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简答题

视为点电荷的两带电小球A、B,固定在绝缘光滑水平面上,相距L,带电量分别为-Q、+4Q,现在引入点带电小球C,求:

(1)C放在何处在A、B库仑力作用下C静止?

(2)若A、B不固定,C带电量多少时?A、B、C均静止.

正确答案

解:(1)因为A、B带电量分别为-Q、+4Q,所以C应放在AB两电荷电场强度的矢量和为零的地方,

设距A为x,则有x处有:

解得:x=L;

(2)设C带电量为q,且由平衡条件可知,带负电;

对A由平衡条件,则有:

解得:q=-4Q;

答:(1)C放在距A为L处在A、B库仑力作用下C静止;

(2)若A、B不固定,C带电量-4Q.

解析

解:(1)因为A、B带电量分别为-Q、+4Q,所以C应放在AB两电荷电场强度的矢量和为零的地方,

设距A为x,则有x处有:

解得:x=L;

(2)设C带电量为q,且由平衡条件可知,带负电;

对A由平衡条件,则有:

解得:q=-4Q;

答:(1)C放在距A为L处在A、B库仑力作用下C静止;

(2)若A、B不固定,C带电量-4Q.

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简答题

两点电荷分别为Q1=8×10-10C,Q2=-8×10-9C,它们之间的距离为0.01M,求它们之间的静电力大小.

正确答案

解:根据库仑定律,代入数据得:

=5.76×10-4N

答:它们之间的静电力大小为5.76×10-4N.

解析

解:根据库仑定律,代入数据得:

=5.76×10-4N

答:它们之间的静电力大小为5.76×10-4N.

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简答题

(2015秋•温州校级月考)如图所示为“探究影响电荷间相互作用力的因索”的实验装罝,O是一个用绝缘底座支撑的带电体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小,这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来.若物体O的电荷量用Q表示,小球的电荷量用q表示,物体与小球间的距离用d表示,物体和小球之间的作用力大小用F表示.因Q、q、d都可能影响F的大小,为了分析上述物理量是否影响电荷间相互作用力,对此我们可以采用的实验方法是______ (选填“等效替代法”或“控制变适法”);若Q、q-定,d不同时的实验结果如图所示,该实验现象说明______

正确答案

解:此实验中是采用了控制变量的方法;

在研究电荷之间作用力大小的决定因素时,采用控制变量的方法进行,

如本实验,根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小,

当Q、q-定,d不同时,由图可知,距离越大,作用力越小.

故答案为:(1)控制变量法;(2)距离越大,作用力越小.

解析

解:此实验中是采用了控制变量的方法;

在研究电荷之间作用力大小的决定因素时,采用控制变量的方法进行,

如本实验,根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小,

当Q、q-定,d不同时,由图可知,距离越大,作用力越小.

故答案为:(1)控制变量法;(2)距离越大,作用力越小.

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简答题

真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷都是+2×10-6C,求q3所受的库仑力.

正确答案

解:q1或q2电荷对q3带电金属球之间的库仑力:

F===0.144N

q3电荷受两个静电力,夹角为60°,故合力为:

F′=2Fcos30°=2×0.144×≈0.248N

答:q3所受的库仑力的大小0.248N,方向垂直于q1q2连线向外.

解析

解:q1或q2电荷对q3带电金属球之间的库仑力:

F===0.144N

q3电荷受两个静电力,夹角为60°,故合力为:

F′=2Fcos30°=2×0.144×≈0.248N

答:q3所受的库仑力的大小0.248N,方向垂直于q1q2连线向外.

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简答题

大小相同的金属小球,所带电量的值分别为Q1、Q2,且Q1=Q2,把Q1、Q2放在相距较远的两点,它们间作用力的大小为F,若使两球相接触后再分开放回原位置,求它们间作用力的大小.

