题目内容

15.如图所示,真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q,放在光滑绝缘水平面上,A、B之间用绝缘的轻弹簧连接.当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0.若弹簧发生的均是弹性形变,则(  )
A.保持Q不变,将q变为2q,平衡时弹簧的伸长量等于2x0
B.保持q不变,将Q变为2Q,平衡时弹簧的伸长量小于2x0
C.保持Q不变,将q变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于x0
D.保持q不变,将Q变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于x0

分析 根据库仑定律及胡克定律列式分析,电荷量变化,库仑力变化,两球的距离变化,弹力变化,根据平衡条件列方程计算即可.

解答 解:设弹簧的劲度系数为K,原长为x.当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0,则有:
Kx0=k$\frac{Qq}{(x+{x}_{0})^{2}}$…①
A、保持Q不变,将q变为2q时,平衡时有:
Kx1=k$\frac{2Qq}{{(x+{x}_{1})}^{2}}$…②
由①②解得:x1<2x0,故A错误;
B、同理可以得到保持q不变,将Q变为2Q,平衡时弹簧的伸长量小于2x0,故B正确;
C、保持q不变,将Q变为-Q,如果缩短量等于x0,则静电力大于弹力,故会进一步吸引,故平衡时弹簧的缩短量大于x0,故C错误;
D、保持Q不变,将q变为-q,如果缩短量等于x0,则静电力大于弹力,故会进一步吸引,故平衡时弹簧的缩短量大于x0,故D错误.
故选:B

点评 本题主要考查了库仑定律及胡克定律的直接应用,要知道,电荷量变化后库仑力要变化,距离变化后弹簧弹力会变化.

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