- 电荷:库仑定律
- 共6262题
真空中有两个点电荷,电荷量分别是+4.0×10-9C和-2.0×10-9C,相距10cm,电荷间的相互作用力是多大?是引力还是斥力?
正确答案
解析
解:(1)由库仑定律得:=
=7.2×10-6N
故这两个电荷间的相互作用力为:F=7.2×10-6N.
(2)因为这两个的电荷电性相反,因此它们之间库仑力为引力,
所以这两个电荷的相互作用力是引力.
答:(1)两个电荷间的相互作用力的大小为7.2×10-6N.
(2)两个电荷间的相互作用力是引力.
三个完全相同的金属小球A、B、C,小球A通过绝缘支架固定,小球B挂在绝缘细丝线的下端处于静止状态,小球C原先不带电且在很远处,图中未画出,整个装置处于真空中,如图所示,已知小球A带正电,电量为nq;小球B的质量为m,带电量为q;细丝线与竖直方向夹角为θ,且A球和B球在同一水平线上,重力加速度为g,求:
(1)A、B两球之间静电力大小;
(2)A、B两球之间的距离大小;
(3)若将小球C先与小球A接触,再与小球B接触,最后移至远处,发现小球B仍然可以静止在图示位置,则n的值为多少?
正确答案
解析
解:(1)对B球进行受力分析,可得:
则有:Tsinθ=F
且Tcosθ=mg
解得:F=mgtanθ
(2)由库仑定律,可得:F=
解得:r=
(3)当C球与A、B接触后,小球A、B带电量分别为,与
由题意可得:
解得:n=6
答:(1)A、B两球之间静电力大小mgtanθ;
(2)A、B两球之间的距离大小;
(3)若将小球C先与小球A接触,再与小球B接触,最后移至远处,发现小球B仍然可以静止在图示位置,则n的值为6.
(2015秋•广东校级期中)将带正电的小球a放在绝缘支架上,完全相同的小球b、c用绝缘细线系在支架上,小球b、c的质量和所带电荷量均相等,如图所示,其中∠α>∠β,不考虑b、c间的相互作用.由图可得( )
正确答案
解析
解:A、a带正电荷,根据同种电荷相互排斥可知,bc都带正电,故A错误,B正确;
C、小球受重力mg,绳的拉力,库仑力F,绳与竖直方向夹角为:tanθ=,夹角越大时,可知库仑力越大,所以小球b受到的库仑力大于小球c受到的库仑力,则在其他条件不变时,两带电小球间的距离越大,带电小球所受的库仑力越小,故CD正确.
故选:BCD
真空中两个静止的点电荷,它们之间的库仑力为F,若它们的电量都增大为原来4倍,距离减小为原来的一半,它们之间的库仑力变为.( )
正确答案
解析
解:变化之前根据库仑定律有: ①
变化之后有: ②
由①②可得:F′=64F,故BCD错误,A正确.
故选A.
如图所示,MON是固定的光滑绝缘直角杆,MO沿水平方向,NO沿竖直方向,A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球.用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上,使两球均处于静止状态.现将A球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后,A、B两小球可以重新平衡.则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对A球受力分析,受重力mg、拉力F、支持力N1,静电力F1,如图,根据平衡条件,有
x方向:F=F1sinθ…①
y方向:N1=mg+F1cosθ…②
再对B球受力分析,受重力Mg、静电力F1、杆对其向左的支持力,如图,根据平衡条件,有:
x方向:F1sinθ=N2…③
y方向:F1cosθ=Mg…④
有上述四式得到:
F1=…⑤
N1=mg+Mg…⑥
由⑤式,由于新位置两球连线与竖直方向夹角θ变小,故静电力F1变小,故A错误,B正确;
由⑥式,水平杆对球A的支持力等于两个球的重力之和,不变,再结合牛顿第三定律可知,求A对水平杆的压力不变,故C错误,D正确;
故选:BD.
