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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
如图所示质量为$3m$、电荷量为$q$的带电小球$A$用绝缘细线悬挂于$O$点,带有电荷量为$Q$的小球$B$固定在$O$点正下方绝缘柱上。其中$O$点与小球$A$的间距为$l$。$O$点与小球 $B$的间距为$\sqrt{3}l$,当小球$A$平衡时,悬线与竖直方向夹角$\theta=30^\circ $,带电小球$A$、$B$均可视为点电荷,静电力常量为$k$,则$(\qquad)$
$A$、$B$间库仑力大小$F=\\dfrac{kq^{2}}{2l^{2}}$
","$A$、$B$间库仑力$F=\\dfrac{\\sqrt{3}mg}{3}$
","小球$B$的带电量为$\\dfrac{\\sqrt{3}mgl^{2}}{3kq}$
","细线拉力大小$F_{\\text{T}}=\\sqrt{3}mg$
"]$\rm D$.$A$的受力如图所示
几何三角形$OAB$与力三角形相似,由对应边成比例$\dfrac{F_{\text{T}}}{3mg}=\dfrac{l}{\sqrt{3}l}$
解得$F_{\text{T}}=\sqrt{3}mg$
故$\rm D$正确;
$\rm ABC$.由余弦定律得$AB=\sqrt{l^{2}+{(\sqrt{3}l)}^{2}-2\sqrt{3}l^{2}\cos 30{^\circ}}=l$
几何三角形$OAB$与力三角形相似,由对应边成比例$\dfrac{F_{\text{T}}}{F}=\dfrac{l}{AB}$
可得$F_{\rm T}=F=k\dfrac{Qq}{l^{2}}$
解得$Q=\dfrac{\sqrt{3}mgl^{2}}{kq}$
故$\rm ABC$错误。
故选:$\rm D$。
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