- 电荷:库仑定律
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(2015秋•吉林校级月考)两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为( )
正确答案
解析
解:相距为r时,根据库仑定律得:
;
接触后,各自带电量变为2Q,则此时有:
=
,故C正确、ABD错误.
故选:C.
水平面上A,B,C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷,将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在0点,OABC恰构成一棱长为L的正四面体,如图所示.已知静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在0点,小球所带的电荷量为( )
正确答案
解析
解:对小球进行受力分析,
小球受重力和A,B,C处正点电荷施加的库仑力.
将A,B,C处正点电荷施加的库仑力正交分解到水平方向和竖直方向.
设α是A,B,C处正点电荷施加的库仑力方向与竖直方向的夹角,将库仑力分解到水平方向与竖直方向,
根据竖直方向平衡条件得:
在竖直方向 3Fcosα=mg
F=
根据几何关系得cosα=
解得q=
故A正确、BCD错误.
故选:A.
绝缘细线的一端悬挂在天花板上,另一端系一质量为m的带正电小球,处在场强为E的匀强电场中.当小球静止时,细线与竖直方向成30°角,若小球受到的电场力最小,则小球所带的电量为( )
正确答案
解析
解:小球受到三个力作用:重力mg、电场力F和细线的拉力T,根据平衡条件得知:F和T的合力与重力mg大小相等、方向相反,作出电场力在三种不同方向下合成图如图,可以看出,当电场力F与细线的拉力T垂直时,电场力最小,由图求出电场力的最小值为:
Fmin=mgsin30°
又Fmin=qE,得:q=
故选:B
一根置于水平面上的光滑玻璃管(绝缘体),内部有两个完全相同的弹性金属球A、B,带电量分别为9Q和-Q,从图示位置由静止开始释放,两球再次经过图中位置时,两球的加速度是释放时的______倍.
正确答案
解析
解:碰撞后两球的带电量均为q==4Q,经过图示位置时两球间距离为r,则根据库仑定律和牛顿第二定律得
碰撞前经过图示位置时:k=F1
碰撞后经过图示位置时:k=F2,
则得F1:F2=9:16,
由F=ma可知,加速度与合力成正比,即A球瞬时加速度为释放时的倍,
故答案为:.
在真空中有两个带正电荷的点电荷,A的电荷量是Q=9×10-9C,B的电荷量是q=4×10-9C,两点电荷相距r=30cm.(k=9.0×109N•m2/C2)
(1)求B受到的库仑力的大小.
(2)求A在点电荷B处产生的电场强度的大小和方向.
正确答案
解析
解:(1)由库仑定律得:F=k
带入数据得:F=9×109×=3.6×10-6N;
故这两个电荷间的相互作用力为:F=3.6×10-6N.
(2)根据库伦定律知B所受电场力为:F=k… ①
依据电场强度的定义式:E=…②
由①②得q1在q2所在处的场强为:E=k=
=9×102N/C;
方向由A指向B.
答:(1)B受到的库仑力的大小3.6×10-6N.
(2)A在点电荷B处产生的电场强度的大小9×102N/C和方向由A指向B.
两个半径为0.3m的金属球,球心相距1.0m放置,当它们都带1.5×10-5 C的正电时,相互作用力为F1,当它们分别带+1.5×10-5 C和-1.5×10-5 C的电量时,相互作用力为F2,则( )
正确答案
解析
解:两个半径为0.3m的金属球,球心相距1.0m放置,此时两球不能看成点电荷,由于带同种电荷,互相排斥,使得等效的距离大于球心间距离.
当带上等量的异种电荷时,由于相互吸引,使得等效距离小于球心间距.根据库仑定律可知,电荷间的库仑力与距离的二次方成反比,故有F1<F2.
故B正确、ACD错误.
故选:B.
如图所示,真空中有两个点电为荷,带电荷量分别为q1=+q,q2=-4q,它们相距d,现引入第三个点电荷q3,则它应放在q1______侧(填左或右),距离q1______的位置,所带电荷量为______(同时写出电性),才能使三个点电荷都处于平衡状态.
正确答案
左
d
-4q
解析
解:根据上述规律可知,引入的第三个小球必须带负电,放在前两个小球的连线上且在q1的外侧,
设第三个小球带电量为q,放在距离q1为x处,由平衡条件和库仑定律有:
k=k
;
而q1=+q,q2=-4q,
解得:x=d;
以q1为研究对象,由平衡条件得:
k=k
得q=q2=-4q;
故答案为:左,d,-4q.
如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流时,发现水流明显偏向橡胶棒一侧,水流受到橡胶棒的吸引力是( )
正确答案
解析
解:把自来水调成一股细流,将与毛皮摩擦过的橡胶棒接近此细流,会发现细流被橡胶棒吸引,
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,根据同种电荷相排斥,异种电荷相吸引得细流靠近橡胶棒一侧带正电.
故选:B.
对于库仑定律,下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两电荷之间的库仑力是作用力和反作用力,大小总是相等的,故A正确.
BD、两个带电小球即使相距非常近,两球不能看成点电荷,此时不能直接用库仑定律计算,故BD错误.
C、库仑定律是库仑通过实验研究得出的结论,故库仑定律是实验定律.故C错误.
故选:A.
真空中两个相同的带等量同号电荷的金属小球A和B(均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F1,现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触,再与B接触,然后移开C,再使A、B间距离增大为原来两倍,它们间的静电力变为F2.则F1与F2的关系为( )
正确答案
解析
解:真空中两个静止点电荷间的静电力大小为:F1==
,
不带电的同样的金属小球C先与A接触:QC=QA′=
带电的同样的金属小球C再与B接触:QB′=QC′==
两点电荷间的距离增大到原来的2倍,则两点电荷间的静电力大小为:
F2==
=
.所以选项A正确,选项BCD错误.
故选:A.
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