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简答题

在真空中有AB两个点电荷,已知A电性为正,AB质量分别为M和2M相距为L,它们由静止出发只在相互作用的库仑力下作用.开始时A的加速度为a,经过一段时间,B的加速度为a,速率为v,

求(1)B点电荷的电性.

(2)此时两电荷间距离.

(3)此时A的速度大小.

正确答案

解:(1、2)初态:对A:k=Ma ①

末态:对B:k=2Ma②

联立①②得:L1=L<L两个电荷之间的距离变小,说明它们是异种电荷,即B点电荷带负电;

(3)对A、B系统:从初态到末态,系统水平方向动量守恒

mvA+2mvB=0+0,得:vA=-2vB=-2v

负号表示A运动的方向和B运动的方向相反.

答:(1)B点电荷的负电.

(2)此时两电荷间距离

(3)此时A的速度大小2v.

解析

解:(1、2)初态:对A:k=Ma ①

末态:对B:k=2Ma②

联立①②得:L1=L<L两个电荷之间的距离变小,说明它们是异种电荷,即B点电荷带负电;

(3)对A、B系统:从初态到末态,系统水平方向动量守恒

mvA+2mvB=0+0,得:vA=-2vB=-2v

负号表示A运动的方向和B运动的方向相反.

答:(1)B点电荷的负电.

(2)此时两电荷间距离

(3)此时A的速度大小2v.

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简答题

国际单位制中,库仑定律可写成,式中静电力常量k=9×109N•m2/c2,若把库仑定律写成更简洁形式F=,式中,r、F均为国际单位,由此可定义电荷量q一种新的单位,试用国际制中的基本单位表示电荷量新单位:______,新单位与库仑的关系为:1新单位=______库仑(结果可保留根号).

正确答案

解:若把库仑定律写成F=

则q1q2=Fr2

而1N=1kg•m/s2

所以定义q的一个新单位是•s-1

1新单位:

1新单位=×10-5库仑.

故答案为:×10-5

解析

解:若把库仑定律写成F=

则q1q2=Fr2

而1N=1kg•m/s2

所以定义q的一个新单位是•s-1

1新单位:

1新单位=×10-5库仑.

故答案为:×10-5

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简答题

已知如图,在光滑绝缘水平面上三个质量都是m的相同小球,两两间的距离都是L,A、B电荷量都是+q,给C一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速运动,求:C球的带电电性和电荷量,外力F的大小.

正确答案

解:三个小球构成等边三角形,AB之间相互排斥,要保持间距L不变,C球必带负电同时吸引AB,加速度相同,A、B的合力方向要垂直于A、B连线指向C球一侧.

A、B球相对C有对称性,我们只研究B球,A对B的斥力为:

设C球带电量为-Q,则C对B的引力为:

FAB、FC的合力垂直于直线AB,∠ABCC=60°,画出力合成图,得到:

FC=2FAB

解得:Q=2q

C球的带负电,电荷量为-2q

B球受到的合力 F=

B的加速度:aA=

对于C球:分别受到A、B的引力大小相等为F′,夹角为60°

这两个引力的合力为:F′=2F′cos30°=

C球加速度为:aC=

aA=aC

F=F-F

F=F+F′=(FAB+F′)=3FAB=

答:C球的带负电,电荷量为-2q,外力F的大小为

解析

解:三个小球构成等边三角形,AB之间相互排斥,要保持间距L不变,C球必带负电同时吸引AB,加速度相同,A、B的合力方向要垂直于A、B连线指向C球一侧.

