שאלות לדוגמה על כוח קולומב

9 דוגמאות לשאלות על כוח קולומב

1. שלושה מטענים מסודרים כפי שבתמונה למטה. כוח הקולומב שחווה מטען B הוא ... (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 מיקרוצלזיוס = 10^-6 C)

א. 09 x 10 ¹ ניוטון לטעינת C

ב. 09 x 10 ¹ ניוטון לטעינה של א

C. 18 x 10 ¹ ניוטון לטעינת C

ד. 18 x 101 ^ניוטון לטעינה של A

E. 36 x 10 ¹ ניוטון לטעינת C

דִיוּן

ידוע כי :

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

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

q _C = 20 µC = 20 x ^10-6 = 2 x ^10-5 קולומב

r _AB = 0,1 מטר = ^10-1 מטר

r _BC = 0,1 מטר = ^10-1 מטר

k = 9 x 10^ ⁹ ננומטר ² C ⁻²

נשאל : כוח קולומב שחווה מטען B

תשובה :

ישנם שני כוחות קולומב או כוחות חשמליים הפועלים על מטען B, כלומר כוח קולומב בין מטענים A ו-B (FAB ₎ וכוח קולומב בין מטענים B ו-C (FBC ₎ . כוח קולומב שחווה מטען B הוא התוצאה של _FAB ו- _FBC.

כוח קולומב בין מטענים A ו-B:

מטען A חיובי ומטען B חיובי כך ש- F _AB הולך לכיוון מטען C.

כוח קולומב בין מטענים B ו-C:

מטען B חיובי ומטען C חיובי כך ש- _FBC הולך לכיוון מטען A.

כוח קולומב שחווה מטען B:

F _B = F _BC – F _AB = 180-90 = 90 N

גודל כוח הקולומב שחווה מטען B (F2B ₎ הוא 90 ניוטון. כיוון F2B _זהה לכיוון F2BC _, כלומר לכיוון מטען A.

התשובה הנכונה היא ב'.

2. גודל וכיוון כוח קולומב על מטען B הם... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C)

א. 2,5 k Q ² r ^-2 שמאלה

ב. 2,5 k Q ² r ^-2 ימינה

ג. 2 k Q ² r ^-2 שמאלה

ד. 2 k Q ² r ^-2 ימינה

ה. 1 k Q ² r ^-2 שמאלה

דִיוּן

ידוע כי :

מטען A (qA ₎ = +Q

מטען B (q _B ) = -2Q

מטען C (qC ₎ = -Q

המרחק בין מטענים A ו-B (r _AB ) = r

המרחק בין המטענים B ו-C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10^ ⁹ ננומטר ² C ⁻²

נשאל : גודל וכיוון כוח קולומב על מטען B

תשובה :

כוח קולומב בין מטען A למטען B:

מטען A חיובי ומטען B שלילי, כך שכיוון המטען F _AB הוא לכיוון מטען A.

כוח קולומב בין מטען B למטען C:

מטען B שלילי ומטען C שלילי, לכן כיוון המטען FBC _הוא לכיוון מטען A.

הכוח המתקבל הפועל על מטען B:

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

כיוון כוח קולומב הוא לכיוון מטען A או שמאלה.

התשובה הנכונה היא א'.

3. שני מטענים חשמליים ממוקמים בנפרד כפי שמוצג באיור. המטען ב-A הוא 8 מיקרו-צלזיוס וכוח המשיכה הפועל על שני המטענים הוא 45 ניוטון. אם מטען A מוזז ימינה ב-1 ס"מ ו-k = 9.10^ ⁹ ננומטר ² .C ^-2 , אז כוח המשיכה הפועל על שני המטענים הוא...

א. 45 צפון

ב. 60 צפון

C. 80 צפון

ד. 90 צפון

מזרח 120 צפון

דִיוּן

ידוע כי :

מטען חשמלי ב-A (qA ₎ = 8 מיקרוצלזיוס = 8 x ^10-6 קולומב

הכוח החשמלי בין שני המטענים (F) = 45 ניוטון

המרחק בין שני המטענים (r _AB ) = 4 ס"מ = 0,04 מטרים = 4 x ^10⁻² מטרים

קבוע (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

שאלה : הכוח החשמלי בין שני המטענים אם מטען A מוזז ימינה ב-1 ס"מ או 0,01 מטר

תשובה :

ראשית חשב את המטען החשמלי בנקודה B, לאחר מכן חשב את הכוח החשמלי בין שני המטענים החשמליים, אם המטען החשמלי בנקודה A מוזז ימינה ב-1 ס"מ.

