题目
真空中两个点电荷Q1、Q2,距离为R,当Q1增大到2倍时,Q2减为原来的1/3,而距离增大到原来的3倍,电荷间的库仑力变为原来的( )A.49 倍B.427 倍C.827 倍D.227 倍
真空中两个点电荷Q1、Q2,距离为R,当Q1增大到2倍时,Q2减为原来的1/3,而距离增大到原来的3倍,电荷间的库仑力变为原来的( )
- A.
倍4 9 - B.
倍4 27 - C.
倍8 27 - D.
倍2 27
题目解答
答案
【解答】解:开始时,两个电荷之间的库仑力:F1=
后来时两个点电荷之间的库仑力:F2=
=
•
=
F1.所以选项D正确.
故选:D
| kQ1Q2 |
| r2 |
后来时两个点电荷之间的库仑力:F2=
k2Q1•
| ||
| (3r)2 |
| 2 |
| 27 |
| kQ1Q2 |
| r2 |
| 2 |
| 27 |
故选:D
解析
考查要点:本题主要考查库仑定律的应用,重点在于理解电荷量和距离变化对库仑力的影响。
解题核心思路:
库仑力公式为 $F = k \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$,其中 $k$ 为常数。题目中三个变量($Q_1$、$Q_2$、$r$)均发生变化,需分别分析各变量变化对力的倍数影响,最后综合计算总变化倍数。
破题关键点:
- 电荷量变化:$Q_1$ 增大到原来的 2 倍,$Q_2$ 减小到原来的 $\frac{1}{3}$,两者乘积变化倍数为 $2 \times \frac{1}{3} = \frac{2}{3}$。
- 距离变化:距离增大到原来的 3 倍,分母 $r^2$ 的变化倍数为 $3^2 = 9$。
- 综合计算:将分子和分母的变化倍数相乘,得到总变化倍数为 $\frac{2}{3} \div 9 = \frac{2}{27}$。
根据库仑定律,初始库仑力为:
$F_1 = k \frac{Q_1 Q_2}{R^2}$
变化后:
- $Q_1$ 变为 $2Q_1$,$Q_2$ 变为 $\frac{Q_2}{3}$,距离变为 $3R$。
- 新的库仑力为:
$F_2 = k \frac{(2Q_1) \cdot \left(\frac{Q_2}{3}\right)}{(3R)^2} = k \frac{\frac{2}{3} Q_1 Q_2}{9R^2}$
倍数关系:
$\frac{F_2}{F_1} = \frac{\frac{2}{3} Q_1 Q_2 / 9R^2}{Q_1 Q_2 / R^2} = \frac{2}{3 \times 9} = \frac{2}{27}$
因此,库仑力变为原来的 $\frac{2}{27}$ 倍,对应选项 D。