AP物理1:电学

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例子问题

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例子问题1:点电荷间的电场

两个点电荷,每一个都带+1C的电荷,相距2米。如果它们之间的距离增加了一倍,它们之间的力通过什么因素改变?

可能的答案:

电荷之间的力保持不变

正确答案:

解释

在这个问题上,知道如何有效地筛选问题陈述并只选择你需要的信息将会非常有帮助。我们得到了一堆值,但只需要知道一件事,就是两个电荷之间的距离是原来的两倍。

库仑定律如下:

我们可以为初始和最终的场景重写这个:

我们可以用一个等式除以另一个等式来建立一个比率:

我们知道最终半径是初值的两倍,也就是:

把这个代入我们得到:

对最终的力重新调整,我们得到:

例子问题1:点电荷间的电场

作用在点电荷上的力是多少的一个点电荷这是位于走?

可能的答案:

正确答案:

解释

用库仑定律。

代入已知值并求解。

注意,电作用力的正值对应于斥力。这应该是有道理的,因为两个粒子上的电荷是相同的符号(正的)。

示例问题3:点电荷间的电场

如果我们有两个电荷,而且,这是另外,施加的力是什么通过如果我们知道这个有…的责任而且有…的责任?

可能的答案:

正确答案:

解释

用库仑定律。

注意,两个符号相同的电荷(都是正的或都是负的)之间的电作用力是正的。这表示斥力。

示例问题4:点电荷间的电场

测定相距3nm的两个质子之间的电作用力大小。还要确定这个力是吸引的还是排斥的。

可能的答案:

;有吸引力的

;令人厌恶的

;令人厌恶的

;令人厌恶的

正确答案:

;令人厌恶的

解释

回想一下,库仑定律告诉我们,两个点电荷之间的力的大小为:

在这里,是两个粒子之间的力,这两个粒子的电荷,和是两个电荷之间的距离。在我们的例子中,而且它们是相同的,因为每一个都是质子的电荷,分别为:,

因此,代入已知值并求解。

要确定这个力是吸引的还是排斥的,我们只需要检查电荷的符号。由于两个质子的电荷符号(正电荷)相同,它们会相互排斥。

示例问题5:点电荷间的电场

原子量的点电荷是否位于距离量级点电荷0.01m的地方.点电荷之间的电作用力是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

用库仑定律求电荷间的电场:

示例问题6:点电荷间的电场

原子量的点电荷距离一个电荷相同的点电荷2nm。点电荷之间的电作用力是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

两个点电荷之间的电场力由库仑定律给出:

现在,代入给定的电荷(大小相同),给定的常数,以及电荷之间的距离(以米为单位),得到我们的答案:

示例问题7:点电荷间的电场

两个相距3m,电荷绝对值分别为1C和3C的带电金属之间的电场的大小是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

通过库仑定律,我们得到了求出电场大小的所有必要信息:

在哪里库仑常数是由而且分别是收费,和是电荷之间的距离。在我们的例子中:

示例问题8:点电荷间的电场

3负责

图中显示了三种收费。求出由于其他两个(大小和方向)作用在“顶部”电荷上的合力。让假设所有的电荷远离彼此。

是左下角的粒子,是最上面的粒子是右下方的粒子。注意轴。

可能的答案:

正确答案:

解释

解决静电构型库仑定律问题的方法是找出力的大小,然后根据已知的电荷分配一个方向。库仑定律为:

在哪里而且我们要找的两个粒子之间的力是和吗为电常数,为:

注意它们之间的距离而且是一样的而且.因为所有电荷的大小是相同的,这意味着力的大小(不是方向)是相同的。所以施加的力与所施加的力的大小相同吗

这些力量的草图如下所示:

部队

记住,总是有大小相等和方向相反的力对。我们只关心作用在上面的力最后一张图显示了作用在它上面的两个力而且.注意,矢量箭头长度相等(力的大小相等),方向不同。库仑力服从叠加定律,我们可以将它们相加。在此之前,我们先计算一下图中两种力的大小。

记住要把距离转换成米,把量值转换成库仑,这样单位就算出来了,不会有任何误差

红色矢量箭头和蓝色矢量箭头的大小都是.注意在下面的图表中,如果电荷的间距相等,就会形成一个等边三角形。

Forces2

这个角等于右边的每个向量与所画直线的夹角。为了将这些向量相加,我们需要将这些向量的分量分离为它们的x分量和y分量,并将各自的分量相加。这就是对称可以使问题变得简单的地方。由于粒子距离相等,电荷大小相等,这就导致力大小相等。通过检查可以看出,y分量必须相等且相反,因此可以抵消。

这意味着所作用的力的总大小就是x分量力的和。为了得到x分量,我们可以用角度的余弦。因为角度相等,大小相等,最终的答案是:

最终的答案是在正的x方向上,用正的答案和在x方向上表示。这个答案必须有一个大小和方向来描述作用在粒子上的合力。

示例问题9:点电荷间的电场

一摩尔电子的电荷是,称为法拉第常数。假设法拉第常数是,确定每摩尔施加的电作用力彼此间的电子的摩尔数,被隔开.假设电荷是静态的。利用库仑定律,假设摩尔电子像点电荷。

可能的答案:

正确答案:

解释

从库仑定律:

在哪里就是点电荷之间的距离,,而且是电子的电荷。在我们的例子中,

例子问题1:

Photo_1

如果,那么电荷2上合力的大小是多少?

可能的答案:

这些答案都没有

这些答案都没有

正确答案:

解释

首先让我们建立两个坐标轴。有在图中电荷3和2的右边在以2号电荷为原点的图中1号电荷和2号电荷以上。

科伦定律告诉我们点电荷之间的力是

加在电荷2上的合力可以通过加在电荷1上的电荷2上的力和加在电荷3上的电荷2上的力来确定。

由于电荷1和电荷2的极性相反,它们有一个吸引力;因此,电荷2受到一个指向电荷1的力方向)。通过使用科伦定律,我们可以确定这个力是

方向

由于电荷2和3的极性相同,它们有一个斥力;因此,电荷2受到一个远离电荷2的力(在方向)。利用科伦定律,我们可以确定这个力为:

方向

如果我们把这两种力首尾相接地画出来,我们可以得到合力:

照片

从这里,我们可以看到而且做一个直角三角形,对电荷2的合力是斜边。利用勾股定理,我们可以计算出合力的大小:

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