Příklady otázek týkajících se Coulombovy síly

9 příkladů otázek týkajících se Coulombovy síly

1. Tři zátěže jsou uspořádány, jak je znázorněno na obrázku níže. Coulombova síla působící na náboj B je … (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10 ¹ N pro nabití C

B. 09 x 10 ¹ N k nabití A

C. 18 x 10 ^{^1} N pro nabití C

D. 18 x 10⁻¹ ^N k nabití A

E. 36 x 10⁻¹ ^N pro nabití C

Diskuse

Je známo, že :

q _A = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ C = ^10⁻⁶ Coulombů

q _B = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ = ^10⁻⁶ Coulombů

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulombů

r _AB = 0,1 metru = ^10⁻¹ metrů

r _BC = 0,1 metru = ^10⁻¹ metrů

k = 9 × ^10⁻⁹ Nm² C ^{− 2}

Otázka : Coulombova síla působící na náboj B

Odpověď :

Na náboj B působí dvě Coulombovy síly neboli elektrické síly, a to Coulombova síla mezi náboji A a B (FAB ₎ a Coulombova síla mezi náboji B a C (FBC ₎ . Coulombova síla působící na náboj B je výslednicí _FAB a _FBC.

Coulombova síla mezi náboji A a B:

Náboj A je kladný a náboj B je kladný, takže F _AB směřuje k náboji C.

Coulombova síla mezi náboji B a C:

Náboj B je kladný a náboj C je kladný, takže FBC _směřuje k náboji A.

Coulombova síla působící na náboj B:

F _B = F _BC – F _AB = 180-90 = 90 N

Velikost Coulombovy síly, které náboj B (F _B ), působí, je 90 Newtonů. Směr F _B je stejný jako směr F _BC , a to směrem k náboji A.

Správná odpověď je B.

2. Velikost a směr Coulombovy síly působící na náboj B je... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10−6 ^C )

A. 2,5 k Q ² r ^-2 doleva

B. 2,5 k Q ² r ^-2 doprava

C. 2 k Q ² r ^-2 doleva

D. 2 k Q ² r ^-2 doprava

E. 1 k Q ² r ^-2 doleva

Diskuse

Je známo, že :

Náboj A (q _A ) = +Q

Náboj B (q _B ) = -2Q

Náboj C (qC ₎ = -Q

Vzdálenost mezi náboji A a B (r _AB ) = r

Vzdálenost mezi náboji B a C (rBC ₎ = 2r

k = 9 × ^10⁻⁹ Nm² C ^{− 2}

Otázka : velikost a směr Coulombovy síly působící na náboj B

Odpověď :

Coulombova síla mezi nábojem A a nábojem B:

Náboj A je kladný a náboj B je záporný, takže směr F _AB směřuje k náboji A.

Coulombova síla mezi nábojem B a nábojem C:

Náboj B je záporný a náboj C je záporný, takže směr FBC _směřuje k náboji A.

Výsledná síla působící na náboj B:

F = _FAB + _FBC = 2k Q² ^/ r² ⁺ 0,5k Q² ^/ r² ⁼ 2,5k Q² ^/ r² ⁼ 2,5k ^{Q² /} r²

Směr Coulombovy síly je směrem k náboji A nebo doleva.

Správná odpověď je A.

3. Dva elektrické náboje jsou umístěny odděleně , jak je znázorněno na obrázku. Náboj v bodě A je 8 µC a přitažlivá síla působící na oba náboje je 45 N. Pokud je náboj A posunut doprava o 1 cm a k = 9.109 Nm².C⁻² ^{, pak přitažlivá síla působící na} oba náboje je…

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

V. 120 N

Diskuse

Je známo, že :

Elektrický náboj při A (q _A ) = 8 µC = 8 x ^10⁻⁶ Coulombů

Elektrická síla mezi dvěma náboji (F) = 45 Newtonů

Vzdálenost mezi dvěma náboji (r _AB ) = 4 cm = 0,04 metru = 4 x ^10⁻² metrů

Konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

Otázka : Jaká je elektrická síla mezi dvěma náboji, pokud je náboj A posunut doprava o 1 cm neboli 0,01 metru?

Odpověď :

Nejprve vypočítejte elektrický náboj v bodě B a poté vypočítejte elektrickou sílu mezi oběma elektrickými náboji, pokud je elektrický náboj v bodě A posunut doprava o 1 cm.

