- 电场:电流
- 共19537题
在真空中有分别带电量为+3C和-6C的A、B两个点电荷,他们之间的距离为3m.
求:(1)A、B之间的库仑力为多大
(2)表现为斥力还是引力?
正确答案
解:(1)根据库仑定律,代入数据得
F=
(2)由于两电荷是异种电荷,故相互吸引.
答:(1)A、B之间的库仑力为1.8×1010N.(2)A、B之间表现为引力.
解析
解:(1)根据库仑定律,代入数据得
F=
(2)由于两电荷是异种电荷,故相互吸引.
答:(1)A、B之间的库仑力为1.8×1010N.(2)A、B之间表现为引力.
(2015秋•温州校级月考)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球.若把C靠近导体A,则导体A带______ ( 选 填“正 电”或“负 电”);导体B下部的金属箔片______(选填“张开”或“闭合”);若把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,则A上的金属箔片______(选填“张开”或“闭合”).
正确答案
解:当把C移近导体A时,根据异种电荷互相吸引的原理可知,靠近的一端会带异种电荷,远端带同种电荷,
则导体A带负电,且A、B上的金属箔片都张开;
当把C移近导体A,先把A、B分开,A带负电,B带正电,然后移去C,A、B上的金属箔片 张开;
故答案为:负电,张开,张开.
解析
解:当把C移近导体A时,根据异种电荷互相吸引的原理可知,靠近的一端会带异种电荷,远端带同种电荷,
则导体A带负电,且A、B上的金属箔片都张开;
当把C移近导体A,先把A、B分开,A带负电,B带正电,然后移去C,A、B上的金属箔片 张开;
故答案为:负电,张开,张开.
电荷间的相互作用是通过______实现的,电荷量为2.0×10-8 C的正点电荷放在某电场中,受到的电场力大小为4.0×10-5N,方向水平向右.求:
(1)横线上填空
(2)该点电场强度的大小
(3)该点电场强度的方向
(4)若将一个电荷量为6.0×10-8C的点电荷放在同一位置,求点电荷受到电场力的大小.
正确答案
解:(1)电荷间的相互作用是通过电场来实现的
(2)电场场强为:E==
=2000V/m
(3)场强的方向为正电荷的受力方向,向右
(4)电场力:F=Eq=2000×6×10-8=1.2×10-4N
答:(1)电场
(2)电场强度大小为2000V/m
(3)方向向右
(4)电场力为1.2×10-4N
解析
解:(1)电荷间的相互作用是通过电场来实现的
(2)电场场强为:E==
=2000V/m
(3)场强的方向为正电荷的受力方向,向右
(4)电场力:F=Eq=2000×6×10-8=1.2×10-4N
答:(1)电场
(2)电场强度大小为2000V/m
(3)方向向右
(4)电场力为1.2×10-4N
如图,用两根绝缘丝线悬在同一点的带等量电荷的小球(可视为点电荷)受静电斥力而相互分开,两悬线和竖直方向的夹角都为α,两球的质量都为m,两线长都为L,每个小球所带电量都为+q,则q的大小是多少?
正确答案
解:对小球进行受力分析,如图所示.设小球在水平方向受到库仑力的大小为F,根据平衡条件得:
=tanα
所以:F=mgtanα
根据库仑定律得:F=k
有几何关系可知:r=2Lsinα
解得:q=2Lsinα
答:球所带的电荷量大小是2Lsinα.
解析
解:对小球进行受力分析,如图所示.设小球在水平方向受到库仑力的大小为F,根据平衡条件得:
=tanα
所以:F=mgtanα
根据库仑定律得:F=k
有几何关系可知:r=2Lsinα
解得:q=2Lsinα
答:球所带的电荷量大小是2Lsinα.
两个带电小球,带的电荷量都为2.0×10-5C,相距1m,由于两带电小球隔较远,以至于两球可看作是点电荷,试求它们之间的静电力为多少?(已知静电力常量k=9.0×109 N•m2/C2)
正确答案
解:由库仑定律F=k,代入数据可得F=
=3.6N;
答:它们之间的静电力为3.6N.
