- 电荷:库仑定律
- 共6262题
静电场与引力场有着非常相似的性质,力的形式都遵从平方反比定律,解答下列问题:
(1)写出万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位
(2)某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度v0平抛一个物体,经t时间该物体落到山坡上.欲使该物体不再落回该星球的表面,至少应以多大的速度抛出物体(不计一切阻力,万有引力常量为G)?
(3)如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,已知QA=+Q,QB=-Q,静电引力常数K.求在顶点C处的点电荷QC=+q所受的静电力.
正确答案
解析
解:(1)万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位
分别为:N•m2/kg2;N•m2•C-2
(2)设该星球表面处的重力加速度为g,由平抛运动可得
①
故
对于该星球表面上的物体有②
所以
而对于绕该星球做匀速圆周运动的“近地卫星”应有③
由 ①②③式得 ④
(3)受力情况如图所示,QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律的规律.
QA对QC作用力:,同性电荷相斥.
QB对QC作用力:,异性电荷相吸.
∵QA=QB=Q∴FA=FB
根据平行四边形法则,QC受的力F1即为FA、FB的合力,根据几何知识可知,QC受力的大小,F1=FA=FB==
,
方向为平行AB连线向右.
答:(1)万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位分别为:N•m2/kg2;N•m2•C-2;
(2)欲使该物体不再落回该星球的表面,至少应以的速度抛出物体;
(3)在顶点C处的点电荷QC=+q所受的静电力为,方向为平行AB连线向右.
如图,两个可以视为质点带电小球A、B,已知A球的电量大于B球的电量,用绝缘细绳系于天花板上,则( )
正确答案
解析
解:A、带电相同的小球受斥力作用,带同种电荷,可能是正电,也可是负电;故AB错误;
B、根据F=k 可知,FAB=k
,则它们受到的静电力大小相等,故C错误,D正确.
故选:D.
(2015秋•铅山县校级期末)如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B,静止在图示位置,若固定的带正电小球A的电荷量为Q,B球的质量为m,A、B两球间的距离为L,θ=37°,A和B在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求B的带电荷量.(静电力常数为k,重力加速度为g)
正确答案
解析
解:以小球B为研究对象,对小球进行受力分析,根据小球处于平衡状态可知:
F=mgtanθ=mgtan37°(1)
而小球所受库仑力大小为:
…(2)
联立(1)(2)解得:q=
答:B的带电荷量为.
(2015秋•栖霞市期末)如图,质量分别为m1和m2的两小球A、B带有同种电荷,电荷量分别为q1和q2,用绝缘细线悬挂在天花板上,两球间用一绝缘的轻弹簧相连.平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2),则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对小球a受力分析,受重力、静电力、拉力,也可能有弹力,
如图所示,F即为静电力与弹力的合力,
根据平衡条件,有:tanθ1=,
故m1=,
同理,有:m2=,
因F的大小相等,又由于θ1>θ2,则m1一定小于m2.故A正确;
B、两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球带电量是否相等无关,无法比较电量的大小,故B错误.
CD、根据题意可知,弹簧可能处于拉伸,也可能处于压缩的,也可能处于原长,故CD正确;
故选:ACD.
(2015秋•温州校级期中)如图所示,两个自由的点电荷A和B相距5cm,带电量分别为+e和-4e,引入第三个自由的点电荷后,这三个电荷都能平衡,第三个点电荷应放在何处?______,它的电量是______.
正确答案
距A的左侧5cm处
-4e
解析
解: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.
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5cm+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=5cm.
对点电荷A,其受力也平衡,则=
解得:q=4e.
故答案为:距A的左侧5cm处,-4e.
真空中有两个点电荷q1和q2,当它们间的距离为r时,相互作用力大小为F.若距离不变,而带电量分别变为4q1和2q2,则它们间的相互作用力大小变为______F,若同时再将它们之间的距离变为,则它们间的相互作用力大小变为______F.
正确答案
8
32
解析
解:根据题意:F=,若距离不变,而带电量分别变为4q1和2q2,则它们间的相互作用力大小变为:F′=8
=8F
若同时再将它们之间的距离变为,则它们间的相互作用力大小变为F″=8×4
=32F.
故答案为:8,32
一带负电粒子在电场中仅受电场力作用做匀速圆周运动,该电场可能是( )
正确答案
解析
解:A、由于匀强电场,由于电场力始终不变,所以不可能做匀速圆周运动,故A错误;
B、带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,可以沿电场线向着正电荷加速,也可以沿电场线减速,即远离正电荷,也可绕正电荷做匀速圆周运动,电场力提供向心力,正电荷位于圆心上,故B正确;
C、一个带负电的点电荷形成电场中,另一个负电荷只能沿着电场线加速远离或减速靠近,由于两负电荷相互排斥,电场力不可能提供向心力,故不会做匀速圆周运动,故C错误;
D、等量同种正点电荷的电场,使负电粒子受到的电场力指向圆心且速度与力始终垂直,故负电荷也会做匀速圆周运动,故D正确;
故选BD.
真空中有两个点电荷,它们间的静电力为F,如果它们所带的电量都增大为原来的2倍,保持它们之间的距离不变,它们之间作用力的大小等于( )
正确答案
解析
解:由库仑定律可得:
F=k;
如果它们所带的电量都增大为原来的2倍,保持它们之间的距离不变,
变化后F′=k=4F
故选:A.
两个完全相同的小金属球,它们的带电荷量之比为5:1(皆可视为点电荷),它们在相距一定距离时相互作用力为F1,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1:F2可能为( )
正确答案
解析
解:它们在相距一定距离时相互作用力为F1=;
若两电荷异性,接触后再分开,两球电量的绝对值为2q,此时两球的库仑力F2==
,则F1:F2为5:4,
若两电荷同性性,接触后再分开,两球电量的绝对值为3q,此时两球的库仑力F2==
,则F1:F2为5:9,
故B、D正确,AC错误;
故选:BD.
(2015秋•南安市校级期中)关于电场下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时,可以看成点电荷,点电荷是一种物理模型,点电荷并不是体积很小的电荷,因此质子不能直接作为点电荷处理,故A错误;
B、电场强度反映了电场的力的性质,由电场本身决定,与试探电荷的电荷量、所受的静电力无关,所以不能说电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比.故B错误.
C、电场中某点电场强度的方向与正试探电荷在该点所受的静电力方向相同,与负试探电荷受到的电场力方向相反.故C错误.
D、由E=分析可知,当试探电荷带正电时,电场强度E与电场力F方向相同,若是负电荷,则方向与其相反
库仑定律表达式F=,万有引力定律表达式F=G
,它们都是符合平方反比定律的,.故D正确.
故选:D.
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