正确答案

解:大小相同带同种电荷的金属小球,所带电量的值分别为Q1、Q2,且Q1=Q2

把Q1、Q2放在相距较远的两点,它们之间作用力的大小为F,

由库仑定律可得F==

若带同种电荷,则使两球相接触后再分开放回原位置,两球接触后再分开平分总电量,故分开后两球的带电量为2Q1

它们之间作用力的大小等于F′==F,

若带异种电荷,则使两球相接触后再分开放回原位置,两球接触后再分开平分总电量,故分开后两球的带电量为Q1

它们之间作用力的大小等于F′==F,

答:它们间作用力的大小

解析

解:大小相同带同种电荷的金属小球,所带电量的值分别为Q1、Q2,且Q1=Q2

把Q1、Q2放在相距较远的两点,它们之间作用力的大小为F,

由库仑定律可得F==

若带同种电荷,则使两球相接触后再分开放回原位置,两球接触后再分开平分总电量,故分开后两球的带电量为2Q1

它们之间作用力的大小等于F′==F,

若带异种电荷,则使两球相接触后再分开放回原位置,两球接触后再分开平分总电量,故分开后两球的带电量为Q1

它们之间作用力的大小等于F′==F,

答:它们间作用力的大小

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简答题

两个质量均为m=2×10-6kg的小球,悬于长l=40cm的细丝线上.丝线的另一点固定于同一点O.当使两球带上等量同种电荷后,两球互相排斥使两丝线间形成α=60°的夹角(如图).求每个小球的带电量.

正确答案

解:设小球在水平方向受到库仑力的大小为F.

以右边的小球为研究对象,分析受力如图.

则根据平衡条件有:F=mgtan=mgtan30°

由库仑定律得:F=k=k

联立得:Q=l=0.4×C=1.44×10-8C

答:每个小球的带电量为1.44×10-8C.

解析

解:设小球在水平方向受到库仑力的大小为F.

以右边的小球为研究对象,分析受力如图.

则根据平衡条件有:F=mgtan=mgtan30°

由库仑定律得:F=k=k

联立得:Q=l=0.4×C=1.44×10-8C

答:每个小球的带电量为1.44×10-8C.

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简答题

(2015秋•蚌埠期末)如图所示,质量为m、电荷量为q的带正电小球B用绝缘细线悬挂,处于固定的带电体A产生的电场中,A、B可视为点电荷.当B静止时,A、B等高且距离为r,细线与竖直方向的夹角为θ,已知重力加速度为g,静电力常量为k,求:

(1)带电体A的电性;

(2)带电体A在B静止处所产生的场强E的大小;

(3)带电体A的电荷量Q.

正确答案

解:(1)B处于静止状态,受力平衡,则B球受到A球的排斥力作用,所以小球A带正电.

(2)以小球B为研究对象,对小球进行受力分析如图,根据平衡条件可得:

qE=mgtanθ

解得带电体A在小球B处所激发的电场强度的大小为:

E=

(3)根据库仑定律得:

解得:Q=

答:(1)带电体A带正电;

(2)带电体A在B静止处所产生的场强E的大小为

(3)带电体A的电荷量Q为

解析

解:(1)B处于静止状态,受力平衡,则B球受到A球的排斥力作用,所以小球A带正电.

(2)以小球B为研究对象,对小球进行受力分析如图,根据平衡条件可得:

qE=mgtanθ

解得带电体A在小球B处所激发的电场强度的大小为:

E=

(3)根据库仑定律得:

解得:Q=

答:(1)带电体A带正电;

(2)带电体A在B静止处所产生的场强E的大小为

(3)带电体A的电荷量Q为

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简答题

在研究某些物理问题时,有很多物理量难以直接测量,我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应,把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量.

正确答案

解:对B球受力分析,它受重力、拉力与库仑力,如图所示,根据力的平行四边形定则,将F与G进行合成,

结合三角知识,则有:F=mgtanθ,

根据平衡条件,可知,A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ,

答:A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ.

解析

解:对B球受力分析,它受重力、拉力与库仑力,如图所示,根据力的平行四边形定则,将F与G进行合成,

结合三角知识,则有:F=mgtanθ,

根据平衡条件,可知,A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ,

答:A、B之间相互作用力的大小为mgtanθ.

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简答题

光滑的绝缘水平面上的带电小球A和B,质量分别为m1=2g、m2=1g,它们的带电荷量相等,q1=q2=10-7 C,A球带正电,B球带负电.静电力常量k=9.0×109N•m./s2,现有水平恒力F向右作用于A球,这时A、B一起向右运动,且保持距离d=0.1m不变,如图所示.试问F多大?