解析
解:由库仑定律F=k,代入数据可得F=
=3.6N;
答:它们之间的静电力为3.6N.
将电量为q=1×10-18C的检验电荷放入正点电荷+Q产生的电场中的P点时,它受到的电场力为4×10-15N,如图所示,那么一个电子(电量为-1.6×10-19C)在P和Q联线的中点M处受到多大的力?若在P点再放负点电荷-Q,M点的电场强度等于零吗?(第二个问题说明理由即可,可以不用计算)
正确答案
解:(1)根据库仑定律,则有F==4×10-15N
则正点电荷Q在P点的电场强度EP==
=4000V/m;
则正点电荷在M点的电场强度为EM=4=4×4000V/m=16000V/m;
那么电子在P和Q联线的中点M处受到
F1=eEM=16000×1.6×10-16N=2.56×10-15N
(2)+Q,-Q在M点场强方向都向右,合场强不可能为0.
答:在P和Q联线的中点M处受到的为2.56×10-15N;M点的电场强度不等于零.
解析
解:(1)根据库仑定律,则有F==4×10-15N
则正点电荷Q在P点的电场强度EP==
=4000V/m;
则正点电荷在M点的电场强度为EM=4=4×4000V/m=16000V/m;
那么电子在P和Q联线的中点M处受到
F1=eEM=16000×1.6×10-16N=2.56×10-15N
(2)+Q,-Q在M点场强方向都向右,合场强不可能为0.
答:在P和Q联线的中点M处受到的为2.56×10-15N;M点的电场强度不等于零.
(2015秋•金台区期中)长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q,悬于O点,如图所示.当在O点处固定一个正电荷时,如果球静止在A处,则细线拉力是重mg的两倍.现将球拉至图中B处(θ=60°)放开球让它摆动,问:
(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少?
(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少?
正确答案
解:(1)球静止在A处经受力分析知受三个力作用:重力mg、静电力F和细线拉力F拉,由受力平衡和库仑定律列式:
F拉=F+mg,
F=,
F拉=2mg
三式联立解得:
q=.
(2)摆回的过程只有重力做功,所以机械能守恒,规定最低点重力势能等于零,列如下方程:
mgL(1-cos60°)=mv2
F拉′-mg-F=m
由(1)知静电力F=mg
解上述三个方程得:F拉′=3mg.
答:(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为
(2)摆球回到A处时悬线拉力为3mg.
解析
解:(1)球静止在A处经受力分析知受三个力作用:重力mg、静电力F和细线拉力F拉,由受力平衡和库仑定律列式:
F拉=F+mg,
F=,
F拉=2mg
三式联立解得:
q=.
(2)摆回的过程只有重力做功,所以机械能守恒,规定最低点重力势能等于零,列如下方程:
mgL(1-cos60°)=mv2
F拉′-mg-F=m
由(1)知静电力F=mg
解上述三个方程得:F拉′=3mg.
答:(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为
(2)摆球回到A处时悬线拉力为3mg.
如图所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起,若将带电量为4×10-8C的小球B靠近它,当两小球在同一高度时且相距3cm,丝线与竖直方向夹角为45°,求此时小球B受到库仑力及小球A带的电量.
正确答案
解:小球受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有:
F库=mgtanθ ①
②
将r=3cm=0.03m,θ=45°带入解①②得:,
.
故根据牛顿第三定律可知,B所受库伦力为2×10-3N,小球A带的电量是5×10-9C.
解析
解:小球受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有:
F库=mgtanθ ①
②
将r=3cm=0.03m,θ=45°带入解①②得:,
.
故根据牛顿第三定律可知,B所受库伦力为2×10-3N,小球A带的电量是5×10-9C.
氢原子由一个质子(原子核)和一个核外电子组成.电子质量me=9.1×10-31kg,质子质量mp=1.67×10-27kg,电子和原子核所带电荷量都等于e=1.6×10-19C.电子绕核旋转的轨道半径r=5.3×10-11m.已知静电力常量为k=9.0×109N•m2/C2、万有引力常量为G=6.7×10-11N•m2/kg2试求:
(1)质子和电子间的静电力是多少?
