关于点电荷周围电势大小的公式为U=kQ/r,式中常量k>0,Q为点电荷所带的电量,r为电场中某点距点电荷的距离.如图所示,两个带电量均为+q的小球B、C,由一根长为L的绝缘细杆连

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 库仑定律/2022-11-28 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

关于点电荷周围电势大小的公式为U=kQ/r,式中常量k>0,Q为点电荷所带的电量,r为电场中某点距点电荷的距离.如图所示,两个带电量均为+q的小球B、C,由一根长为L的绝缘细杆连接,并被一根轻质绝缘细线静止地悬挂在固定的小球A上,C球离地的竖直高度也为L.开始时小球A不带电,此时细线内的张力为T0;当小球A带Q1的电量时,细线内的张力减小为T1;当小球A带Q2的电量时,细线内的张力大于T0
(1)分别指出小球A带Q1、Q2的电荷时电量的正负;
(2)求小球A分别带Q1、Q2的电荷时,两小球B、C整体受到小球A的库仑力F1与F2大小之比;
(3)当小球A带Q3的电量时细线恰好断裂,在此瞬间B、C两带电小球的加速度大小为a,求Q3
(4)在小球A带Q3(视为已知)电量情况下,若B球最初离A球的距离为L,在细线断裂到C球着地的过程中,小球A的电场力对B、C两小球整体做功为多少?(设B、C两小球在运动过程中没有发生转动)
魔方格

◎ 答案

(1)对B、C整体分析,当小球A带Q1的电量时,细线内的张力减小为T1
根据平衡条件得小球A带Q1电荷时电量为负,
当小球A带Q2的电量时,细线内的张力大于T0.根据平衡条件得小球A带Q2电荷时电量为正.                       
(2)根据库仑定律得
F1=
kQ1q
r2B
+
kQ1q
r2C

F2=
kQ2q
r2B
+
kQ2q
r2C

F1
F2
=
Q1
Q2
.                                               
(3)细线断裂时(加速)
根据牛顿第二定律得:
GBC+F3=mBCa┅①,
球A不带电时(平衡)
根据平衡条件得:
GBC=T0┅②,
由①、②式,可得F3=
T0a
g
-T0┅③.
运用(2)的结论,得
T0-T1
F3
=
Q1
Q3
┅④,
再利用③、④式,得
Q3=
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