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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
$X$、$Y$、$Z$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
","$Y$对$X$的库仑力方向
","$X$、$Y$系统的电势能
"]设$X$、$Y$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$Z$与$X$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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