(2)质子和电子间的万有引力是多少?
(3)电子所受静电引力是万有引力的多少倍?
正确答案
解:(1)根据库仑定律,则有:F库=k=9×109×
=8.2×10-8N;
(2)由万有引力定律,则有:F万=G=6.67×10-11×
=3.6×10-47N;
(3)根据以上数据,因此电子所受静电引力是万有引力的倍数为n==
=2.3×1039倍
答:(1)质子和电子间的静电力是8.2×10-8N;
(2)质子和电子间的万有引力是3.6×10-47N;
(3)电子所受静电引力是万有引力的2.3×1039倍.
解析
解:(1)根据库仑定律,则有:F库=k=9×109×
=8.2×10-8N;
(2)由万有引力定律,则有:F万=G=6.67×10-11×
=3.6×10-47N;
(3)根据以上数据,因此电子所受静电引力是万有引力的倍数为n==
=2.3×1039倍
答:(1)质子和电子间的静电力是8.2×10-8N;
(2)质子和电子间的万有引力是3.6×10-47N;
(3)电子所受静电引力是万有引力的2.3×1039倍.
如图所示,真空中两条长为60cm的丝线一端固定于0点,另一端分别系一质量为0.1g的小球A和B.当两小球带相同的电荷量时,A球被光滑的绝缘挡板挡住,且使0B线保持与竖直方向成60°角而静止.取g=10m/s2.
(1)小球所带电荷量.
(2)0B线受到的拉力.
正确答案
解:(1)对B球受力分析如图所示:
B球受三力平衡,则重力与库伦力的合力大小等于绳子拉力,方向与绳子拉力方向相反,
由几何知识可知:F=mg=TB
根据库伦定律:F=k=mg
解得:q==
=2×10-7C
(2)由上图可知,TB=mg=1×10-3N
答:(1)每个小球的带电量为2×10-7C;
(2)细绳B的拉力大小为1×10-3N.
解析
解:(1)对B球受力分析如图所示:
B球受三力平衡,则重力与库伦力的合力大小等于绳子拉力,方向与绳子拉力方向相反,
由几何知识可知:F=mg=TB
根据库伦定律:F=k=mg
解得:q==
=2×10-7C
(2)由上图可知,TB=mg=1×10-3N
答:(1)每个小球的带电量为2×10-7C;
(2)细绳B的拉力大小为1×10-3N.
在光滑水平面上的A、B两处,放有两个点电荷,A处所放电荷电量为+Q,B处所放电荷电量为-4Q,二者相距为L.为使两电荷平衡,请问应在何处放一电量为多少的点电荷?
正确答案
解:A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷的一条直线,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C必须为负电,在A的左侧.设C的电量为q,且所在位置与A的距离为r,则C所在位置与B的距离为L+r,要能处于平衡状态,所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小,设C的电量为q.则有:
k=k
代入数据解得:r=L.
对点电荷A,其受力也平衡,则有:
k=k
解得:q=-4Q.
答:在A左侧距A为L处放一电量为-4Q的点电荷.
解析
解:A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷的一条直线,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C必须为负电,在A的左侧.设C的电量为q,且所在位置与A的距离为r,则C所在位置与B的距离为L+r,要能处于平衡状态,所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小,设C的电量为q.则有:
k=k
代入数据解得:r=L.
对点电荷A,其受力也平衡,则有:
k=k
解得:q=-4Q.
答:在A左侧距A为L处放一电量为-4Q的点电荷.
甲球带有4.8×10-16C的正电荷,乙球带有3.2×10-16C的负电荷,放在真空中相距为10cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10cm.
(1)试求两球之间的库仑力,并说明是引力还是斥力?
(2)将两个导体球相互接触再放回原处,其作用力多大?是斥力还是引力?
正确答案
解:(1)根据库仑定律有:
F=k=9.0×109×
N=1.32×10-19N
异种电荷相互吸引,所以该力为“引力”.
