- 电荷:库仑定律
- 共6262题
如图所示,质量为1.0g的带电小球,用长为l的绝缘细线,悬挂在平行板电容器之间,两板电压为40V,板间距10cm,小球在A点处于平衡状态,悬线和竖直方向夹角为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)问:
(1)小球电量多少?是正电还是负电?
(2)若把小球拉到θ=53°的B点,使小球从B点静止释放,摆到最低点O时,小球受到悬线的拉力多大?
正确答案
解:(1)电场力向左,场强向右,故小球带负电;
对小球受力分析,受重力、细线的拉力和电场力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
解得:
q==
C=1.875×10-5C;
(2)从B点到小球摆到最低点O的过程中运用动能定理得:
mgl (1-cos53°)+qEl•sin53°=
根据牛顿第二定律,得:T-mg=m
联立以上二式解得:T=0.03N
答:(1)小球电量1.875×10-5C,是负电;
(2)若使小球从B点静止释放,摆到最低点O时,悬线的拉力为0.03N.
解析
解:(1)电场力向左,场强向右,故小球带负电;
对小球受力分析,受重力、细线的拉力和电场力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
解得:
q==
C=1.875×10-5C;
(2)从B点到小球摆到最低点O的过程中运用动能定理得:
mgl (1-cos53°)+qEl•sin53°=
根据牛顿第二定律,得:T-mg=m
联立以上二式解得:T=0.03N
答:(1)小球电量1.875×10-5C,是负电;
(2)若使小球从B点静止释放,摆到最低点O时,悬线的拉力为0.03N.
如图所示,两半无限大平板直角放置,平板接地,一点电荷q距两板距离均为d,求点电荷与导体板之间的作用力.
正确答案
解:根据题意,平板可以接地,是等势面,与等量异号电荷连线的中垂线相同,如下图所示.
故平板对点电荷q的作用力,等效为等量异号电荷之间的作用力,根据库仑定律,左边平板和下边平板对q的作用力均为
根据平行四边形定则,两个力的合力为,方向沿两平板的角平分线指向两板的交点.
答:点电荷与导体板之间的作用力大小为,方向沿两平板的角平分线指向两板的交点.
解析
解:根据题意,平板可以接地,是等势面,与等量异号电荷连线的中垂线相同,如下图所示.
故平板对点电荷q的作用力,等效为等量异号电荷之间的作用力,根据库仑定律,左边平板和下边平板对q的作用力均为
根据平行四边形定则,两个力的合力为,方向沿两平板的角平分线指向两板的交点.
答:点电荷与导体板之间的作用力大小为,方向沿两平板的角平分线指向两板的交点.
(2015秋•枣阳市校级期末)一个挂在绝缘丝线下端的带电的小球B,静止在图示位置.若固定的带正电的小球A电量为Q,B球的质量为m,带电量为q,θ=45°,A和B在同一水平线上,整个装置处于真空中,A、B球均可视为点电荷,求:
(1)B球带何种电?
(2)A、B两球之间的距离为多少?
正确答案
解:(1)根据同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引,A、B相互排斥,所以B球带正电荷;
(2)小球B受到重力、电场力和绳子的拉力,三个力平衡,其中,
所以: 解得:
答:(1)B球带正电(2)
解析
解:(1)根据同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引,A、B相互排斥,所以B球带正电荷;
(2)小球B受到重力、电场力和绳子的拉力,三个力平衡,其中,
所以: 解得:
答:(1)B球带正电(2)
两个质量均为0.20g的小球,带的电荷量相同,用长为30.0cm的细线挂在同一点.静止时,两线夹角为2θ=10°.小球的半径可忽略不计,求每个小球的电荷量.(sinθ≈tanθ≈θ)
正确答案
解:物体受三个力的作用而处于平衡,如右图.
由库仑定律和力的平衡条件有:,
解得q=,sinθ≈tanθ≈θ
则q=≈2.3×10-7C.
答:每个小球的电荷量为2.3×10-7C.
解析
解:物体受三个力的作用而处于平衡,如右图.
由库仑定律和力的平衡条件有:,
解得q=,sinθ≈tanθ≈θ
则q=≈2.3×10-7C.
答:每个小球的电荷量为2.3×10-7C.
真空中有两个相距0.1m、带电量相等的点电荷,它们间的静电力的大小为9.0×10-3N,已知静电力常量k=9.0×109N•m2/C2.求每个点电荷所带的电荷量.
正确答案
解:解:根据库仑定律可得:F=k,
所以有:Q==
C=1×10-7C,
答:每个点电荷所带电荷量是1.0×10-7 C.
解析
解:解:根据库仑定律可得:F=k,
所以有:Q==
C=1×10-7C,
答:每个点电荷所带电荷量是1.0×10-7 C.
如图所示,真空中有两个带正电的点电荷A、B,它们固定在相距L=0.4m的两点,它们的电荷量分别为Q1=3.6×10-11C,Q2=4.0×10-12C(本题中仅考虑电荷间的库伦力)
(1)现引入第三个点电荷C,若要使C处于平衡状态,请确定C的电性和所放置的位置.
(2)若A、B不固定,在引入第三个点电荷C后,三个点电荷能处于平衡状态,求C的电荷量和所放置的位置.
正确答案
解:(1)点电荷C要处于平衡状态,可知C所处的位置在AB之间,设距A点为r,
根据平衡有:,
代入数据解得r=0.3m.
C可以是正电荷,也可以是负电荷.
(2)若A、B不固定,对C有:,
对A有:,C带负电荷.
代入数据解得r=0.3m,q=2.25×10-12C.
答:(1)C可以是正电荷,也可以是负电荷,在AB之间距离A点0.3m处.
(2)C为负电荷,电量为2.25×10-12C.在AB之间距离A点0.3m处.
解析
解:(1)点电荷C要处于平衡状态,可知C所处的位置在AB之间,设距A点为r,
根据平衡有:,
代入数据解得r=0.3m.
C可以是正电荷,也可以是负电荷.
(2)若A、B不固定,对C有:,
对A有:,C带负电荷.
代入数据解得r=0.3m,q=2.25×10-12C.
答:(1)C可以是正电荷,也可以是负电荷,在AB之间距离A点0.3m处.
(2)C为负电荷,电量为2.25×10-12C.在AB之间距离A点0.3m处.
如图,A、B两小球带等量同号电荷,A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上,B平衡于光滑的绝缘斜面上与A等高处,斜面倾角为30°,B的质量为30
g,求B的带电量.
正确答案
解:设A、B所带电荷量均为Q,以B为对象,受力分析如右图,根据平衡条件有:
Ncos30°=mg
Nsin30°=F
联立以上三式得:
=
C=1×10-6C
答:B所带的电荷量是1×10-6C.
解析
解:设A、B所带电荷量均为Q,以B为对象,受力分析如右图,根据平衡条件有:
Ncos30°=mg
Nsin30°=F
联立以上三式得:
=
C=1×10-6C
答:B所带的电荷量是1×10-6C.
1785年,库仑发现真空中两个静止点电荷之间存在相互作用力,其力F表示为F=K,式中的k是静电常量,实验得出k=9.0×109Nm2/C2,Q1、Q2为点电荷的电量,r为两点电荷之间的距离.现在真空中有两个大小和材料完全相同的带电球体(可视为点电荷)Q1、Q2电量分别为9×10-8C、-3×10-8C,两点电荷距离r=0.3m.求:
(1)两点电荷之间的相互作用力F1大小;
(2)两点电荷相互接触后放回原处,此时相互作用力F2大小.
正确答案
解:(1)已知两点电荷Q1、Q2电量分别为9×10-8C、-3×10-8C,两点电荷距离r=0.3m.根据库仑力定律可得两点电荷之间的相互作用力:
=
=2.7×10-4N
(2)种电荷相互接触,先中和,再均分,故两电荷接触后带电均为:
根据库仑力定律此时相互作用力为:=9×10-5N
答:(1)两点电荷之间的相互作用力F1大小为2.7×10-4N;
(2)两点电荷相互接触后放回原处,此时相互作用力F2大小为9×10-5N.
解析
解:(1)已知两点电荷Q1、Q2电量分别为9×10-8C、-3×10-8C,两点电荷距离r=0.3m.根据库仑力定律可得两点电荷之间的相互作用力:
=
=2.7×10-4N
(2)种电荷相互接触,先中和,再均分,故两电荷接触后带电均为:
根据库仑力定律此时相互作用力为:=9×10-5N
答:(1)两点电荷之间的相互作用力F1大小为2.7×10-4N;
(2)两点电荷相互接触后放回原处,此时相互作用力F2大小为9×10-5N.
在一条直线上有A、B两点分别放置QA=3×10-9C,QB=4×10-9C的点电荷,已知AB间距是1cm,静电力常量k=9×109N•m2/C2,求作用在A电荷上的作用力的大小?
正确答案
解:在真空中有两个静止的点电荷A、B,QA=1.6×10-10C、QB=3.2×10-10C,两电荷间距r=1cm=0.01m,
根据库仑定律,有:
F=k=9×109×
=1.08×10-3N
答:两点电荷之间的作用力大小为1.08×10-3N.
解析
解:在真空中有两个静止的点电荷A、B,QA=1.6×10-10C、QB=3.2×10-10C,两电荷间距r=1cm=0.01m,
根据库仑定律,有:
F=k=9×109×
=1.08×10-3N
答:两点电荷之间的作用力大小为1.08×10-3N.
把两个带电小球Q1、Q2分别放在真空中的A、B两点.已知Q1=4.0×10-10C,Q2=-6.0×10-12C,r=50cm,如图所示.(k=9.0×10-9Nm2/C2)
(1)求Q2受到的静电力的大小和方向.
(2)求Q1在B点产生的电场强度的大小和方向.
正确答案
解:(1)由库仑定律得:F=k
带入数据得:F=N=8.64×10-11N;
故Q2受到的静电力的大小为:F=8.64×10-11N.方向由B指向A;
(2)根据库伦定律知Q2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B点产生的电场强度为:E=k=
=14.4N/C.
故Q1在B点产生的电场强度的大小14.4N/C,方向由A指向B.
答:(1)Q2受到的静电力的大小8.64×10-11N.方向由B指向A; (2)Q1在B点产生的电场强度的大小14.4N/C,方向由A指向B.
解析
解:(1)由库仑定律得:F=k
带入数据得:F=N=8.64×10-11N;
故Q2受到的静电力的大小为:F=8.64×10-11N.方向由B指向A;
(2)根据库伦定律知Q2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B点产生的电场强度为:E=k=
=14.4N/C.
故Q1在B点产生的电场强度的大小14.4N/C,方向由A指向B.
答:(1)Q2受到的静电力的大小8.64×10-11N.方向由B指向A; (2)Q1在B点产生的电场强度的大小14.4N/C,方向由A指向B.
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