Elektrický náboj v bodě B :

Vzorec Coulombův zákon :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

Fr² = k( _qA ) ⁽ _qB )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Elektrický náboj v bodě B :

qB = (45)(4 × _10⁻² ⁾ ² ^/ (9 × ^10⁻ )(2 × ^10⁻⁶ )

qB ₌ (45)(16 × ^10⁻⁴ ) / 72 × ^10⁻³

qB ₌ (720 × 10⁻⁴ ⁾ / (72 × ^10³ )

q _B = 10 x ^10⁻⁷ Coulombů

Elektrická síla mezi elektrickými náboji A a B :

Pokud se náboj v bodě A posune doprava o 1 cm, vzdálenost mezi oběma náboji se zvětší na 3 cm = 0,03 metru = 3 x 10⁻² ^metrů.

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 × 10⁻ ⁾ (8 × ^10⁻⁶ )(10 × ^10⁻⁷ ) / (3 × ^10⁻² ) ^²

F = (9 × 10³ ⁾ (80 × ^10⁻⁷ ) / (9 × ^10⁻⁴ )

F = (1 × 10³ ⁾ (80 × ^10⁻⁷ ) / (1 × ^10⁻⁴ )

F = (80 × 10⁻⁴ ⁾ / (1 × ^10⁻⁴ )

F = 80 Newtonů

Správná odpověď je C.

4. Dva elektrické náboje P a Q , které jsou od sebe vzdáleny 10 cm ^, působí přitažlivou silou 8 N. Pokud se náboj Q posune o 5 cm směrem k náboji P (1 µC = 10⁻⁶ ^C a k = 9 x ^10⁻⁶ Nm².C⁻² ), pak ^vznikající elektrická síla je...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

V. 56 N

Diskuse

Je známo, že :

Vzdálenost mezi náboji P a Q (rPQ ₎ = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10⁻¹ m

Elektrická síla mezi náboji P a Q (F) = 8 N

Elektrický náboj Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

Konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

Otázka : Elektrická síla mezi náboji P a Q, pokud je náboj Q posunut o 5 cm směrem k náboji P.

Odpověď :

Nejprve vypočítejte elektrický náboj P a poté vypočítejte elektrickou sílu mezi dvěma elektrickými náboji, pokud je elektrický náboj Q posunut o 5 cm směrem k náboji P.

Elektrický náboj P :

qP = Fr² ^/ k _{( qQ} )

qP ₌ (8)(1 × ^10⁻¹ ) ^² / (9 × ^10⁻¹ )(40 × ^10⁻¹ )

qP ₌ (8)(1 × ^10⁻² ) / 360 × ^10³

qP ₌ (8 × 10⁻² ⁾ / (36 × ^10⁴ )

qP ₌ (1 × 10⁻² ⁾ / (4,5 × ^10⁴ )

q _P = (1/4,5) x 10⁻⁶ ^Coulombova síla

Elektrická síla mezi elektrickými náboji P a Q :

Pokud se náboj v bodě Q posune doleva o 5 cm, vzdálenost mezi oběma náboji se změní na 5 cm = 0,05 metru = 5 x ^10⁻² metrů

F = k(qP ₎ (qQ ₎ / ^r²

F = (9 × 10⁻ ⁾ ( (1/4,5) × ^10⁻⁶ )(40 × ^10⁻⁶ ) / (5 × ^10⁻² ) ^²

F = (2 × 10³ ⁾ (40 × ^10⁻⁷ ) / (25 × ^10⁻⁴ )

F = (80 × 10⁻⁴ ⁾ / (25 × ^10⁻⁴ )

F = 3,2 × ^10⁻¹

F = 32 Newtonů

Správná odpověď je C.

5. Podívejte se na následující obrázek elektrických nábojů. Elektrická síla působící na náboj q _B je 8 N (1 µC = 10⁻⁶ ^C ) a (k = 9· ^10⁻⁹ Nm² ^· C⁻² ⁾ . Pokud se náboj q _B posune o 4 cm od bodu A, pak elektrická síla působící na q _B je nyní…

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

V. 10 N

Diskuse

Je známo, že :

Vzdálenost mezi náboji A a B (rAB ₎ = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Elektrická síla mezi náboji A a B (F) = 8 N

Elektrický náboj A (q _A ) = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

Konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

Otázka : Jaká je elektrická síla mezi náboji A a B, pokud je vzdálenost mezi nimi 4 cm?

Odpověď :

Nejprve vypočítejte elektrický náboj B, poté vypočítejte elektrickou sílu mezi dvěma elektrickými náboji, pokud je vzdálenost mezi nimi 4 cm = 0,04 metru = 4 x 10⁻² ^metrů.

