置与Q1的距离为r13,Q3所在位置与Q2的距离为r23,要能处于平衡状态,
所以Q1对Q3的电场力大小等于Q2对Q3的电场力大小.
即:=
由于Q2>Q1,
所以r23>r13,所以Q3位于Q1的左方.
根据同种电荷排斥,异种电荷吸引,可判断Q3带负电.
故选:A.
在真空中有AB两个点电荷,已知A电性为正,AB质量分别为M和2M相距为L,它们由静止出发只在相互作用的库仑力下作用.开始时A的加速度为a,经过一段时间,B的加速度为a,速率为v,
求(1)B点电荷的电性.
(2)此时两电荷间距离.
(3)此时A的速度大小.
正确答案
解析
解:(1、2)初态:对A:k=Ma ①
末态:对B:k=2Ma②
联立①②得:L1=L<L两个电荷之间的距离变小,说明它们是异种电荷,即B点电荷带负电;
(3)对A、B系统:从初态到末态,系统水平方向动量守恒
mvA+2mvB=0+0,得:vA=-2vB=-2v
负号表示A运动的方向和B运动的方向相反.
答:(1)B点电荷的负电.
(2)此时两电荷间距离.
(3)此时A的速度大小2v.
A、B两个小球带同种电荷,放在光滑的绝缘水平面上,A的质量为m,B的质量为2m,它们相距为d,同时由静止释放,在它们距离到2d时,A的加速度为a,则( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第三定律得知两个电荷间的相互作用力大小相等,由牛顿第二定律得F=ma,
得:=
=
=2,
因A的加速度为a,则得:aB=.故ACD错误,B正确;
故选:B.
国际单位制中,库仑定律可写成,式中静电力常量k=9×109N•m2/c2,若把库仑定律写成更简洁形式F=
,式中,r、F均为国际单位,由此可定义电荷量q一种新的单位,试用国际制中的基本单位表示电荷量新单位:______,新单位与库仑的关系为:1新单位=______库仑(结果可保留根号).
正确答案
解析
解:若把库仑定律写成F=,
则q1q2=Fr2
而1N=1kg•m/s2,
所以定义q的一个新单位是•
•s-1.
1新单位:
1新单位=×10-5库仑.
故答案为:;
×10-5
关于库仑定律,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、库仑定律适用于点电荷,点电荷并不是体积很小的球体,故A错误.
B、当两个点电荷距离趋于0时,两带电体已不能看出点电荷了,该公式F=k,不适用了,故电场力并不是趋于无穷大,故B错误.
C、两点电荷之间的作用力是相互的,根据牛顿第三定律,无论点电荷Q1的电荷量与Q2的电荷量大小如何,Q1对 Q2的电场力大小上总等于Q2对 Q1电场力.故C错误.
D、库仑定律的表达式为F=k,万有引力定律的表达为F=G
,故两表达式相似,都是平方反比定律,故D正确.
故选:D.
如图所示,在同一直线上有两个相距L的点电荷A、B,A带电量为+q,B带电量为-9q,现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,求:
(1)C的带电性质;
(2)C应放于何处?
(3)C所带的电荷量.
正确答案
解析
解:(1)A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷的一条直线,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C必须为负电,在A的左侧.
(2)设C所在位置与A的距离为r,则C所在位置与B的距离为L+r,要能处于平衡状态,
所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小,设C的电量为q.则有:=
解得:r=.
(3)对点电荷A,其受力也平衡,则=
解得:Q=q.
答:(1)C的带带负电;
(2)C应放于BA延长线上距离A,处
(3)C所带的电荷量.
真空中两个点电荷之间的相互作用力为F,若每个电荷的带电量都增大一倍,它们之间的距离保持不变,则它们之间的作用力变为______.
正确答案
4F
解析
解:由库伦定律可得:
变化前:F=
变化后:F′==4F.
故选:C.
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