Eksempelspørgsmål om Coulomb-kraft

9 eksempler på Coulomb-kraftspørgsmål

1. Tre læs er arrangeret som på billedet nedenfor. Coulomb-kraften, som ladning B oplever, er …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10⁻¹ ^N for at oplade C

B. 09 x 10⁻¹ ^N for at oplade A

C. 18 x 10 ¹ N for at oplade C

D. 18 x 10 ^{^1} N for at oplade A

E. 36 x 10 ¹ N for at oplade C

Diskussion

Det er kendt, at :

q _A = 10 µC = 10 x ^10-6 C = ^10-5 Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x ^10-6 = ^10-5 Coulomb

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

r _AB = 0,1 meter = ^10-1 meter

r _BC = 0,1 meter = ^10-1 meter

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Spurgt : Coulomb-kraft oplevet af ladning B

Svar :

Der er to Coulomb-kræfter eller elektriske kræfter, der virker på ladning B, nemlig Coulomb-kraften mellem ladninger A og B (FAB ₎ og Coulomb-kraften mellem ladninger B og C (FBC ₎ . Coulomb-kraften, som ladning B oplever, er resultanten af _​​FAB og _FBC.

Coulomb-kraft mellem ladninger A og B:

Ladning A er positiv, og ladning B er positiv, så FAB _går mod ladning C.

Coulomb-kraft mellem ladningerne B og C:

Ladning B er positiv, og ladning C er positiv, så FBC _går mod ladning A.

Coulomb-kraft oplevet af ladning B:

F _B = F _BC – F _AB = 180-90 = 90 N

Størrelsen af ​​Coulomb-kraften, som ladning B (FB), oplever, _er 90 Newton. Retningen af ​​FB _er den samme som retningen af _​​FBC , nemlig mod ladning A.

Det rigtige svar er B.

2. Størrelsen og retningen af ​​Coulomb-kraften på ladning B er... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C)

A. 2,5 k Q ² r ^-2 til venstre

B. 2,5 k Q ² r ^-2 til højre

C. 2 k Q ² r ^-2 til venstre

D. 2 k Q ² r ^-2 til højre

E. 1 k Q ² r ^-2 til venstre

Diskussion

Det er kendt, at :

Ladning A (qA ₎ = +Q

Ladning B (qB ₎ = -2Q

Ladning C (q _C ) = -Q

Afstanden mellem ladningerne A og B (r _AB ) = r

Afstanden mellem ladningerne B og C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Spurgt : størrelsen og retningen af ​​Coulomb-kraften på ladning B

Svar :

Coulomb-kraft mellem ladning A og ladning B:

Ladning A er positiv, og ladning B er negativ, så retningen af ​​FAB _er mod ladning A

Coulomb-kraft mellem ladning B og ladning C:

Ladning B er negativ, og ladning C er negativ, så retningen af ​​FBC _er mod ladning A

Den resulterende kraft, der virker på ladning B:

F = F _AB + F _BC = 2 k Q² ^/ r² ⁺ 0,5 k Q² ^/ r² ⁼ 2,5 k Q² ^/ r² ⁼ 2,5 k Q² ^/ r ^-2

Coulomb-kraftens retning er mod ladning A eller til venstre.

Det rigtige svar er A.

3. To elektriske ladninger placeres separat som vist på figuren. Ladningen ved A er 8 µC, og den tiltrækkende kraft, der virker på begge ladninger, er 45 N. Hvis ladning A forskydes 1 cm til højre, og k = 9.10⁻¹ ^Nm².C⁻² , ^så er den tiltrækkende kraft ^, der virker på begge ladninger…

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

Ø. 120 N

Diskussion

Det er kendt, at :

Elektrisk ladning ved A (qA ₎ = 8 µC = 8 x ^10⁻⁶ Coulomb

Den elektriske kraft mellem de to ladninger (F) = 45 Newton

Afstanden mellem de to ladninger (r _AB ) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x ^10⁻² meter

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørgsmål : Den elektriske kraft mellem de to ladninger, hvis ladning A forskydes til højre med 1 cm eller 0,01 meter

Svar :

Beregn først den elektriske ladning ved B, og beregn derefter den elektriske kraft mellem de to elektriske ladninger, hvis den elektriske ladning ved A forskydes 1 cm til højre.

