题目内容
【题目】如图所示,把质量为0.2 g的带电小球A用丝线吊起,若将带电荷量为4 ×10-8 C的带正电小球B靠近它,当两小球在同一高度且相距3 cm时,丝线与竖直方向的夹角为45°。g取10 m/s2,小球A,B均可视为点电荷,静电力常量k= 9 ×109N.m2 .C-2。则:
(1)此时小球B受到的库仑力的大小为多少;
(2)小球A带何种电荷;
(3)小球A所带的电荷量的绝对值是多少。
【答案】(1)2×10-3N (2)负电 (3)5×10-9C
【解析】
(1)根据题给条件,可知小球A处于平衡状态 ,分析小球A受力情况如图所示:小球A受重力mg、丝线的拉力FT、小球B对小球A的库仑力F;因三个力的合力为零,所以
F = mgtan 45° = 0.2 ×10-3×10×1 N=2×10 -3N
(2)因小球A与小球B相互吸引,小球B带正电,故小球带负电;
(3)小球A,B相互吸引,其作用力大小为
所以
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【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0 (cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:______,________;
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象______;
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_______N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=______N/m.