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

如图所示,甲、乙两小球带电量的绝对值均为$q$,甲用绝缘支架固定,质量为$m$的乙用轻质绝缘细线悬挂在横杆上,当两球处于静止状态时,两球心等高,两球心的连线,悬点与两球心的连线构成等边三角形。已知静电力常量为$k$,重力加速度为$g$,两球均视为质点和点电荷,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

两球均带正电

","

甲的质量为$\\sqrt{3}m$

","

细线的拉力为$\\sqrt{3}mg$

","

细线的长度为$q\\sqrt{\\dfrac{\\sqrt{3}k}{mg}}$

"]
[["D"]]

$\rm A$.通过受力分析可知,两球之间的相互作用力为斥力,所以两球带同种电荷,可均带正电,也可均带负电,$\rm A$错误;

$\rm B$.被绝缘支架固定,虽处于受力平衡状态,因支架对甲的作用力未知,故无法求出甲的质量,$\rm B$错误;

$\rm C$.对乙受力分析,由三力平衡的矢量三角形可得$\dfrac{mg}{T}=\sin 60{^\circ}$$\dfrac{F_{斥}}{mg}=\tan 30{^\circ}$

解得$T=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}mg$$F_{斥}=\dfrac{\sqrt{3}mg}{3}$

$\rm C$错误;

$\rm D$.由$F_{斥}=\dfrac{kq^{2}}{L^{2}}=\dfrac{\sqrt{3}mg}{3}$

解得两球心间的距离$L=q\sqrt{\dfrac{\sqrt{3}k}{mg}}$

则细线的长度为$L=q\sqrt{\dfrac{\sqrt{3}k}{mg}}$

$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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