Elektrisk ladning ved B :

Formel Coulombs lov :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F r² ⁼ k(q _A )(q _B )

qB = F₀² ^/ k _{( qA} )

Elektrisk ladning ved B :

q _B = (45)(4 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁶ )(2 x ^10⁻⁶ )

qB ₌ (45)(16 x ^10-4 ) / 72 x ^10-3

qB ₌ (720 x ^10⁻⁴ ) / (72 x ^10³ )

qB ₌ 10 x ^10-7 Coulomb

Den elektriske kraft mellem de elektriske ladninger A og B :

Hvis ladningen ved A forskydes 1 cm til højre, bliver afstanden mellem de to ladninger 3 cm = 0,03 meter = 3 x ^10⁻² meter

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ (8 x ^10⁻⁶ )(10 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻² ) ^²

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

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

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 80 Newton

Det rigtige svar er C.

4. To elektriske ladninger P og Q, som er 10 cm fra hinanden ^, oplever en tiltrækningskraft på 8 N. Hvis ladningen Q forskydes 5 cm mod ladningen P (1 µC = 10⁻⁶ ^C og k = 9 x ^10⁶ Nm² . ^C⁻² ), så er den elektriske kraft, der opstår...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

Ø. 56 N

Diskussion

Det er kendt, at :

Afstanden mellem ladningerne P og Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10⁻⁹ m

Den elektriske kraft mellem ladningerne P og Q (F) = 8 N

Elektrisk ladning Q (qQ ₎ = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørgsmål : Den elektriske kraft mellem ladningerne P og Q, hvis ladning Q forskydes 5 cm mod ladning P

Svar :

Beregn først den elektriske ladning P, og beregn derefter den elektriske kraft mellem de to elektriske ladninger, hvis den elektriske ladning Q forskydes 5 cm mod ladningen P.

Elektrisk ladning P :

qP = F₀² ^/ k _{( qQ} )

q _P = (8)(1 x ^10⁻⁴ ) ^² / (9 x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ )

qP ₌ (8)(1 x ^10-2 ) / 360 x ^10-3

qP ₌ (8 x 10-2 ⁾ / (36 x ^10-4 )

qP ₌ (1 x ^10-2 ) / (4,5 x ^10-4 )

qP ₌ (1/4,5) x ^10-6 Coulomb

Den elektriske kraft mellem de elektriske ladninger P og Q :

Hvis ladningen ved Q forskydes 5 cm til venstre, bliver afstanden mellem de to ladninger 5 cm = 0,05 meter = 5 x ^10-2 meter

F = k(qP ₎ ( _qQ ) / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ ((1/4,5) x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ ) / (5 x ^10⁻² ) ^²

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

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (25 x ^10⁻⁴ )

F = 3,2 x 10 ¹

F = 32 Newton

Det rigtige svar er C.

5. Se på følgende billede af elektriske ladninger. Den elektriske kraft, der opleves af ladningen qB _, er 8 N (1 µC = 10⁻⁶ ^C ) og (k = 9.10⁻⁶ ^Nm² . C⁻² ⁾ . Hvis ladningen _qB forskydes 4 cm fra A, så er den elektriske kraft, der opleves af qB _, ^nu …

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

Ø. 10 N

Diskussion

Det er kendt, at :

Afstanden mellem ladningerne A og B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Den elektriske kraft mellem ladningerne A og B (F) = 8 N

Elektrisk ladning A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørgsmål : Den elektriske kraft mellem ladningerne A og B, hvis afstanden mellem de to ladninger er 4 cm

Svar :

Beregn først den elektriske ladning B, og beregn derefter den elektriske kraft mellem de to elektriske ladninger, hvis afstanden mellem de to elektriske ladninger er 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 ^meter.

Elektrisk ladning B :

qB = F₀² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁶ )(2 x ^10⁻⁶ )

qB ₌ (8)(4 x ^10-4 ) / (18 x ^10-3 )

qB ₌ (32 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

qB = (16/9) _x ^10-7 Coulomb

Den elektriske kraft mellem ladningerne A og B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (4 x ^10⁻² ) ^²

F = (18 x 10³ ⁾ ((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (16 x ^10⁻⁴ )

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

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

F = (2 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 2 Newton

Det rigtige svar er A.

6. Tre elektriske ladninger er placeret i hjørnepunkterne af trekant ABC med sidelængden AB = BC = 20 cm og samme ladningsstørrelse (q = 2µC) som på billedet på siden (k = 9.10⁻¹ ^Nm² · ^C⁻² , 1 µ = 10⁻⁶ ^{) . Størrelsen af ​​den elektriske kraft, der virker på punkt B ,} er….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

Ø. 0,4 N

Diskussion

Det er kendt, at:

Ladning i punkt A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 Coulomb

Ladning i punkt B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladning i punkt C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 Coulomb

Afstand B til C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻¹ meter

Afstand B til A (rBA ₎ = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻¹ meter

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørgsmål: Størrelsen af ​​den elektriske kraft, der virker på punkt B

Svar:

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

FBC = (9 x 10⁶ ^{) (} 2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) _²

FBC ₌ (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBC = 9 ^x _10-1

FBC = _0,9 Newton

Den elektriske ladning i punkterne B og C er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft FBC _til venstre, væk fra punkt C.