מטען חשמלי ב-B :

נוּסחָה חוק קולומב :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F r ² = k(q _A )(q _B )

q _B = F r² ^/ k (q _A )

מטען חשמלי ב-B :

q _B = (45)(4 x 10-2 ⁾ 2 ^/ (9 x ^10-9 )(8 x ^10-6 )

q _B = (45)(16 x ^10-4 ) / 72 x ^10-3

q _B = (720 x ^10-4 ) / (72 x ^10-3 )

q _B = 10 x ^10-7 קולומב

הכוח החשמלי בין מטענים חשמליים A ו-B :

אם המטען בנקודה A מוזז ימינה ב-1 ס"מ, המרחק בין שני המטענים הופך ל-3 ס"מ = 0,03 מטרים = 3 x 10-2 ^מטרים.

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

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

F = (9 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (9 x ^10-4 )

F = (1 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (1 x ^10-4 )

F = (80 x 10-4 ⁾ / (1 x ^10-4 )

F = 80 ניוטון

התשובה הנכונה היא ג'.

4. שני מטענים חשמליים P ו-Q, הנמצאים במרחק של 10 ס"מ זה מזה, חווים כוח משיכה של 8 ניוטון. אם מטען Q מוזז 5 ס"מ לכיוון מטען P (1 מיקרוסקופ = 10-6 C ו-k = 9 x 10-9 ננומטר 2.C ^- 2 ⁾ , ^{אז הכוח} החשמלי המתרחש הוא...

א. 8 צפון

ב. 16 צפון

C. 32 צפון

ד. 40 צפון

מזרח 56 צפון

דִיוּן

ידוע כי :

המרחק בין המטענים P ו-Q (r _PQ ) = 10 ס"מ = 0,1 מטר = 1 x ^10-1 מטר

הכוח החשמלי בין מטענים P ו-Q (F) = 8 ניוטון

מטען חשמלי Q (q _Q ) = 40 מיקרו-צלזיוס = 40 x 10-6 ^מעלות צלזיוס

קבוע (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

שאלה : הכוח החשמלי בין מטענים P ו-Q אם מטען Q מוזז 5 ס"מ לכיוון מטען P

תשובה :

ראשית חשב את המטען החשמלי P, לאחר מכן חשב את הכוח החשמלי בין שני המטענים החשמליים, אם המטען החשמלי Q מוזז 5 ס"מ לכיוון המטען P.

מטען חשמלי P :

qP = F₀² ^/ k _{( qQ} )

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

q _P = (8)(1 x ^10-2 ) / 360 x ^10-3

qP ₌ (8 x 10-2 ⁾ / (36 x ^10-4 )

q _P = (1 x 10-2 ⁾ / (4,5 x ^10-4 )

q _P = (1/4,5) x ^10-6 קולומב

הכוח החשמלי בין המטענים החשמליים P ו-Q :

אם המטען בנקודה Q מוזז שמאלה ב-5 ס"מ, המרחק בין שני המטענים הופך ל-5 ס"מ = 0,05 מטר = 5 x 10-2 ^מטר.

F = k(qP ₎ ( _qQ ) / ^r²

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

F = (2 x 103 ⁾ (40 x ^10-6 ) / (25 x ^10-4 )

F = (80 x 10-3 ⁾ / (25 x ^10-4 )

F = 3,2 x 10 ¹

F = 32 ניוטון

התשובה הנכונה היא ג'.

5. התבוננו בתמונה הבאה של מטענים חשמליים. הכוח החשמלי שחווה המטען qB _הוא 8 ניוטון (1 מיקרוסקופ = 10⁻⁶ צפיפות מעל ^גזע 1 ) ו-(k = 9.10⁻¹ ^ניוטון מטר² ^. צפיפות מעל גזע ² ). אם המטען _qB מוזז למרחק של 4 ס"מ מ-A, אז הכוח החשמלי שחווה qB _הוא כעת...

א. 2 צפון

ב. 4 צפון

C. 6 צפון

ד. 8 צפון

מזרח 10 צפון

דִיוּן

ידוע כי :

המרחק בין מטענים A ו-B (r _AB ) = 2 ס"מ = 0,02 מטר = 2 x ^10-2 מטר

הכוח החשמלי בין מטענים A ו-B (F) = 8 ניוטון

מטען חשמלי A (qA ₎ = 2 מיקרו-C = 2 x ^10-6 C

קבוע (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

שאלה : הכוח החשמלי בין מטענים A ו-B אם המרחק בין שני המטענים הוא 4 ס"מ

תשובה :

ראשית חשב את המטען החשמלי B, לאחר מכן חשב את הכוח החשמלי בין שני המטענים החשמליים אם המרחק בין שני המטענים החשמליים הוא 4 ס"מ = 0,04 מטרים = 4 x 10-2 ^מטרים.