真空中大小相同的两个金属小球A、B带有等量电荷,相隔一定距离,(距离远大于小球的直径)两球之间的库仑斥力大小为F,现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球,先后与A、B两个小球接触后再移开,这时A、B两球之间的库仑力大小( )
正确答案
解析
解:假设A带电量为+Q,B带电量为-Q,
两球之间的相互吸引力的大小是:F=
第三个不带电的金属小球C与A接触后,A和C的电量都为,
C与B接触时先中和再平分,则C、B分开后电量均为-,
这时,A、B两球之间的相互作用力的大小:F′==
;
假设A带电量为+Q,B带电量为+Q,
两球之间的相互吸引力的大小是F=
第三个不带电的金属小球C与A接触后,A和C的电量都为,
C与B接触时先中和再平分,则C、B分开后电量均为+Q,
这时,A、B两球之间的相互作用力的大小F′==
F;
而题目是库仑斥力,则一定是同种电荷,故B正确,ACD错误;
故选:B.
真空中有两个静止的点电荷,若它们的电荷量保持不变,而把它们之间的距离变为原来的倍,则两电荷间的库仑力将变为原来的( )
正确答案
解析
解:根据库仑定律的公式F=k,
它们的电荷量保持不变,而把它们之间的距离变为原来的倍,则库仑力增大为原来的9倍.故A正确,BCD错误.
故选:A.
在光滑的水平绝缘平面上自左向右等距离固定着三个质量相等的带电小球(可视为质点).A、B、C排成一条直线.若释放一球(另两球固定,下同),则释放A球瞬间,它的加速度为1m/s2,方向向左.若释放C球,则C球瞬间的加速度为3m/s2,方向向右,现同时释放三个球,则释放瞬间B球加速度的大小和方向如何?
正确答案
解析
解:
小球A受到小球B和C的作用力分别记为FBA和FCA,小球B分别受到小球A和C的作用力分别记为FAB和FCB,小球C受到A和B的作用力记为FAC和FBC
对小球A有:FBA+FCA=ma1 ①
对小球B有:FAB+FCB=ma2 ②
对小球C有:FAC+FBC=ma3 ③
由于FBA和FAB互为作用力和反作用力,故其大小相等方向相反,有FBA+FAB=0,故有
①+②+③得:
ma1+ma2+ma3=0
根据题意取向左为正方向,则有:a1=1m/s2,a3=-3m/s2
据ma1+ma2+ma3=0知a2=2m/s2,方向与正方向相同即向左.
即释放B球时,B球的加速度大小为2m/s2,方向向左.
答:释放瞬间B球加速度的大小为2m/s2和方向向左.
在真空中有两个相距r的点电荷A和B,带电荷量分别为q1=-q,q2=4q.
(1)若A、B固定,在什么位置放入第三个点电荷q3,可使之处于平衡状态,平衡条件中对q3的电荷量及正负有无要求?
(2)若以上三个电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对q3的电荷量及电性有何要求?
正确答案
解析
解:(1)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=4q1,
所以r23=2r13,所以q3位于q1的左方.
由于A、B固定,从上面的式子可以看出,在上述位置放入第三个点电荷q3的电荷量无要求,电性可正可负.
(2)若以上三个电荷皆可自由移动,根据同种电荷排斥,异种电荷吸引,可判断Q3带正电.
同时根据平衡条件,q1对q2的电场力大小等于q1对q3的电场力大小.
=
根据(1)的分析可知r12=r13,所以q3=q2=4q
答:(1)若A、B固定,q3位于q1的左方,距q1的距离与q2距q1的距离相等,q3的电荷量及正负无要求.
(2)若以上三个电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对q3的电荷量为4q,带正电.
真空中有两个相距0.2m的点电荷A和B.已知QA=4QB,且A受B的斥力为3.6×10-2N,则QB=______C,且A受B的斥力FA和B受A的斥力FB大小之比FA:FB=______(已知k=9.0×109N•m2/C2).
正确答案
2×10-7
1:1
解析
解:由库仑定律得:
F=k
带入数据得:F=2×10-7N
根据牛顿第三定律,A受B的斥力FA和B受A的斥力FB大小之比FA:FB=1:1;
故答案为:2×10-7,1:1.
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