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高中 | 库仑定律的计算与应用题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.2 库仑定律
库仑定律的计算与应用
如图所示,在光滑绝缘水平面的$P$点正上方$O$点固定了一电荷量为$Q$的正点电荷,在水平面上的$N$点,由静止释放质量为$m$、电荷量为$q$的带负电小球,小球经过$P$点时速度为$v$,图中$\theta =45{}^\circ $,则在正点电荷$Q$形成的电场中$(\qquad)$
带电小球从$N$点到$P$点做匀加速直线运动
","带电小球从$N$点到$P$点的过程中克服电场力做功为$\\dfrac{m{{v}^{2}}}{2}$
","$P$点电场强度大小是$N$点的$2$倍
","$NP$两点间的电势差为${{U}_{NP}}=\\dfrac{m{{v}^{2}}}{2q}$
"]$\rm A$.设$OP$距离为$h$,根据库伦定律及牛顿第二定律,小球在运动过程中沿水平方向有$k\dfrac{Qq}{{{\left( \dfrac{h}{\cos \theta } \right)}^{2}}}\sin \theta =ma$
解得$a=k\dfrac{Qq{{\cos }^{2}}\theta }{m{{h}^{2}}}\sin \theta $
由于带电小球在运动过程中,夹角$\theta$在不断减小,故带电小球的加速度的大小在不断变化,故$\rm A$错误;
$\rm B$.小球克服电场力做功,即电场力做负功。而小球在运动过程中,分析可知电场力做正功。故$\rm B$错误;
$\rm C$.设$OP$距离为$h$,根据点电荷场强公式,可得$P$点场强大小为${{E}_{P}}=k\dfrac{Q}{{{h}^{2}}}$
$N$点场强大小为${{E}_{N}}=k\dfrac{Q}{{{\left( \dfrac{h}{\cos 45{}^\circ } \right)}^{2}}}=E=k\dfrac{Q}{2{{h}^{2}}}$
故${{E}_{P}}=2{{E}_{N}}$
故$\rm C$正确;
$\rm D$.带电小球从$N$点运动到$P$点的过程中,由动能定理可得
$-q{{U}_{NP}}=\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
解得${{U}_{NP}}=-\dfrac{m{{v}^{2}}}{2q}$
故$\rm D$错误。
故选:$\rm C$。
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