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,
甲乙两球带电量均为:q==0.8×10-16C
根据库仑定律有:F′=k=9.0×109×
N=5.76×10-21N
由于两球带同种电荷,故为斥力.
答:(1)两个电荷间的库仑力大小为1.32×10-19N,是引力.
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,两球之间的库仑斥力为5.76×10-21N.
解析
解:(1)根据库仑定律有:
F=k=9.0×109×
N=1.32×10-19N
异种电荷相互吸引,所以该力为“引力”.
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,
甲乙两球带电量均为:q==0.8×10-16C
根据库仑定律有:F′=k=9.0×109×
N=5.76×10-21N
由于两球带同种电荷,故为斥力.
答:(1)两个电荷间的库仑力大小为1.32×10-19N,是引力.
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,两球之间的库仑斥力为5.76×10-21N.
如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上,q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍,且每个电荷都处于平衡状态.q2为正电荷,试分析q1、q3的电性及q1、q2、q3三者电荷量大小之比.
正确答案
解:三个电荷处于平衡时两边电性相同和中间相反,若q1带负电,则q2带正电,q3应带负电.若q1带正电,则q2带负电,q3应带正电.
由于三个电荷均处于平衡状态,设q1与q2距离为r,则q2与q3的距离为2r,所以
对q1有:=
…①
对q2有:…②
对q3有:…③
联立①②③可解得:q1:q2:q3=9:4:36
答:每个点电荷的电荷量之比q1:q2:q3为(-9):4:(-36)或9:(-4):36,
解析
解:三个电荷处于平衡时两边电性相同和中间相反,若q1带负电,则q2带正电,q3应带负电.若q1带正电,则q2带负电,q3应带正电.
由于三个电荷均处于平衡状态,设q1与q2距离为r,则q2与q3的距离为2r,所以
对q1有:=
…①
对q2有:…②
对q3有:…③
联立①②③可解得:q1:q2:q3=9:4:36
答:每个点电荷的电荷量之比q1:q2:q3为(-9):4:(-36)或9:(-4):36,
如图所示,A、B为带有同种电荷且大小相同的异体小球,均可看做点电荷,B球的电荷量为A球的3倍,现将A球固定于倾角为θ的绝缘光滑斜面的低端,已知B球的质量为m,则
(1)B球在斜面上离A球多远处能保持静止?
(2)若B球静止后用绝缘工具将B球与A球接触后再放回原处,则B球的加速度如何?
正确答案
解:(1)设A球的电荷量为Q,B球在斜面上静止时A、B间的距离为l;
根据库仑定律可知B点所受库仑力为:
由平衡条件可得mgsinθ=F
(2)B球与A球接触后电量中和,再平分,则有:,
根据库仑定律,
再由牛顿第二定律,则有:,方向沿斜面向上;
答:(1)B球在斜面上离A球远处能保持静止;
(2)若B球静止后用绝缘工具将B球与A球接触后再放回原处,则B球的加速度大小,方向沿斜面向上.
解析
解:(1)设A球的电荷量为Q,B球在斜面上静止时A、B间的距离为l;
根据库仑定律可知B点所受库仑力为:
由平衡条件可得mgsinθ=F
(2)B球与A球接触后电量中和,再平分,则有:,
根据库仑定律,
再由牛顿第二定律,则有:,方向沿斜面向上;
答:(1)B球在斜面上离A球远处能保持静止;
(2)若B球静止后用绝缘工具将B球与A球接触后再放回原处,则B球的加速度大小,方向沿斜面向上.
(2015秋•莆田校级期中)真空中有两个点电荷A和B,分别带有电荷量qA=-7×10-8C和qB=3×10-8C,它们相距为10-6m,则它们之间的吸引力为多大?
正确答案
解:根据库仑定律F=k=9.0×109×
N=1.89×107N;
答:两个电荷间的库仑力大小为1.89×107N.
解析
解:根据库仑定律F=k=9.0×109×
N=1.89×107N;
答:两个电荷间的库仑力大小为1.89×107N.
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