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA2}

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0,9 Newton

Den elektriske ladning i punkterne B og A er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft FBA _nedad , væk fra punkt A.

De to elektriske kræfter danner en ret vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraft, der virker i punkt B, ved hjælp af den pythagoræiske formel.

Det rigtige svar er B.

7. Se på det følgende billede!

Tre ladninger Q1 _, Q2 _og Q3 _er placeret ved spidserne af en retvinklet trekant ABC. Længden af ​​AB = BC = 30 cm. Givet k = 9.10 ^ ⁹ Nm².C - ² og 1 µ = 10^ ^{-6, så} er den resulterende Coulomb-kraft på ladning Q1 _….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

Ø. 12 N

Diskussion

Det er kendt, at:

Ladning i punkt A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10-6 Coulomb

Ladning i punkt B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10-6 Coulomb

Ladning i punkt C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10-6 Coulomb

Afstand B til C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻¹ meter

Afstand B til A (rBA ₎ = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻¹ meter

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørgsmål: Resulterende Coulomb-kraft i punkt B

Svar:

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

FBC = (9 x 10⁶ ^{) (} 10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) _²

FBC ₌ (9 x 10⁻¹ ⁾ (40 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (360 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBC = 40 ^x _10-1

FBC = ₄ Newton

Den elektriske ladning i punkt B er negativ, og den elektriske ladning i punkt C er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft FBC _til højre mod punkt C.

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA2}

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ Newton

Den elektriske ladning i punkt B er negativ, og den elektriske ladning i punkt A er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft FBA _opad mod punkt A.

De to elektriske kræfter danner en ret vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraft, der virker i punkt B, ved hjælp af den pythagoræiske formel.

Det rigtige svar er B.

8. Tre elektriske ladninger er placeret i hjørnepunkterne af trekant ABC med sidelængden AB = BC = 20 cm og samme ladningsstørrelse (q = 2µC) som på billedet på siden (k = 9.10⁹ nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). Størrelsen af ​​den elektriske kraft at arbejde ved punkt B er….

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

Diskussion

Det er kendt, at:
Ladningen i punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Afstand fra B til C (r_BC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
Afstand fra B til A (r_BA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Spurgte: Størrelsen af ​​den elektriske kraft, der virker i punkt B
Svar:

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BC = 9 x 10^-1
F_BC = 0,9 Newton
Den elektriske ladning i punkterne B og C er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft F_BC til venstre, væk fra punkt C.

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BA = 9 x 10^-1
F_BA = 0,9 Newton
Den elektriske ladning i punkterne B og A er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft F_BA ned, væk fra punkt A.

De to elektriske kræfter danner en ret vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraft, der virker i punkt B, ved hjælp af den pythagoræiske formel.
Det rigtige svar er B.

9. Se på det følgende billede!
Tre afgifter Q₁,Q₂og Q₃ er ved spidsen af ​​den retvinklede trekant ABC. Længden af ​​AB = BC = 30 cm. Det er kendt, at k = 9.10⁹ nm².C^-2 og 1 µ = 10^-6 så den resulterende Coulomb-kraft på ladning Q₁ er….

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

Diskussion
Det er kendt, at:
Ladningen i punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Afstand fra B til C (r_BC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
Afstand fra B til A (r_BA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Spurgte: Resulterende Coulomb-kraft i punkt B
Svar:
Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BC = (360 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BC = 40 x 10^-1
F_BC = 4 Newton
Den elektriske ladning i punkt B er negativ, og den elektriske ladning i punkt C er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft F_BC til højre mod punkt C.

Den elektriske kraft mellem ladningerne i punkterne B og A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BA = 30 x 10^-1
F_BA = 3 Newton
Den elektriske ladning i punkt B er negativ, og den elektriske ladning i punkt A er positiv, derfor er retningen af ​​den elektriske kraft F_BA op mod punkt A.
 
De to elektriske kræfter danner en ret vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraft, der virker i punkt B, ved hjælp af den pythagoræiske formel.
Det rigtige svar er B.

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet