- 电荷:库仑定律
- 共6262题
如图甲,电荷量为q=1×10-4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在方向沿水平向右的电场,电场强度E的大小与时间的关系如图乙,物块运动速度与时间t的关系如图丙,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)物块的质量;
(2)在运动4s时间内物块与水平面间因摩擦而产生的热量.
(3)物块在电场中运动4s的过程中机械能增量.
正确答案
解析
解:(1)在0-1s时间内,物块做匀加速直线运动,加速度为:a==
m/s2=1m/s2
根据牛顿第二定律得:qE1-f=ma
在1-2s内做匀速运动,则:f=qE2
得:qE1-qE2=ma
解得:m==
kg=1kg
(2)由图丙可知物体先做匀加速运动,然后做匀速运动
0-2s内的位移:x1=vt1=2m
2s-4s内的位移:x2=vt2=4m
前4s内的位移为:x=x1+x2=6m
在运动4s时间内物块与水平面间因摩擦而产生的热量等于客服摩擦力所做的功
Q=Wf=fx=qE2x=1×10-4×2×104×6=12J
(3)由图乙可知:F1=qE1=3N F2=qE2=2N
所以前4s内电场力做的功为:W电=F1x1+F2x2=14J
根据功能关系,物块在电场中运动4s的过程中机械能增量等于其动能的增量.
由动能定理得W电-Wf=△Ek=△E
即△E=W电-Wf=14-12=2J
答:(1)物块的质量为1kg.
(2)在运动4s时间内物块与水平面间因摩擦而产生的热量为12J.
(3)物块在电场中运动4s的过程中机械能增量为2J.
一个电荷量为的点电荷与另一个电荷量为
的点电荷相距1米,它们之间的库仑力的大小是多少.(K=9×109Nm2/C2)
正确答案
解析
解:两个电荷的电荷量分别为:,
;
间距为1m;
根据库仑定律,有:
F=k=9×109×
N=3.6×10-5N
答:两个电荷之间的库仑力的大小是3.6×10-5N.
如图所示在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点).若它们恰能处于平衡状态.那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系,下面的情况可能的是( )
①(-9):4:(-36)②4:9:36 ③(-3):2:8 ④3:(-2):6.
正确答案
解析
解:根据电场力方向来确定各自电性,从而得出“两同夹一异”,同时要结合“两大夹一小”,因此②③均错误,同时要保证各个球均能够平衡,可以判断①④正确.
故选:C.
如图,用两根等长丝线悬在同一点的带电小球受静电斥力而相互分开,两根悬线和竖直方向的夹角分别为α和β,A球质量为m1、B球质量为m2,则( )
正确答案
解析
解:对两球受力分析,如图所示:
A、因F与F′属于一对相互作用力,大小相等,
由上可知,无法知道带电量q1、q2 的关系,故A错误;
B、根据共点力平衡,结合图示法,
可知,若α>β,则A球的质量一定比B球小,故B正确;
CD、根据力的合成法则,结合三角知识,只有当它们的库仑力在水平方向时,才有=
,故CD错误;
故选:B.
水平放置的光滑绝缘环上套有三个带电小球,小球可在环上自由移动.如图所示,是小球平衡后的可能位置图.甲图中三个小球构成一个钝角三角形,A点是钝角三角形的顶点.乙图中小球构成一个锐角三角形,其中三角形边长DE>DF>EF.可以判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对C进行受力分析,根据平衡条件得C一定要受一个排斥一个吸引,则AB一定带不同电荷,故A错误.
B、如果是等量电荷,那么小球应该的均匀分布在环上,故B错误
C、对D分析,D不可能受到一个斥力一个引力,所以EF带同电,分析E根据平衡条件可得DF同电,可得三个同电.故C正确;
D、D受到两斥力,设圆心O,DE大于DF,同时角ODE小于角ODF,可得受E力更大,又离E远可得E电量大于F,故D错误
故选C.
真空中两个点电荷的相互作用力为F,若把其一个电荷的带电量减少一半,同时把它们之间的距离减少一半,则它们之间的作用力变为( )
正确答案
解析
解:由库伦定律可得:
变化前:F=
变化后:
故A正确、BCD错误.
故选:A.
真空中两个带电量为Q和-2Q的两个相同金属小球,当距离为R时静电力为F;使两个小球相互接触后分开,当距离为时,两球的静电力大小变为______F.
正确答案
解析
解:由库仑定律可得:
F=k;
而两球接触后再分开平分总电量,故分开后两球的带电量为;
则库仑力F′=k=k
=
F;
故答案为:.
在A点放一个带电量为2Q的小球,在B点放一个带电量为-Q的小球,现若引入第三个带电小球C且使三个小均入在平衡状况,则( )
正确答案
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必须为正电,放在AB连线上B的外侧某一适当位置.
故B正确、ACD错误.
故选:B.
如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a、b带正电,电荷量均为q,c带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k.若 三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为( )
正确答案
解析
解:设c电荷带电量为Q,以c电荷为研究对象受力分析,
根据平衡条件得a、b对c的合力与匀强电场对c的力等值反向,即:
2××cos30°=E•Q
所以匀强电场场强的大小为.
故选B.
如图所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起,若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它,当两小球在同一高度时且相距3cm,丝线与竖直方向夹角为45°,求此时小球B受到库仑力及小球A带的电量.
正确答案
解析
解:小球受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有:
F库=mgtanθ ①
②
将r=3cm=0.03m,θ=45°带入解①②得:,
.
故根据牛顿第三定律可知,B所受库伦力为2×10-3N,小球A带的电量是5×10-9C.
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