《两球接触后分开库仑力的计算》两球接触后分开库仑力的计算 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《两球接触后分开库仑力的计算》两球接触后分开库仑力的计算

1单选题

a,b是两个带等量同种电荷的小球(视为点电荷).相距R,它们间的静电力为F.现用一不带电的同样的金属球c先与a接触,再与b接触,然后移去c,则移去c后(  )

A
a球带电量是原来的$\frac {1}{2}$
B
b球带电量是原来的$\frac {1}{2}$
C
a、b间的静电力是$\frac {F}{2}$
D
a、b间的静电力是$\frac {F}{4}$

题目答案

A

答案解析

分析:

当两个完全相同的金属小球相接触时,若是同种电荷则是平均分配;若是异种电荷则是先中和再平均分配.当在真空中两个点电荷,其间的库仑力与两点电荷的电量乘积成正比,与间距的平方成反比.

解答:

解:A、根据题意设a、b原来带电量为Q,当用一不带电的同样的金属球c先与a接触,此时ac带等量同种电荷为$\frac {Q}{2}$,故A正确.

B、c再与b接触,此时总电荷量均分,带电量为$\frac {$\frac {Q}{2}$+Q}{2}$=$\frac {3}{4}$Q,故B错误.

CD、原来ab间的库仑力F=k$\frac {Q}{r}$,现在F′=k$\frac {$\frac {Q}{2}$×$\frac {3}{4}$Q}{r}$=$\frac {3}{8}$k$\frac {Q}{r}$=$\frac {3}{8}$F,故CD均错误.

故选:A.

点评:

由库仑定律可知,在真空是必须确保电荷量不变,且电荷间距要大是能将带电量看成点来处理.

2单选题

两个大小材质完全相同的金属小球a、b,带电量分别为+3q和-q,两小球接触后分开,小球带电量为(  )

A
a为+3q,b为-q
B
a为+q,b为+3q
C
a为+2q,b为-2q
D
a为+q,b为+q

题目答案

D

答案解析

分析:

电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程中,电荷的总量保存不变

解答:

解:完全相同的金属球,接触时先中和再平分,所以每个球带电$\frac {3q-q}{2}$=q.

故选:D

点评:

本题是基础的题目,考查的就是学生对电荷守恒定律的掌握的情况,比较简单.

3多选题

(多选)两个相同的金属小球带的电荷量之比为1:7,相距为r(r远大于小球半径),两球相互接触后再放回原来的位置,则它们间的库仑力可能为原来的(  )

A
$\frac {4}{7}$
B
$\frac {3}{7}$
C
$\frac {9}{7}$
D
$\frac {16}{7}$

题目答案

CD

答案解析

分析:

两电荷间存在库仑力,其大小可由库仑定律求出.当两电荷相互接触后再放回原处,电荷量可能相互中和后平分,也可能相加再平分,所以库仑力的变化是由电荷量变化导致的.

解答:

解:由库仑定律可得:F=k$\frac {Qq}{r}$得,

当两相同金属小球带同种电荷时,两者相互接触后再放回原来的位置上,它们的电荷量变为4:4,所以库仑力是原来的16:7.

当两相同金属小球带异种电荷时,两者相互接触后再放回原来的位置上,它们的电荷量是先中和后平分,电量变为3:3,所以库仑力是原来的9:7.故CD正确,AB错误.

故选:CD.

点评:

解决本题的关键掌握库仑定律的公式,注意两个金属小球可能带同种电荷,可能带异种电荷.

4单选题

在真空中有两个完全相同的金属带电小球(视为点电荷),带电荷分别为-q$_1$和+q$_2$,其相互作用力大小为F,今将两小球接触一下再放回原处,这时相互作用力大小为$\frac {F}{3}$,则两球原来带电荷量大小的关系是(  )

A
q$_1$:q$_2$=1:1
B
q$_1$:q$_2$=2:3
C
q$_1$:q$_2$=3:1
D
q$_1$:q$_2$=4:1

题目答案

C

答案解析

分析:

库仑定律可得出两球在接触前后的库仑力表达式,则根据电量的变化可得出接触后的作用力与原来作用力的关系.

