高中 | 库仑定律的计算与应用 题目答案及解析

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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

$X$$Y$$Z$为大小相同的导体小球,$X$$Y$所带电荷量均为$q$$Z$所带电荷量为$-5q$$X$$Y$均放置在光滑绝缘水平面上,$Y$固定在$P$点,$X$与绝缘轻弹簧端相连,弹簧另一端固定,此时$X$静止在平衡位置$O$点,如图所示,将较远处的$Z$移近,先与$X$接触,然后与$Y$接触,再移回较远处,在此过程中,一直保持不变的是$(\qquad)$

["

$X$的平衡位置

","

$Z$的电荷种类

","

$Y$$X$的库仑力方向

","

$X$$Y$系统的电势能

"]
[["B"]]

$X$$Y$两带电小球相距为$r$,开始时,$X$$Y$间的库仑斥力大小为$F=k\dfrac{q^{2}}{r^{2}}$

$X$受到的库仑力方向水平向左,由于$X$静止在平衡位置$O$点,则弹簧的弹力大小为$F=k\dfrac{q^{2}}{r^{2}}$,方向水平向右,将$Z$$X$接触时,根据电荷分配原理可知,此时$q_{X}'=q_{Z}'=-2q$

此时$X$$Y$间的库仑力大小为$F'=k\dfrac{2q^{2}}{r^{2}}$

大小发生了变化,$X$受到的库仑力方向为水平向右,$X$的平衡位置发生了变化,$X$$Y$系统的电势能发生了变化;当$Z$再与$Y$接触时,根据电荷分配原理可知,此时${q_{\text{Y}}}{'}={q_{\text{Z}}}{''}=- \dfrac{q}{2}$

整个过程中$Z$始终为负电荷保持不变。

故选:$\rm B$

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如图,一带正电小球甲固定在光滑绝缘斜面上,另一带正电小球乙在斜面上由静止释放。以释放点为原点,沿斜面向下为正方向建立轴。在乙沿轴加速下滑过程中,其动能和机械能随位置变化的图像,可能正确的是 光滑绝缘水平面上有三个带电小球(均可视为点电荷)、、,三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下保持静止状态。若、之间的距离小于、之间的距离。则以下说法正确的是 如图所示,在点用三根等长的绝缘细线分别悬挂、、三个带电小球,三个小球的质量均为,稳定后构成正四面体,、、处于同一水平面,不计小球的大小,重力加速度为,则下列说法正确的是 如图所示,竖直平面内足够长的光滑绝缘直杆与水平面的夹角,直杆的底端固定一电荷量为的带正电小球,、、为杆上的三点。现将套在绝缘杆上有孔的带正电物块从直杆上的点由静止释放。物块上滑到点时速度达到最大,上滑到点时速度恰好变为零。已知带电物块的质量为、电荷量为,、两点间的距离为,静电力常量为,不计空气阻力,重力加速度大小为,带电体均可视为点电荷。则点到直杆底端的距离和、两点间的电势差分别为 如图所示,电荷量均为的正点电荷、在同一水平线上;为与、连线在同一水平面的垂直平分线,悬点位于、连线中点正上方。另有一个质量为、电荷量为的带电小球(可视为质点),用长为的绝缘轻细线悬挂于点。现在把小球拉起到点,使细线水平且与、处于同一竖直面内,由静止释放后,小球运动到线上的点时刚好速度为零,此时细线与竖直方向的夹角。已知重力加速度为,静电力常量为,不计空气阻力,试求: 如图所示,在光滑绝缘水平面的点正上方点固定了一电荷量为的正点电荷,在水平面上的点,由静止释放质量为、电荷量为的带负电小球,小球经过点时速度为,图中,则在正点电荷形成的电场中
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