A、B球相对C有对称性,我们只研究B球,A对B的斥力为:

设C球带电量为-Q,则C对B的引力为:

FAB、FC的合力垂直于直线AB,∠ABCC=60°,画出力合成图,得到:

FC=2FAB

解得:Q=2q

C球的带负电,电荷量为-2q

B球受到的合力 F=

B的加速度:aA=

对于C球:分别受到A、B的引力大小相等为F′,夹角为60°

这两个引力的合力为:F′=2F′cos30°=

C球加速度为:aC=

aA=aC

F=F-F

F=F+F′=(FAB+F′)=3FAB=

答:C球的带负电,电荷量为-2q,外力F的大小为

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简答题

真空中有两个点电荷Q1和Q2相距18cm,已知Q1为正电荷,其电荷量为1.8×10-12C.它们之间的引力F=F=0N,求Q2的电荷量及带电性质.(其中K=9×109N.m2/C2

正确答案

解:由于真空中的两个点电荷,符合运用库仑定律的条件.根据库仑定律得:

=

因为电荷Q1和Q2间表现为引力,可见Q2是负电荷.

答:Q2的电荷量为2.0×10-12C,带负电.

解析

解:由于真空中的两个点电荷,符合运用库仑定律的条件.根据库仑定律得:

=

因为电荷Q1和Q2间表现为引力,可见Q2是负电荷.

答:Q2的电荷量为2.0×10-12C,带负电.

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简答题

真空中相距为r的两个点电荷qA和qB,它们之间相互作用的库仑力大小为F.

①若保持r不变,适当增加它们各自所带的电荷量,则相互作用的库仑力大小将______

A.等于F    B.大于F    C.小于F

②若保持qA和qB的电荷量不变,适当增大r,则相互作用的库仑力大小将______

A.等于F    B.大于F    C.小于F.

正确答案

解:根据库仑定律,距离为r是的静电力为:F=k

①若保持r不变,适当增加它们各自所带的电荷量,根据F=k,则相互作用的库仑力大小将大于F;

②若保持qA和qB的电荷量不变,适当增大r,根据F=k,则相互作用的库仑力大小将小于F;

故答案为:①B;②C.

解析

解:根据库仑定律,距离为r是的静电力为:F=k

①若保持r不变,适当增加它们各自所带的电荷量,根据F=k,则相互作用的库仑力大小将大于F;

②若保持qA和qB的电荷量不变,适当增大r,根据F=k,则相互作用的库仑力大小将小于F;

故答案为:①B;②C.

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简答题

三个带电荷量均为Q(正电)的小球A、B、C质量均为m,放在水平光滑绝缘的桌面上,分别位于等边三角形的三个顶点,其边长为L,如图所示,求:

(1)在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷,才能使三个带电小球都处于静止状态?其电荷量是多少?

(2)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍,三个带电小球将加速运动,求其加速度大小;

(3)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍后,仍保持三个小球相对距离不变,可让它们绕中心电荷同时旋转,求旋转的线速度大小.

正确答案

解:(1)由几何关系可得:

由A球受力平衡:,其中:

所以,由F2的方向可知q带负电.

(2)对A球受力分析,有:F=2F2-F1=

由牛顿第二定律得:a==

(3)旋转时,A受的合力提供向心力,有:

解得:

答:(1)在三角形的中心O点应放置负电荷,才能使三个带电小球都处于静止状态,其电荷量是

(2)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍,仍保持三个小球相对距离不变,三个带电小球将加速运动,则其此时加速度大小为

(3)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍后,仍保持三个小球相对距离不变,可让它们绕中心电荷同时旋转,则其此时旋转的线速度大小为

解析

解:(1)由几何关系可得:

由A球受力平衡:,其中:

所以,由F2的方向可知q带负电.

(2)对A球受力分析,有:F=2F2-F1=

由牛顿第二定律得:a==

(3)旋转时,A受的合力提供向心力,有:

解得:

答:(1)在三角形的中心O点应放置负电荷,才能使三个带电小球都处于静止状态,其电荷量是

(2)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍,仍保持三个小球相对距离不变,三个带电小球将加速运动,则其此时加速度大小为

(3)若中心电荷带电荷量在(1)问基础上加倍后,仍保持三个小球相对距离不变,可让它们绕中心电荷同时旋转,则其此时旋转的线速度大小为

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简答题

大小相同的金属小球,所带的电荷量分别为Q1、Q2,(均为正电荷)且Q1=3Q2,把Q1、Q2放在相距较远的两点,它们之间的作用力大小为F,若使它们接触后再分开放回原处,求它们之间相互作用力的大小?