正确答案

解:对A,受到拉力F1与库仑斥力F,由牛顿第二定律可得:F1-F=m1a           (1)

对A+B,受力分析,由牛顿第二定律可得:F1=(m1+m2)a                       (2)

而库仑斥力,F==                         (3)

由以上(1)(2)(3)可求得F=2.7×10-2N

答:要使A、B一起向右运动,且保持距离不变,则拉力大小为2.7×10-2N.

解析

解:对A,受到拉力F1与库仑斥力F,由牛顿第二定律可得:F1-F=m1a           (1)

对A+B,受力分析,由牛顿第二定律可得:F1=(m1+m2)a                       (2)

而库仑斥力,F==                         (3)

由以上(1)(2)(3)可求得F=2.7×10-2N

答:要使A、B一起向右运动,且保持距离不变,则拉力大小为2.7×10-2N.

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简答题

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=20cm.则两点电荷之间的作用力大小为多少?(静电力常量k=9×109Nm2/C2,结果保留两位有效数字)

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=20cm,根据库仑定律,有:

F=k=9×109×≈1.2×10-8 N

答:两点电荷之间的作用力大小为1.2×10-8 N.

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=20cm,根据库仑定律,有:

F=k=9×109×≈1.2×10-8 N

答:两点电荷之间的作用力大小为1.2×10-8 N.

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简答题

在研究两点电荷间的相互作用力的演示实验中把一个带正电的物体放在A处,然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置,如图所示,发现挂在P1时悬线与竖直方向的偏角最大.把小球挂在同一位置,增大或减小它所带电荷量时,偏角相应地增大或减小.根据观察到的两个现象可以认为两点电荷间的相互作用力的大小与____________因素有关.

试定性分析它们与相互作用力之间存在的变化关系?

(1)______

(2)______

正确答案

解:根据库仑定律,可知两点电荷间的相互作用力的大小与点电荷的电量及点电荷的间距有关;

小球远离带正电的A球,说明细线悬挂的小球带正电,悬挂的小球离带正电的A球越远,受到的作用力越小,同种电荷距离越近排斥作用越强,所以,电荷之间的相互作用跟距离有关,且电荷间的作用力大小随电荷间距离的增大而减小.

故答案为:与点电荷所带电量;  点电荷间的距离.  

(1)相互作用力随点电荷所带电荷量的增大(减小)而增大(减小);     

(2)相互作用力随点电荷间的距离的增大而减小.

解析

解:根据库仑定律,可知两点电荷间的相互作用力的大小与点电荷的电量及点电荷的间距有关;

小球远离带正电的A球,说明细线悬挂的小球带正电,悬挂的小球离带正电的A球越远,受到的作用力越小,同种电荷距离越近排斥作用越强,所以,电荷之间的相互作用跟距离有关,且电荷间的作用力大小随电荷间距离的增大而减小.

故答案为:与点电荷所带电量;  点电荷间的距离.  

(1)相互作用力随点电荷所带电荷量的增大(减小)而增大(减小);     

(2)相互作用力随点电荷间的距离的增大而减小.

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简答题

已知两个点电荷Q1、Q2的电量分别为-9×10-10C和+4×10-10C,都固定在光滑水平面上,他们之间的距离是r=2m,(静电力常量k=9.0×109N•m2/C2

(1)求 Q1、Q2连线中点的场强;

(2)若放入第三个电荷Q3,要使Q3平衡,应将它放在什么位置.

正确答案

解:(1)根据点电荷的电场强度,可得,由于两点电荷是异种,所以这两点电荷在中点处的电场强度方向相同:

N/C,方向向左;

N/C,方向向左;

合场强:E=E1+E2=8.1+3.6=11.7N/C,方向向左.

(2)要使Q3平衡,应将它放在合场强等于0的位置,设Q 3 到Q 1 的距离是r1,到Q 2的距离是r2,则:

r1=r2+2

解得:r2=4m

即Q 3 到Q2 的右侧距离4m处.

