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,$a$$b$是两个带有同种电荷的小球,现用两根绝缘细线将它们悬挂于真空中同一点,已知两球静止时,它们离水平地面的高度相等,线与竖直方向的夹角分别为$\alpha$$\beta$,且$\alpha\lt\beta$,现有以下判断,其中正确的是$(\qquad)$

["

$a$球的质量一定大于$b$球的质量

","

$a$球的电荷量一定大于$b$球的电荷量

","

若同时剪断细线,则$a$$b$两球构成的系统在下落过程中机械能守恒

","

若同时剪断细线,则$a$$b$两球在相同时刻相对地面的高度相同

"]
[["AD"]]

$\rm A$.对小球受力分析,重力、库仑力与拉力,两者的库仑力大小相等,方向相反,根据平衡条件有:$m_{a}g=\dfrac{F}{\tan\alpha}$

$m_{b}g=\dfrac{F}{\tan\beta}$

由于$\beta\gt \alpha$,所以$m_{a}\gt m_{b}$,故$\rm A$正确。

$\rm B$.两者的库仑力大小相等,方向相反,但$a$球的电荷量和$b$球的电量大小无法判断,故$\rm B$错误;

$\rm C$.若同时剪断细线,则$a$$b$两球构成的系统在下落过程中,除重力做功外,还有库仑力做功,导致系统机械能不守恒,故$\rm C$错误。

$\rm D$.竖直方向上做自由落体运动,根据运动的独立性可知,$a$$b$两球在相同时刻相对地面的高度相同,故$\rm D$正确。

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