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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
如图所示,由长为$R$的直管$ab$和半径为$R$的半圆形弯管$bcd$、$def$组成的绝缘光滑管道固定于水平面内,管道间平滑连接。$bcd$圆心$O$点处固定一电荷量为$Q$($Q\gt 0$)的带电小球。另一个电荷量为$q$($q\gt 0$且$q\lt \lt Q$)的带电小球以一定初速度从$a$点进入管道,沿管道运动后从$f$点离开。忽略空气阻力。则$(\qquad)$
小球在$e$点所受库仑力大于在$b$点所受库仑力
","小球从$c$点到$e$点电势能先不变后减小
","小球过$f$点的动能等于过$d$点的动能
","小球过$b$点的速度大于过$a$点的速度
"]$\rm A$.小球所受库仑力$F=k\dfrac{Qq}{r^{2}}$
由于$re\gt rb$,则小球在$e$点所受库仑力小于在$b$点所受库仑力,故$\rm A$错误;
$\rm B$.点电荷在距其$r$处的电势为$\varphi=k\dfrac{Q}{r}$
由于$c$点到$d$点$r$不变,$d$点到$e$点$r$逐渐增大,则根据$E_{\rm p}=\varphi q$
可知小球从$c$点到$d$点电势能不变,从$d$点到$e$点电势能逐渐减小,故$\rm B$正确;
$\rm C$.由于$rf\gt rd$,根据选项$\rm B$可知,小球的电势能$E_{\rm p}d\gt E_{\rm p}f$,根据能量守恒可知,小球过$f$点的动能大于过$d$点的动能,故$\rm C$错误;
$\rm D$.由于$ra\gt rb$,根据选项$\rm B$可知,小球的电势能$E_{\rm p}b\gt E_{\rm p}a$,根据能量守恒可知,小球过$a$点的动能大于过$b$点的动能,则小球过$b$点的速度小于过$a$点的速度,故$\rm D$错误。
故选:$\rm B$。
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