Elektrický náboj B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

qB = (8)(2 × _10⁻² ⁾ ² ^/ (9 × ^10⁻ )(2 × ^10⁻⁶ )

qB ₌ (8)(4 × ^10⁻⁴ ) / (18 × ^10³ )

qB ₌ (32 × 10⁻⁴ ⁾ / (18 × ^10³ )

q _B = (32/18) x ^10⁻⁷

q _B = (16/9) x ^10⁻⁷ Coulombů

Elektrická síla mezi náboji A a B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 × 10⁻ ⁾ (2 × ^10⁻⁶ )((16/9) × ^10⁻⁷ ) / (4 × ^10⁻² ) ^²

F = (18 × 10³ ⁾ ( (16/9) × ^10⁻⁷ ) / (16 × ^10⁻⁴ )

F = (2 × 10³ ⁾ (16 × ^10⁻⁷ ) / (16 × ^10⁻⁴ )

F = (2 × 10³ ⁾ (1 × ^10⁻⁷ ) / (1 × ^10⁻⁴ )

F = (2 × 10⁻⁴ ⁾ / (1 × ^10⁻⁴ )

F = 2 Newtonů

Správná odpověď je A.

6. V rohových bodech trojúhelníku ABC s délkou strany AB = BC = 20 cm a stejnou velikostí náboje (q = 2µC) jako na obrázku na boku (k = 9.10⁻¹ ^{Nm²·C⁻², 1 µ = 10⁻⁶ )} . ^Velikost elektrické síly ^působící na bod B je….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

V. 0,4 N

Diskuse

Je známo, že:

Náboj v bodě A (q _A ) = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Náboj v bodě B (q _B ) = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Náboj v bodě C (q _C ) = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Vzdálenost B a C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 metru = 2 x ^10⁻¹ metrů

Vzdálenost B k A (r _BA ) = 20 cm = 0,2 metru = 2 x ^10⁻¹ metrů

^k = ^9,109 Nm² · ^C⁻²

Otázka: Velikost elektrické síly působící na bod B

Odpověď:

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC²

FBC ₌ (9 × 109 ⁾ (10 × ^2⁻⁶ )(2 × ^10⁻⁶ ) / (2 × ^10⁻¹ ) ^²

FBC ₌ (9 × 109 ⁾ (4 × ^10⁻¹² ) / (9 × ^10⁻² )

FBC ₌ (36 × 10⁻³ ⁾ / (4 × ^10⁻² )

FBC = 9 ^x _10⁻¹

FBC = 0,9 _Newtony

Elektrický náboj v bodech B a C je kladný, proto směr elektrické síly FBC _je doleva, směrem od bodu C.

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA²}

FBA ₌ (9 × 109 ⁾ (10 × ^2-6 )(2 × ^10-6 ) / (2 × ^10-1 ) ²

FBA ₌ (9 × 109 ⁾ (4 × ^10-12 ) / (9 × ^10-2 )

FBA = ₍ 36 × 10⁻³ ⁾ / (4 × ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10⁻¹

FBA = _0,9 Newtony

Elektrický náboj v bodech B a A je kladný, proto směr elektrické síly FBA _směřuje dolů, od bodu A.

Dvě elektrické síly svírají pravý úhel, proto se výsledná elektrická síla působící v bodě B vypočítá pomocí Pythagorovy věty.

Správná odpověď je B.

7. Podívejte se na následující obrázek!

Tři náboje Q1 _, Q2 _a Q3 _jsou umístěny na vrcholech pravoúhlého trojúhelníku ABC. Délka AB = BC = 30 cm. Pro dané k = 9,109 ^{Nm2.C-2 a} 1 µ ⁼ 10-6 ^je výsledná Coulombova síla působící na náboj Q1 _….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

V. 12 N

Diskuse

Je známo, že:

Náboj v bodě A (q _A ) = 3 µC = 3 x ^10⁻⁶ Coulomb

Náboj v bodě B (q _B ) = -10 µC = -10 x 10 ^-6 Coulomb

Náboj v bodě C (q _C ) = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

Vzdálenost B a C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 metru = 3 x ^10⁻¹ metrů

Vzdálenost B k A (r _BA ) = 30 cm = 0,3 metru = 3 x ^10⁻¹ metrů

^k = ^9,109 Nm² · ^C⁻²

Otázka: Výsledná Coulombova síla v bodě B

Odpověď:

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC²

FBC ₌ (9 × 109 ⁾ (10 × ^10⁻⁶ )(4 × ^10⁻⁶ ) / (3 × ^10⁻¹ ) ^²

FBC ₌ (9 × 109 ⁾ (40 × ^10⁻¹² ) / (9 × ^10⁻² )

FBC ₌ (360 × 10⁻³ ⁾ / (9 × ^10⁻² )

FBC = 40 ^x _10⁻¹

FBC = 4 _Newtony

Elektrický náboj v bodě B je záporný a elektrický náboj v bodě C je kladný, proto směr elektrické síly FBC _směřuje doprava směrem k bodu C.