מטען חשמלי B :

q _B = F r² ^/ k (q _A )

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

q _B = (8)(4 x ^10-4 ) / (18 x ^10-3 )

q _B = (32 x ^10-4 ) / (18 x ^10-3 )

q _B = (32/18) x ^10-7

q _B = (16/9) x ^10-7 קולומב

הכוח החשמלי בין מטענים A ו-B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

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

F = (18 x 103 ⁾ ((16/9) x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (16 x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (1 x ^10-7 ) / (1 x ^10-4 )

F = (2 x 10-4 ⁾ / (1 x ^10-4 )

F = 2 ניוטון

התשובה הנכונה היא א'.

6. שלושה מטענים חשמליים ממוקמים בנקודות הפינה של משולש ABC עם אורך צלע AB = BC = 20 ס"מ וגודל מטען זהה (q = 2µC) כמו בתמונה בצד (k = 9.10 ^{^9} Nm ^{^2} .C ^{^2} , 1 µ = 10 ^{^6} ). גודל הכוח החשמלי הפועל על נקודה B הוא….

א. 0,9√3 N

ב. 0,9√2 N

C. 0,9 צפון

ד. 0,81 צפון

מזרח 0,4 צפון

דִיוּן

ידוע כי:

מטען בנקודה A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 קולומב

מטען בנקודה B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 קולומב

מטען בנקודה C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 קולומב

מרחק B ל-C (r _BC ) = 20 ס"מ = 0,2 מטרים = 2 x ^10-1 מטרים

מרחק B ל-A (rBA ₎ = 20 ס"מ = 0,2 מטרים = 2 x ^10-1 מטרים

k = 9.109 ^{ננומטר²} . ^C - ²

שאלה: גודל הכוח החשמלי הפועל על נקודה B

תשובה:

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

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

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBC = (36 x 10-3 ⁾ _/ (4 x ^10-2 )

FBC ₌ 9 x ^10-1

FBC = 0,9 _ניוטון

המטען החשמלי בנקודות B ו-C הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי FBC _הוא שמאלה, הרחק מנקודה C.

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

FBA ₌ (9 x 10⁻⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

FBA ₌ (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10-3 ⁾ / (4 x ^10-2 )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0,9 ניוטון

המטען החשמלי בנקודות B ו-A הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי FBA _הוא כלפי מטה, הרחק מנקודה A.

שני הכוחות החשמליים יוצרים זווית ישרה, לכן הכוח החשמלי המתקבל הפועל בנקודה B מחושב באמצעות נוסחת פיתגורס.

התשובה הנכונה היא ב'.

7. תסתכלו על התמונה הבאה!

שלושה מטענים Q1 _, Q2 _ו- Q3 _{ממוקמים} בקצוות של משולש ישר זווית ABC. אורכו של AB = BC = 30 ס"מ. בהינתן k = 9.10 ^{^9} Nm2 .C ^{-2 ו} -1 µ = 10^ ^-6 , אזי כוח קולומב המתקבל על מטען Q1 _הוא ….

א. 1 צפון

ב. 5 צפון

C. 7 צפון

ד. 10 צפון

מזרח 12 צפון

דִיוּן

ידוע כי:

מטען בנקודה A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10-6 קולומב

מטען בנקודה B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10-6 קולומב

מטען בנקודה C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10-6 קולומב

מרחק B ל-C (r _BC ) = 30 ס"מ = 0,3 מטרים = 3 x ^10-1 מטרים

מרחק B ל-A (rBA ₎ = 30 ס"מ = 0,3 מטרים = 3 x ^10-1 מטרים

k = 9.109 ^{ננומטר²} . ^C - ²

שאלה: כוח קולומב שנוצר בנקודה B

תשובה:

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁻⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (40 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBC = (360 x 10-3 ⁾ _/ (9 x ^10-2 )

FBC ₌ 40 x ^10-1

FBC = 4 _ניוטון

המטען החשמלי בנקודה B הוא שלילי והמטען החשמלי בנקודה C הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי FBC _הוא ימינה לכיוון נקודה C.

