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

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$x$轴。在乙沿$x$轴加速下滑过程中,其动能$E_{k}$和机械能$E$随位置$x$变化的图像,可能正确的是$(\qquad)$

["

","

","

","

"]
[["D"]]

$\rm AB$.设两个带电小球间距为$r$,由动能定理可知$(mg\sin\theta-k\dfrac{q_{甲}q_{乙}}{r^{2}})x=E_{\text{k}}$

$E_{k}-x$图像的斜率表示合外力,则$F_{合}=mg\sin\theta-k\dfrac{q_{甲}q_{乙}}{r^{2}}$

所以在乙沿$x$轴加速下滑过程中,两个带电小球间距为$r$逐渐减小,合外力沿斜面向下逐渐减小,则斜率逐渐减小,故$AB$不符合题意;

$\rm CD$.由$E-x$图像的斜率表示库仑力,则$k_{斜}=k\dfrac{q_{甲}q_{乙}}{r^{2}}$

所以在乙沿$x$轴加速下滑过程中,库仑力逐渐增大,$E − x$图像的斜率逐渐增大,故$C$不符合题意,$D$符合题意。

故选:$\rm D$

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、、为大小相同的导体小球,、所带电荷量均为,所带电荷量为。、均放置在光滑绝缘水平面上,固定在点,与绝缘轻弹簧端相连,弹簧另一端固定,此时静止在平衡位置点,如图所示,将较远处的移近,先与接触,然后与接触,再移回较远处,在此过程中,一直保持不变的是 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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