答:(1)Q1、Q2连线中点的场强是11.7N/C,方向向左;

(2)若放入第三个电荷Q3,要使Q3平衡,应将它放到Q2 的右侧距离4m处.

解析

解:(1)根据点电荷的电场强度,可得,由于两点电荷是异种,所以这两点电荷在中点处的电场强度方向相同:

N/C,方向向左;

N/C,方向向左;

合场强:E=E1+E2=8.1+3.6=11.7N/C,方向向左.

(2)要使Q3平衡,应将它放在合场强等于0的位置,设Q 3 到Q 1 的距离是r1,到Q 2的距离是r2,则:

r1=r2+2

解得:r2=4m

即Q 3 到Q2 的右侧距离4m处.

答:(1)Q1、Q2连线中点的场强是11.7N/C,方向向左;

(2)若放入第三个电荷Q3,要使Q3平衡,应将它放到Q2 的右侧距离4m处.

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简答题

真空中有两个相距0.1m,带电量相等的点电荷,它们之间的静电力的大小为3.6×10-4N,求每个电荷的带电量是元电荷的多少倍?

正确答案

解:根据库仑定律可得:

F=k

所以:q===2×10-8C,

点电荷所带电荷量是元电荷的倍数为:

n===1.25×1011

答:每个点电荷所带电荷量是元电荷的1.25×1011倍.

解析

解:根据库仑定律可得:

F=k

所以:q===2×10-8C,

点电荷所带电荷量是元电荷的倍数为:

n===1.25×1011

答:每个点电荷所带电荷量是元电荷的1.25×1011倍.

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简答题

“真空中两个静止点电荷相距10cm,它们之间相互作用力大小为9×10-4 N.当它们合在一起时,成为一个带电荷量为3×108 C的点电荷,问原来两电荷的带电荷量各为多少?”某同学求解如下:

根据电荷守恒定律:

q1+q2=3×10-8c①

根据库仑定律:q112=F=×9×10-4c2=1×10-15c2=b,

所以q2=,代入①式得:

q12-aq1+b=0

解得:

q1=(a±=(3×10-8±)c

根号中的数值小于0,经检查,运算无误.试指出求解过程中的问题并给出正确的答案.

正确答案

解:由于题中仅给出相互作用力的大小,该同学是把两个电荷当成同种电荷去求解,最终无解,

两点电荷也有可能是异种电荷,按电荷异号计算.

由q1-q2=3×10-8C=a,q1q2=1×10-15C2=b

得    q12-aq1-b=0                                 

由此解得:q1=5×10-8C                                 

    q2=2×10-8C                

答:两电荷是异种电荷,两电荷的带电量大小分别为:q1=5×10-8C,q2=2×10-8C

解析

解:由于题中仅给出相互作用力的大小,该同学是把两个电荷当成同种电荷去求解,最终无解,

两点电荷也有可能是异种电荷,按电荷异号计算.

由q1-q2=3×10-8C=a,q1q2=1×10-15C2=b

得    q12-aq1-b=0                                 

由此解得:q1=5×10-8C                                 

    q2=2×10-8C                

答:两电荷是异种电荷,两电荷的带电量大小分别为:q1=5×10-8C,q2=2×10-8C

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简答题

在真空中有两个点电荷,一个带正电,另一个带负电,电荷量大小均为Q=2×10-4C,它们之间的距离r=2m.静电力常量k=9.0×109N•m2/C2

(1)问这两个点电荷之间的静电力是引力还是斥力?

(2)求这两个点电荷之间的静电力大小F?

正确答案

解:(1)由于两个电荷是异种电荷,因此这两个点电荷之间的静电力是吸引力.

(2)根据库仑定律有:F=k,代入数据得:F=9.0×109×N=90N.

答:(1)这两个点电荷之间的静电力是吸引力.

(2)这两个点电荷之间的静电力大小为90N.

解析

解:(1)由于两个电荷是异种电荷,因此这两个点电荷之间的静电力是吸引力.

(2)根据库仑定律有:F=k,代入数据得:F=9.0×109×N=90N.

答:(1)这两个点电荷之间的静电力是吸引力.

(2)这两个点电荷之间的静电力大小为90N.

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