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

FBA ₌ (9 x 10⁻⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

FBA ₌ (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10-3 ⁾ / (9 x ^10-2 )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ ניוטון

המטען החשמלי בנקודה B הוא שלילי והמטען החשמלי בנקודה A הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי FBA _הוא כלפי מעלה לכיוון נקודה A.

שני הכוחות החשמליים יוצרים זווית ישרה, לכן הכוח החשמלי המתקבל הפועל בנקודה B מחושב באמצעות נוסחת פיתגורס.

התשובה הנכונה היא ב'.

8. שלושה מטענים חשמליים ממוקמים בנקודות הפינה של משולש ABC עם אורך צלע AB = BC = 20 ס"מ וגודל מטען זהה (q = 2µC) כמו בתמונה בצד (k = 9.10).⁹ ננומטר².C^-2, 1 מיקרו = 10^-6גודל הכוח החשמלי עבודה בנקודה ב' היא...

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

דִיוּן

ידוע כי:
המטען בנקודה A (q_A) = 2 מיקרוצלזיוס = 2 x 10^-6 קולומב
המטען בנקודה B (q_B) = 2 מיקרוצלזיוס = 2 x 10^-6 קולומב
המטען בנקודה C (q_C) = 2 מיקרוצלזיוס = 2 x 10^-6 קולומב
מרחק מ-B ל-C (r_BC) = 20 ס"מ = 0,2 מטר = 2 x 10^-1 מטר
מרחק מ-B ל-A (רגל)_BA) = 20 ס"מ = 0,2 מטר = 2 x 10^-1 מטר
k = 9.10⁹ ננומטר².C^-2
נשאל: גודל הכוח החשמלי הפועל בנקודה B
תשובה:

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-C:
F_BC = k (q_B)(ש_C) / ר_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 ניוטון
המטען החשמלי בנקודות B ו-C הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי F הוא_BC שמאלה, הרחק מנקודה C.

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-A:
F_BA = k (q_B)(ש_A) / ר_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 ניוטון
המטען החשמלי בנקודות B ו-A הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי F הוא_BA למטה, הרחק מנקודה A.

שני הכוחות החשמליים יוצרים זווית ישרה, לכן הכוח החשמלי המתקבל הפועל בנקודה B מחושב באמצעות נוסחת פיתגורס.
התשובה הנכונה היא ב'.

9. תסתכלו על התמונה הבאה!
שלושה מטענים Q₁, ש₂, ו-Q₃ נמצא בקצה המשולש הימני ABC. אורך AB = BC = 30 ס"מ. ידוע ש k = 9.10⁹ ננומטר².C^-2 ו-1 מיקרומטר = 10^-6 אז כוח קולומב המתקבל על מטען Q₁ הוא….

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

דִיוּן
ידוע כי:
המטען בנקודה A (q_A) = 3 מיקרוצלזיוס = 3 x 10^-6 קולומב
המטען בנקודה B (q_B) = -10 מיקרוצלזיוס = -10 x 10^-6 קולומב
המטען בנקודה C (q_C) = 4 מיקרוצלזיוס = 4 x 10^-6 קולומב
מרחק מ-B ל-C (r_BC) = 30 ס"מ = 0,3 מטר = 3 x 10^-1 מטר
מרחק מ-B ל-A (רגל)_BA) = 30 ס"מ = 0,3 מטר = 3 x 10^-1 מטר
k = 9.10⁹ ננומטר².C^-2
נשאל: כוח קולומב שנוצר בנקודה B
תשובה:
הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-C:
F_BC = k (q_B)(ש_C) / ר_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 ניוטון
המטען החשמלי בנקודה B הוא שלילי והמטען החשמלי בנקודה C הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי F הוא_BC ימינה לכיוון נקודה C.

הכוח החשמלי בין המטענים בנקודות B ו-A:
F_BA = k (q_B)(ש_A) / ר_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 ניוטון
המטען החשמלי בנקודה B הוא שלילי והמטען החשמלי בנקודה A הוא חיובי, לכן כיוון הכוח החשמלי F הוא_BA למעלה לכיוון נקודה א'.
 
שני הכוחות החשמליים יוצרים זווית ישרה, לכן הכוח החשמלי המתקבל הפועל בנקודה B מחושב באמצעות נוסחת פיתגורס.
התשובה הנכונה היא ב'.

מקור השאלה:

שאלות בפיזיקה בבחינה הארצית לחטיבת ביניים/תיכון מקצועי