解答:

解:根据库伦定律得:

接触前,两球作用力大小为:F=K$\frac {q$_1$×q$_2$}{r}$ ①

接触后:$_1$=$_2$=$\frac {q$_1$-q$_2$}{2}$或者$_1$=$_2$=$\frac {q$_2$-q$_1$}{2}$ ②

F′=$\frac {F}{3}$=K$\frac {$_1$$_2$}{r}$ ③

联立①②③解得:q$_1$:q$_2$=3:1或者q$_1$:q$_2$=1:3,故ABD错误,C正确.

故选C.

点评:

对于完全相同的带电体,若带异种电荷,接触后则先中和再平分,若带同种电荷则将总电量平分.

5多选题

(多选)真空中有两个相同的带电金属小球A和B,相距为r,带电量分别为q和2q,它们之间相互作用力的大小为F.有一个不带电的相同金属球C,当C跟A、B小球各接触一次后拿开,再将A、B间距离变为2r,那么A、B间的作用力的大小可为(  )

A
$\frac {5F}{64}$
B
0
C
$\frac {5F}{82}$
D
$\frac {5F}{16}$

题目答案

AB

答案解析

分析:

完全相同的带电金属球相碰时,总电量平分.分两种情况:第一情况,C先与A接触再与B接触;第二情况,C先与B接触再与A接触,分别求出A、B两球的带电量,再由库仑定律研究后来A、B间的作用力的大小可能值.

解答:

解:(1)若AB两球带同种电荷,则有:

若C先与A接触再与B接触,A的带电量为$\frac {q}{2}$,B的带电量为$\frac {$\frac {q}{2}$+2q}{2}$=$\frac {5q}{4}$

根据库仑定律得:

C与A、B接触前:F=2$\frac {kq}{r}$

C与A、B接触后:F$_1$═$\frac {k$\frac {q}{2}$•$\frac {5q}{4}$}{(2r)}$=$\frac {5kq}{32r}$ 则有F$_1$=$\frac {5}{64}$F

若C先与B接触再与A接触,B的带电量为q,A的带电量为q,则库仑力变为$\frac {F}{8}$.

(2)若AB两球带异种电荷,则有:

若C先与A接触再与B接触,A的带电量为-$\frac {q}{2}$,B的带电量为$\frac {-$\frac {q}{2}$+2q}{2}$=$\frac {3q}{4}$

根据库仑定律得:

C与A、B接触前:F=2$\frac {kq}{r}$

C与A、B接触后:F$_1$=$\frac {3F}{64}$

若C先与B接触再与A接触,B的带电量为q,A的带电量为0,则库仑力变为0,故AB正确,CD错误;

故选AB

点评:

本题是库仑定律的应用问题,关键确定小球接触后的电量,基本题,只要细心,定会正确解答.

6单选题

真空中有两个相同的带电金属小球A和B,相距为r,带电量分别为q和8q,它们之间作用力的大小为F,有一个不带电的金属球C,大小跟A、B相同,用C跟A、B两小球反复接触后移开,此时A、B间的作用力大小为(  )

A
$\frac {F}{8}$
B
$\frac {3F}{8}$
C
$\frac {7F}{8}$
D
$\frac {9F}{8}$

题目答案

D

答案解析

分析:

理解库仑定律的内容,知道带电体相互接触后移开,同种电荷电量平分,异种电荷电量先中和再平分,然后根据各种情况列库仑定律方程,然后两式比较即可正确求解.

解答:

解:用C跟A、B两小球反复接触后移开,则A的带电量与 B的带电量相等,均为$\frac {q+8q}{3}$=3q

根据库仑定律得:

C与A、B接触前:F=$\frac {k8q}{r}$

C与A、B接触后:F$_1$=$\frac {k9q}{r}$,

因此这两个力之比为F:F$_1$=8:9,所以A、B间的作用力大小为F$_1$=$\frac {9}{8}$F

故选D

点评:

要清楚带电体相互接触后移开,同种电荷电量平分,异种电荷电量先中和再平分,根据库仑定律的内容,找出变化量和不变量熟练应用库仑定律即可求题.本题注意是它们之间反复接触,因此三个小球平分总电量.