- 电荷:库仑定律
- 共6262题
(2015秋•温州校级月考)如图所示为“探究影响电荷间相互作用力的因索”的实验装罝,O是一个用绝缘底座支撑的带电体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小,这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来.若物体O的电荷量用Q表示,小球的电荷量用q表示,物体与小球间的距离用d表示,物体和小球之间的作用力大小用F表示.因Q、q、d都可能影响F的大小,为了分析上述物理量是否影响电荷间相互作用力,对此我们可以采用的实验方法是______ (选填“等效替代法”或“控制变适法”);若Q、q-定,d不同时的实验结果如图所示,该实验现象说明______.
正确答案
解析
解:此实验中是采用了控制变量的方法;
在研究电荷之间作用力大小的决定因素时,采用控制变量的方法进行,
如本实验,根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小,
当Q、q-定,d不同时,由图可知,距离越大,作用力越小.
故答案为:(1)控制变量法;(2)距离越大,作用力越小.
真空中有A、B两个点电荷,A带1×10-5C的电量,B带-3×10-5C的电量,它们相距1m,静电力常量K=9.0×109Nm2/C2,求:
(1)A、B之间的库仑力大小?
(2)若将A、B接触后再分开,然后放回原来的位置,则它们之间的库仑力多大?
正确答案
解析
解:(1)根据库仑定律,则有A、B之间的库仑力,F==2.7N;
(2)若将A、B接触后再分开,两球电量的绝对值为1×10-5C,然后放回原来的位置,此时两球的库仑力F′=,
答:(1)A、B之间的库仑力大小2.7N;
(2)若将A、B接触后再分开,然后放回原来的位置,则它们之间的库仑力0.9N.
如图所示,带同种电荷大小不计的两个小球a和b,分别静止在竖直墙面A处和光滑水平地面B处,AO=OB.A球此时受摩擦力向上,且与墙面间动摩擦因数为μ=0.5,B被光滑竖直板挡住,a球由于漏电而缓慢下移到A′处,在此过程中( )
正确答案
解析
解:当小球a在A点时,对小球a受力分析,如图1所示,
由受力平衡可知:Fsin45°+μNa=Fsin45°+μFcos45°=1.5×F=mg,
当小球a在A′点时,对小球a受力分析,设F与水平方向的夹角为θ,如图2所示,
由受力平衡可知:F′sinθ+μNa′=F′sinθ+0.5F′cosθ=mg,
解得:F′==
令cosα=,由于cosα=
≈cos27°,则F′=
=
由于θ≤45°且不断减小,故F′不断增大;
即库仑力是减小的;
考虑临界情况,假设θ无限小,由于1.5×F=mg、0.5F′接近mg,所以F′>F,故D错误;
由Na=F、Na′=F′cosθ可知,Na′>Na,则f′>f,故B正确,C错误;
对a、b整体受力分析,由平衡条件可知,
在竖直方向上:G=N地+f
小球a下移到A′时,由于f′>f,则N地′<N地,故A错误;
故选:B.
真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是+2×10-6C,求q3所受的库仑力.
正确答案
解析
解:q1或q2电荷对q3带电金属球之间的库仑力:
F==
=0.144N
q3电荷受两个静电力,夹角为60°,故合力为:
F′=2Fcos30°=2×0.144×≈0.248N
答:q3所受的库仑力的大小0.248N,方向垂直于q1q2连线向外.
有三个完全相同的金属球A、B、C,A带电荷量7Q,B带电荷量-Q,C不带电.将A、B固定,然后让C反复与A、B接触,最后移走C球.问A、B间的相互作用力变为原来的______倍.
正确答案
解析
解:带电体相互接触后移开,同种电荷电量平分,异种电荷电量先中和再平分.
将A、B固定起来,然后让C球反复与A、B球接触,最后移走C,
所以A、B、C最终带电量q==2Q
原来A、B间的相互吸引力的大小是F=
后来A、B间的相互吸引力的大小是F′=
所以=
故答案为:.
两个放在绝缘架上的相同金属球相距d,球的半径比d小得多,分别带q和3q的电荷量,相互作用的斥力为3F.现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为( )
正确答案
解析
解:开始时,根据库仑定律得:,
将这两个金属球接触再分开,它们的电量:,使两金属球相距d,
,故选项B正确.
故选:B
在真空中有两个静止的点电荷,若仅将它们之间的距离减小为原来的,则它们之间的库仑力将( )
正确答案
解析
解:由库伦定律,电荷间距离为R时的作用力为:F=k,
增大距离后的作用力为:F′=k=4F,故C正确,ABD错误.
故选:C.
库仑定律的公式:______ 适用条件:______;静电力常量k=9×109Nm2/C2.
正确答案
F=
真空和静止点电荷
解析
解:库仑定律的公式,F=,
库仑定律的适用条件是:真空和静止点电荷.
如果在研究的问题中,带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计,即可将它看作是一个几何点,则这样的带电体就是点电荷.一个实际的带电体能否看作点电荷,不仅和带电体本身有关,还取决于问题的性质和精度的要求.与质点等概念一样,点电荷是实际带电体的抽象和近似.所以体积大的带电体可能看作点电荷,体积小的带电体可能不能看作点电荷;
故答案为:F=,真空和静止点电荷.
两个半径为0.3m的金属球,球心相距10.0m放置,当他们都带1.5×10-5C的正电时,相互作用力为多大?
正确答案
解析
解:根据库仑定律有:
,将r=10m,
,代人解得:F=2.0×10-2N.
故两球直接的相互作用力为2.0×10-2N.
真空中,A、B两点电荷间的距离为r,静电力为F,若仅将两点电荷间的距离增大为4r,A、B间的静电力将变为( )
正确答案
解析
解:由库仑定律可得:
F=K;
变化后:F′=k=
F;故D正确、ABC错误.
故选:D.
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