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA²}

FBA ₌ (9 × 109 ⁾ (10 × ^10-6 )(3 × ^10-6 ) / (3 × ^10-1 ) ²

FBA ₌ (9 × 109 ⁾ (30 × ^10-12 ) / (9 × ^10-2 )

FBA = ₍ 270 × 10⁻³ ⁾ / (9 × ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10⁻¹

FBA = ₃ Newtony

Elektrický náboj v bodě B je záporný a elektrický náboj v bodě A je kladný, proto směr elektrické síly FBA _směřuje nahoru k bodu A.

Dvě elektrické síly svírají pravý úhel, proto se výsledná elektrická síla působící v bodě B vypočítá pomocí Pythagorovy věty.

Správná odpověď je B.

8. V rohových bodech trojúhelníku ABC s délkou strany AB = BC = 20 cm a stejnou velikostí náboje (q = 2µC) jako na obrázku na boku (k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6Velikost elektrické síly Práce v bodě B je….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Diskuse

Je známo, že:
Náboj v bodě A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Náboj v bodě B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Náboj v bodě C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Vzdálenost od B do C (r_BC) = 20 cm = 0,2 metru = 2 x 10^-1 metr
Vzdálenost od B k A (r_BA) = 20 cm = 0,2 metru = 2 x 10^-1 metr
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Zeptal se: Velikost elektrické síly působící v bodě B
Odpověď:

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a C:
F_BC = k(q)_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 × 10^-6)(2 × 10^-6) / (2 × 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 × 10^-12) / (4 × 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 × 10^-2)
F_BC = 9 x 10^-1
F_BC = 0,9 Newtonů
Elektrický náboj v bodech B a C je kladný, proto směr elektrické síly F je_BC doleva, směrem od bodu C.

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a A:
F_BA = k(q)_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 × 10^-6)(2 × 10^-6) / (2 × 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 × 10^-12) / (4 × 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 × 10^-2)
F_BA = 9 x 10^-1
F_BA = 0,9 Newtonů
Elektrický náboj v bodech B a A je kladný, proto směr elektrické síly F je_BA dolů, pryč od bodu A.

Dvě elektrické síly svírají pravý úhel, proto se výsledná elektrická síla působící v bodě B vypočítá pomocí Pythagorovy věty.
Správná odpověď je B.

9. Podívejte se na následující obrázek!
Tři náboje Q₁,Q₂a Q₃ je na špičce pravoúhlého trojúhelníku ABC. Délka AB = BC = 30 cm. Je známo, že k = 9.10⁹ Nm².C^-2 a 1 µ = 10^-6 pak výsledná Coulombova síla působící na náboj Q₁ je….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Diskuse
Je známo, že:
Náboj v bodě A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Náboj v bodě B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Náboj v bodě C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Vzdálenost od B do C (r_BC) = 30 cm = 0,3 metru = 3 x 10^-1 metr
Vzdálenost od B k A (r_BA) = 30 cm = 0,3 metru = 3 x 10^-1 metr
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Zeptal se: Výsledná Coulombova síla v bodě B
Odpověď:
Elektrická síla mezi náboji v bodech B a C:
F_BC = k(q)_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 × 10^-6)(4 × 10^-6) / (3 × 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(40 × 10^-12) / (9 × 10^-2)
F_BC = (360 x 10^-3) / (9 × 10^-2)
F_BC = 40 x 10^-1
F_BC = 4 Newtonů
Elektrický náboj v bodě B je záporný a elektrický náboj v bodě C je kladný, proto směr elektrické síly F je_BC doprava směrem k bodu C.

Elektrická síla mezi náboji v bodech B a A:
F_BA = k(q)_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 × 10^-6)(3 × 10^-6) / (3 × 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 × 10^-12) / (9 × 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 × 10^-2)
F_BA = 30 x 10^-1
F_BA = 3 Newtonů
Elektrický náboj v bodě B je záporný a elektrický náboj v bodě A je kladný, proto směr elektrické síly F je_BA směrem k bodu A.
 
Dvě elektrické síly svírají pravý úhel, proto se výsledná elektrická síla působící v bodě B vypočítá pomocí Pythagorovy věty.
Správná odpověď je B.

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky k celostátní zkoušce pro středoškolské/odborné gymnázium