4.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上沿一直線等距離排列三個小球A、B、C,三個質(zhì)量均為m,相距均為L,若三球均帶電,且qA=+10q,qB=+q,為保證三球間距不發(fā)生變化,將一水平向右的恒力F作用與C球,使三者一起向右勻速運動,求:
(1)F的大小;
(2)C球的電性和電荷量.

分析 A球向右加速,合力向右,B球?qū)球是向左的靜電力,故C球?qū)ζ錇槲,故C球帶負(fù)電;
把A、B、C三者作為整體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律列式求解.分別以A、B為研究對象,運用靜電力公式結(jié)合牛頓第二定律列式后聯(lián)立求解即可.

解答 解:A球向右加速,合力向右,B球?qū)球是向左的靜電力,故C球?qū)ζ錇槲,故C球帶負(fù)電;
設(shè)加速度為a,
由牛頓第二定律:對A:$\frac{k{q}_{c}{q}_{A}}{(2L)^{2}}-k\frac{{q}_{B}{q}_{A}}{{L}^{2}}=ma$;
對B:$k\frac{{q}_{c}{q}_{B}}{{L}^{2}}+k\frac{{q}_{B}{q}_{A}}{{L}^{2}}=ma$,
解得:qC=$\frac{40}{3}q$,a=$\frac{70k{q}^{2}}{3m{L}^{2}}$
對整體,根據(jù)牛頓第二定律,有:F=3ma,
所以:F=$\frac{70k{q}^{2}}{{L}^{2}}$
答:(1)F的大小$\frac{70k{q}^{2}}{{L}^{2}}$;
(2)C球帶負(fù)電和電荷量$\frac{40}{3}q$.

點評 本題關(guān)鍵靈活地選擇研究對象,多次根據(jù)牛頓第二定律列式,最后聯(lián)立求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖所示,將長為L的金屬導(dǎo)線彎成一正方形,導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個極板,磁場垂直環(huán)面向里,磁感應(yīng)強度以B=B0-Kt(K>0)隨時間變化,t=0時,P板電勢低于Q電勢.兩板間的距離非常小,經(jīng)足夠長時間t后,關(guān)于電容器P板的判斷正確是( 。
A.P板電勢低于Q電勢B.電荷量在減少
C.帶正電,電荷量是$\frac{K{L}^{2}C}{16}$D.帶正電,電荷量是$\frac{K{L}^{2}C}{32}$

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.如圖所示,固定的半球殼由兩種材料做成,左側(cè)是由粗糙材料做成的,右側(cè)是光滑的,O為球心,兩個質(zhì)量相同的物體(可視為質(zhì)點)靜止在同一高度上的A、B兩處.A處物體受到的摩擦力為F1,對球面的壓力是N1;用水平力F2推著B處物體,使物體恰好靜止,物體對球面的壓力為N2.兩物體與球心連線和豎直方向的夾角均為θ,則( 。
A.F1:F2=cos2θ:1B.F1:F2=cos θ:1C.N1:N2=cos2θ:1D.N1:N2=cos θ:1

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.如圖所示,在傾角為θ的固定光滑斜面上,質(zhì)量為m的物體受外力F1和F2的作用,F(xiàn)1方向水平向右,F(xiàn)2方向豎直向上.若物體靜止在斜面上,則下列關(guān)系正確的是( 。
A.F1sinθ+F2cosθ=mgsinθ,F(xiàn)2≤mgB.F1cosθ+F2sinθ=mgsinθ,F(xiàn)2≤mg
C.F1sinθ-F2cosθ=mgsinθ,F(xiàn)2≤mgD.F1cosθ-F2sinθ=mgsinθ,F(xiàn)2≤mg

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19.如圖所示,輕桿左端插在豎直墻內(nèi)固定,右端安有光滑輕滑輪.細(xì)繩的上端固定在豎直墻上,下端跨過滑輪與重G的物體相連.整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).已知桿處于水平位置,細(xì)繩的上段跟桿成α=30°角.關(guān)于細(xì)繩對滑輪的壓力F,下列說法中正確的是( 。
A.F的方向沿桿向左B.F的方向豎直向下C.F的大小等于GD.F一定大于G

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.據(jù)報道,我國將于2016年擇機發(fā)射“天宮二號”,并計劃于2020年發(fā)射“火星探測器”.設(shè)“天宮二號”繞地球做圓周運動的半徑為r1、周期為T1;“火星探測器”繞火星做圓周運動的半徑為r2、周期為T2,萬有引力常量為G.下列說法正確的是(  )
A.“天宮二號”和“火星探測器”的向心加速度大小之比為$\frac{{r}_{1}{T}_{2}^{2}}{{r}_{2}{T}_{1}^{2}}$
B.地球與火星的質(zhì)量之比為$\frac{{r}_{1}^{2}{T}_{2}^{2}}{{r}_{2}^{2}{T}_{1}^{2}}$
C.地球與火星的平均密度之比為$\frac{{T}_{2}^{2}}{{T}_{1}^{2}}$
D.$\frac{{r}_{1}^{3}}{{T}_{1}^{2}}=\frac{{r}_{2}^{3}}{{T}_{2}^{2}}$

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16.如圖所示,水平面內(nèi)的正方形ABCD的邊長為a,其四個頂點上各有一電荷量為Q的正電荷,P點在正方形中心點O的正上方,距O點高$\frac{\sqrt{2}}{2}$a,則P點處電場強度大小為( 。
A.$\frac{2\sqrt{2}kQ}{{a}^{2}}$B.$\frac{\sqrt{2}kQ}{{a}^{2}}$C.$\frac{2kQ}{{a}^{2}}$D.$\frac{4kQ}{{a}^{2}}$

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.如圖所示,豎直光滑桿固定不動,套在桿上的輕質(zhì)彈簧下端固定,將套在桿上的滑塊向下壓縮彈簧至離地高度h=0.40m處,滑塊與彈簧不拴接.現(xiàn)由靜止釋放滑塊,通過傳感器測量出滑塊的速度和離地高度h,計算出滑塊的動能EK,并作出滑塊的EK-h圖象,其中高度從0.80m上升到1.40m范圍內(nèi)圖象為直線,其余部分為曲線.若以地面為重力勢能的零勢能面,取g=10m/s2,則結(jié)合圖象可知( 。
A.滑塊的質(zhì)量為1.00 kg
B.彈簧原長為0.72 m
C.彈簧最大彈性勢能為10.00 J
D.滑塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能總和最小為3.60J

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖,O、P、Q三點不在一條直線上,OP<OQ,在O處有一正點電荷.若P、Q兩點的電場強度分別為EP、EQ,則( 。
A.EP<EQ,且方向相同B.EP>EQ,且方向相同
C.EP<EQ,且方向不同D.EP>EQ,且方向不同

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