- 电荷:库仑定律
- 共6262题
如图所示,在真空中竖直放置的半径为R光滑半圆绝缘细管的圆心处固定一个点电荷,将质量为m、带电为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,管壁对小球的弹力大小为N.求固定于圆心处的点电荷的电量Q,并讨论该点电荷的正负情况.(已知静电力常数k和重力加速度g)
正确答案
解析
解:设小球至圆弧中点的速度为v,圆弧半径为R,对小球下滑至最低点的过程由机械能守恒定律得:
mgR=
解得:
v=
向心力:
F=m 向上
讨论:
①如果N=3mg,且向上,则Q=0;
②如果N>3mg,且向上,则Q带正电,根据库仑定律,有:
N-k-mg=2mg
解得:
Q=
③如果N<3mg,且向上,则Q带负电,根据库仑定律,有:
N-k-mg=2mg
解得:
Q=
答:①如果N=3mg,且向上,则Q=0;
②如果N>3mg,且向上,则Q带正电,Q=;
③如果N<3mg,且向上,则Q带负电,Q=.
在真空中有a、b两个点电荷,b的电荷量是a的2倍,如果a受到的静电力是F,则b受到的静电力是( )
正确答案
解析
解:电荷对b电荷的静电力与b电荷对a电荷的静电力是一对作用力与反作用力,大小相等.所以b受到的静电力是F.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
关于库仑定律,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当两点电荷的间距远大于自身的大小时,才能看成点电荷,并不是体积很小就能当作点电荷,故A错误;
B、库仑定律是库仑通过实验得出的规律,实验过程中注意确保间距要大且电荷量不能变.故B正确;
C、库仑定律只要是点电荷及其电量不变,库仑力就会满足与两电荷量的乘积成正比,与两电荷间距的平方成反比.不一定是静止的电荷,故C错误;
D、由公式可知,当r→0时此时已不满足点电荷条件,所以公式不适用.故D错误;
故选:B
真空中两个点电荷之间的静电力为1N,下列哪种情况中,它们之间的静电力变为4N?( )
正确答案
解析
解:根据F=k,由题可知,变化的静电力是原来的静电力为4倍;
A、保持它们之间的距离不变,使每个电荷的电量变为原来的2倍,它们间的静电力为原来的4倍,故A正确,B错误.
C、保持它们的电荷量不变,它们之间的距离增为原来的倍,它们间的静电力为原来的4倍,故D正确,C错误.
故选:AD.
真空中有两个静止的点电荷,它们之间的静电力为F;若保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大到原来的二倍,则它们之间作用的静电力大小等于( )
正确答案
解析
解:由库仑定律的公式F=k 知,点电荷的带电小球,它们之间的静电力为F,若将它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大到原来的二倍,则们之间的静电力大小变为原来的
倍.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图所示,一个半径为R的绝缘圆环均匀带电,ab为一极小的缺口,缺口长为L(L<<R),圆环的带电荷量为Q(正电荷),在圆心处放置一带电荷量为q的负点电荷,试求负点电荷受到的库仑力的大小和方向.
正确答案
解析
解:先设想将ab补上,则圆环中心处的场强为零,对电荷q的电场力为零;
补上部分电荷量为:Q′=,
其对q产生的电场力为:F1==
;
不包括缺口的部分对点电荷q的作用力与F1平衡,也为;
根据异种电荷,库仑力方向相互吸引,
答:负点电荷受到的库仑力的大小和方向指向圆心.
如图所示,在光滑绝缘的水平面上,沿一条直线依次排列三个等质量的带电小球A、B、C.在C上沿连线方向施加一恒力F后,三小球恰能在运动中保持相对位置不变.已知A球电量QA=8q,B球电量为QB=q.开始时,小球间距离r也为已知.求所施恒力F.
正确答案
解析
解:A、B、C三者作为整体为研究对象,有:
F=3ma …①
所以加速度方向向右,而AB都带正电,所以C带负电荷;
以A为研究对象,有:
-+
=ma …②
以B为研究对象,有:
+
=ma …③
由①②③可解得:
qc=16q
F=
答:所施恒力F为.
如图所示,绝缘水平面上静止者两个质量均为m、电荷量为+Q的物体A、B(A、B均可视为质点),它们间的距离为r,与水平面间的动摩擦因数均为μ,求:
(1)A受到得摩擦力为多大?
(2)如果将A的电荷量增至+4Q,两物体开始运动,当它们的加速度第一次为零时,A、B间距增大了多少?
正确答案
解析
解:(1)A静止时,它受到的静摩擦力Ff与库仑力大小相等,故:
Ff=k
(2)设A、B加速度为零时二者之间距离为R,由平衡条件得:
μmg=k
解得:R=2Q
所以A、B间距增大了R-r=2Q-r
答:(1)A受到的摩擦力为k;
(2)如果将A的电荷量增至+4Q,两物体开始运动,当它们的加速度第一次为零时,A、B间距增大了2Q-r.
如图所示,A球质量为m,悬挂在绝缘细绳上,处于静止状态,此时绳与竖直方向成α角.在同一高度相距r处有一带电量为-Q的小球B固定在绝缘支座上.两球均可视为点电荷,重力加速度为g,求:
(1)A球受到的库仑力;
(2)A球所带的电荷量.
正确答案
解析
解:(1)带负电的小球A处于平衡状态,A受到库仑力F′、重力mg以及绳子的拉力T的作用,其合力为零.
因此 mg-Tcosα=0
得 T=
又因为F′-Tsinα=0
解得F′=mgtanα
(2)根据库仑定律F′=k
所以
答:(1)A球受到的绳子拉力为.
(2)A球带电荷量是.
(2015秋•安徽校级期中)如图所示,+Q1和-Q2是两个可自由移动的电荷,且Q2=4Q1.现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上,欲使整个系统平衡,则Q3应为______电荷(填正或负),放在Q1的______边(填左或右).
正确答案
负
左
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=4Q1,
所以r23=2r13,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;
故答案为:负,左.
扫码查看完整答案与解析