- 电荷:库仑定律
- 共6262题
两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别为m1和m2,且m1>m2,带电量分别上q1和q2,用等长的绝缘细线悬挂后,因静电力排斥而使两悬线张开,分别与竖直线方向成夹角α=30°和β=45°,如图所示.则
=______.
正确答案
解析
解:对两球受力分析根据共点力平衡和正弦定理得:
由于绳子等长,故∠1=∠2
则有m1:m2==
=
,
故答案为:
如图所示,A、B是两个带电小球,A球固定在绝缘支架上,B球用绝缘细线悬挂于O点.平衡时细线与竖直方向的夹角为θ.若A球带正电,则B球带______(选填“正电”或“负电”);若增大A球所带的电荷量,则θ角将______(选填“变大”或“变小”).
正确答案
正电
变大
解析
解:对B球受力分析,受重力、静电斥力和细线的拉力,由于是静电斥力,故两个球带同种电荷,均带正电荷;
增大A球所带的电荷量,如果B球位置不动,根据库仑定律,静电力增大,故B球不能平衡,则θ角将变大;
故答案为:正电,变大.
两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图,其中A、N两点的电势为零,ND段中C点电势最高,则( )
正确答案
解析
解:A、C点电势的拐点,若正点电荷从D到N点,电势能先增大后减小.则C点电场强度为零,故A正确;
B、由图知A点的电势为零,则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大,且O点的电荷带正电,M点电荷带负电,A点合场强向右,不为零.故B错误;
C、由图可知:OM间电场强度方向沿x轴正方向,MC间电场强度方向沿x轴负方向,NC间场强方向向x轴负方向.故C错误;
D、因为MC间电场强度方向沿x轴负方向,CD间电场强度方向沿x轴正方向,则将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后负功.故D错误;
故选:A
真空中两个点电荷之间的相互作用力是F,如果保持电荷之间的距离不变,将其中一个电荷的电荷量变为原来的3 倍,则此时相互作用力变为( )
正确答案
解析
解:根据库仑定律,真空中两个静止点电荷间的库仑力大小:
F=k;
若保持它们的距离不变,使其中一个电荷的电荷量变为原来的3倍,则两点电荷间的库仑力大小:
F′=k;
故F′=3F;
故选:B.
库仑定律的内容:真空中两个静止______之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比,写成公式是:______,作用力的方向在______.
正确答案
点电荷
F=
在两点电荷连线上
解析
解:库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比,写成公式是:F=,作用力的方向在两点电荷连线上.
故答案为:点电荷,F=,在两点电荷连线上.
已知如图,带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为
,可采用以下哪些方法( )
正确答案
解析
解:如图所示,B受重力、绳子的拉力及库仑力;将拉力及库仑力合成,其合力应与重力大小相等方向相反;
由几何关系可知,=
;
而库仑力F=;
即:=
=
;
mgd3=kq1q2L;
d=
要使d变为,可以使质量增大到原来的8倍而保证上式成立;故B正确;
或将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时小球B的质量增加到原来的2倍,也可保证等式成立;故D正确;
故选BD.
如图所示,A为点电荷,电荷量为+q,B为一个固定的均匀带电球体,电荷量为+Q.A在P点时所受库仑力为F1,若将A移到B的球心O点,A所受库仑力为F2,则( )
正确答案
解析
解:B为一个固定的均匀带电球体,将A移到B的球心O点,根据对称性,球上各个部分对试探电荷的库仑力的矢量和为零;
故选:C.
如图所示,在光滑绝缘水平面放置一带正电的长直细棒,其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场,场强大小E与距细棒的垂直距离r成反比,即E=
.在带电长直细棒右侧,有一长为l的绝缘细线连接了两个质量均为m的带电小球A和B,小球A、B所带电荷量分别为+q和+4q,A球距直棒的距离也为l,两个球在外力F=2mg的作用下处于静止状态.不计两小球之间的静电力作用.
(1)求k的值;
(2)若撤去外力F,求在撤去外力瞬时A、B小球的加速度和A、B小球间绝缘细线的拉力;
(3)若剪断A、B间的绝缘细线,保持外力F=2mg不变,A球向左运动的最大速度为vm,求从剪断绝缘细线到A球向左运动达到最大速度,A球所处位置电势怎样变化?变化了多少?
正确答案
解析
解:(1)对小球A、B及细线构成的整体,受力平衡,有:
q+4q
=2mg
得:k=
(2)若撤去外力瞬时,A、B间细线拉力突然变为零,则:
对A球:q=maA;
得:aA=,方向向右
对B球:4q=maB;
得:aB=,方向向右
因为aA<aB,所以在撤去外力瞬时A、B将以相同的加速度a一起向右运动,
A、B间绝缘细线张紧,有拉力T.
因此,对A、B整体,由牛顿第二定律,有:
q+4q
即:2mg=2ma
得a=g
对A:q+T=ma
解得:T=
故撤去外力瞬时,A、B的加速度a=g;A、B小球间绝缘细线的拉力:T=
(3)当A向左运动达到速度最大时有:
q=2mg
代入k,得:r=
设从剪断绝缘细线到A球向左运动达到最大速度,电场力做功为W,由动能定理有:
2mg(l-r)+W=
解得:W=-(),负号表示电场力做负功.
又由电场力做功可知:W=qU
因此:U=
在A球向左运动达到最大速度的过程中,所在处电势升高了.
变化量为:;
答:(1)k的值;
(2)撤去外力瞬时,A、B的加速度a=g;A、B小球间绝缘细线的拉力:T=;
(3)在A球向左运动达到最大速度的过程中,所在处电势升高了.
变化量为:.
两个完全相同的金属小球A、B,A球带电量qA为+5.0×10-9C,B球带电量qB为-7.0×10-9C,两球相距1m.问:
(1)它们之间的库仑力有多大?
(2)若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力又为多大?
正确答案
解析
解:(1)根据库仑定律,AB间的库仑力为:=
=3.15×10-7N
(2)AB球接触后分开电量;
所以 =
=9×10-9N;
答:(1)它们之间的库仑力有3.15×10-7N;
(2)若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力又为9×10-9N.
将一定电量Q分为q和(Q-q),在距离一定时,其相互作用力最大,则q值应为( )
正确答案
解析
解:由库仑定律可知:F库=k,由数学关系得:当q=
时,F库最大
故选:A.
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