正确答案

解:设两球之间距离为r

=----(1)

接触后两球电荷量相等----(2)

根据库仑定律可得两球之间的库仑力为------(3)

联立(1)(2)(3)得

答:它们之间相互作用力的大小为

解析

解:设两球之间距离为r

=----(1)

接触后两球电荷量相等----(2)

根据库仑定律可得两球之间的库仑力为------(3)

联立(1)(2)(3)得

答:它们之间相互作用力的大小为

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简答题

在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上,小球D位于三角形的中心,如图所示.现让小球A、B、C带等量的正电荷Q,让小球D带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,求 Q与q的比值.

正确答案

解:以A、B、C三个中的一个为研究对象,如以B为研究对象,受到A、C的库仑斥力作用,同时受到D点点电荷的库仑引力作用,设三角形边长为L,根据受力平衡得:

K×cos30°×2=K

r=L

所以解得:=

答:Q与q的比值为

解析

解:以A、B、C三个中的一个为研究对象,如以B为研究对象,受到A、C的库仑斥力作用,同时受到D点点电荷的库仑引力作用,设三角形边长为L,根据受力平衡得:

K×cos30°×2=K

r=L

所以解得:=

答:Q与q的比值为

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简答题

如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点,其带电荷量为Q;质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点静止释放,其带电荷量为q,A,B两点间的距离为l0释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为F=k(k为静电力常量)、方向指向甲球的恒力作用,两球均可视为点电荷.

(1)求乙球在释放瞬间的加速度大小;

(2)求乙球的速度最大时两个电荷间的距离.

正确答案

解:(1)根据牛顿第二定律得  ma=-F,

又F=

可解得:a=

(2)当乙球所受的甲的静电斥力和F大小相等时,乙球的速度最大,

  F==

可解得x=2l0

答:(1)求乙球在释放瞬间的加速度大小

(2)求乙球的速度最大时两个电荷间的距离2l0

解析

解:(1)根据牛顿第二定律得  ma=-F,

又F=

可解得:a=

(2)当乙球所受的甲的静电斥力和F大小相等时,乙球的速度最大,

  F==

可解得x=2l0

答:(1)求乙球在释放瞬间的加速度大小

(2)求乙球的速度最大时两个电荷间的距离2l0

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简答题

真空中的A、B两点分别放置有两带正电的点电荷Q1、Q2,电荷量都是4C,A、B两点相距r=2m,

(1)在他们的连线AB的中点O处放置一点电荷q,电荷量为-10-4 c,求点电荷q受到的电场力.

(2)在它们连线上A点左侧C处放入一正点电荷Q3,Q3=1c且AC=1m,求Q3所受静电力.

正确答案

解:(1)根据点电荷的电场强度,E= 可得,

由于两点电荷是同种,所以这两点电荷在中点处的电场强度方向相反,根据矢量叠加原理,可知:q所受的电场力为零,

(2)根据库仑定律,A对C的库仑力大小F1==36×109N,方向由A指向C;

同理,B对C的库仑力大小F2==4×109N,方向由B指向C;

则Q3所受静电力F=F1+F2=4×1010N,方向向左;

答:(1)点电荷q受到的电场力为零.

(2)在它们连线上A点左侧C处放入一正点电荷Q3,Q3=1c且AC=1m,Q3所受静电力4×1010N,方向向左.

解析

解:(1)根据点电荷的电场强度,E= 可得,

由于两点电荷是同种,所以这两点电荷在中点处的电场强度方向相反,根据矢量叠加原理,可知:q所受的电场力为零,

(2)根据库仑定律,A对C的库仑力大小F1==36×109N,方向由A指向C;

同理,B对C的库仑力大小F2==4×109N,方向由B指向C;

则Q3所受静电力F=F1+F2=4×1010N,方向向左;

答:(1)点电荷q受到的电场力为零.

(2)在它们连线上A点左侧C处放入一正点电荷Q3,Q3=1c且AC=1m,Q3所受静电力4×1010N,方向向左.

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