Exempelfrågor om Coulombkraft

9 exempel på Coulombkraftfrågor

1. Tre laster är arrangerade som på bilden nedan. Coulombkraften som laddning B upplever är …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10⁻¹ ^N för att ladda C

B. 09 x 10 ^{^1} N för att ladda A

C. 18 x 10 ^{^1} N för att ladda C

D. 18 x 10 ^{^1} N för att ladda A

E. 36 x 10 ^{^1} N för att ladda C

Diskussion

Det är känt att :

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

q _B = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ = ^10⁻⁶ 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}

Fråga : Coulombkraft som upplevs av laddning B

Svar :

Det finns två Coulombkrafter eller elektriska krafter som verkar på laddning B, nämligen Coulombkraften mellan laddningarna A och B (FAB ₎ och Coulombkraften mellan laddningarna B och C (FBC ₎ . Coulombkraften som laddning B upplever är resultanten av _FAB och _FBC.

Coulombkraft mellan laddningarna A och B:

Laddning A är positiv och laddning B är positiv, så att FAB _går mot laddning C.

Coulombkraft mellan laddningarna B och C:

Laddning B är positiv och laddning C är positiv, så att FBC _går mot laddning A.

Coulombkraft som upplevs av laddning B:

F _B = F _BC – F _AB = 180-90 = 90 N

Storleken på Coulombkraften som laddning B (F₂B) utsätts för _är 90 Newton. Riktningen för F₂B _är densamma som riktningen för _F₂BC , nämligen mot laddning A.

Det rätta svaret är B.

2. Storleken och riktningen för Coulombkraften på laddning B är... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C)

A. 2,5 k Q ² r ^-2 till vänster

B. 2,5 k Q² ^r -2 ^till höger

C. 2 k Q ² r ^-2 till vänster

D. 2 k Q ² r ^-2 till höger

E. 1 k Q ² r ^-2 till vänster

Diskussion

Det är känt att :

Laddning A (qA ₎ = +Q

Laddning B (qB ₎ = -2Q

Laddning C (q _C ) = -Q

Avståndet mellan laddningarna A och B (r _AB ) = r

Avståndet mellan laddningarna B och C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Fråga : Coulombkraftens storlek och riktning på laddning B

Svar :

Coulombkraft mellan laddning A och laddning B:

Laddning A är positiv och laddning B är negativ, så riktningen för FAB _är mot laddning A

Coulombkraft mellan laddning B och laddning C:

Laddning B är negativ och laddning C är negativ, så riktningen för FBC _är mot laddning A

Den resulterande kraften som verkar på laddning 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

Coulombkraftens riktning är mot laddning A eller åt vänster.

Det rätta svaret är A.

3. Två elektriska laddningar placeras separat som visas i figuren. Laddningen vid A är 8 µC och attraktionskraften som verkar på båda laddningarna är 45 N. Om laddning A förskjuts åt höger med 1 cm och k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{-2 ,} då är attraktionskraften som verkar på båda laddningarna…

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

Ö. 120 N

Diskussion

Det är känt att :

Elektrisk laddning vid A (qA ₎ = 8 µC = 8 x ^10⁻⁶ Coulomb

Den elektriska kraften mellan de två laddningarna (F) = 45 Newton

Avståndet mellan de två laddningarna (r _AB ) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x ^10⁻² meter

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

Fråga : Den elektriska kraften mellan de två laddningarna om laddning A förskjuts åt höger med 1 cm eller 0,01 meter

Svar :

Beräkna först den elektriska laddningen vid B, beräkna sedan den elektriska kraften mellan de två elektriska laddningarna, om den elektriska laddningen vid A förskjuts 1 cm åt höger.

Elektrisk laddning vid B :

Formel Coulombs lag :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F r² ⁼ k(q _A )(q _B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Elektrisk laddning vid 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 )

q _B = 10 x ^10-7 Coulomb

Den elektriska kraften mellan de elektriska laddningarna A och B :

Om laddningen vid A förskjuts 1 cm åt höger blir avståndet mellan de två laddningarna 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 rätta svaret är C.

4. Två elektriska laddningar P och Q , som är 10 cm från varandra ^, upplever en attraktionskraft på 8 N. Om laddningen Q förskjuts 5 cm mot laddningen P (1 µC = 10⁻⁶ ^C och k = 9 x ^{10⁶ Nm².C⁻²} ) , då är den elektriska kraften som uppstår...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

Ö. 56 N

Diskussion

Det är känt att :

Avståndet mellan laddningarna P och Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10⁻¹ m

Den elektriska kraften mellan laddningarna P och Q (F) = 8 N

Elektrisk laddning Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

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

Fråga : Den elektriska kraften mellan laddningarna P och Q om laddningen Q förskjuts 5 cm mot laddningen P

Svar :

Beräkna först den elektriska laddningen P, därefter den elektriska kraften mellan de två elektriska laddningarna, om den elektriska laddningen Q förskjuts 5 cm mot laddningen P.

Elektrisk laddning P :

qP = F r² ^/ 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 ^10⁴ )

qP ₌ (1 x ^10⁻² ) / (4,5 x ^10⁴ )

qP ₌ (1/4,5) x ^10-6 Coulomb

Den elektriska kraften mellan de elektriska laddningarna P och Q :

Om laddningen vid Q förskjuts 5 cm åt vänster blir avståndet mellan de två laddningarna 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 rätta svaret är C.

5. Titta på följande bild av elektriska laddningar. Den elektriska kraften som laddningen qB upplever är 8 N (1 µC = 10⁻⁶ C) och (k = 9.10⁻¹ Nm² .C⁻² ₎ . ^Om laddningen ^qB förskjuts ^{4 cm} från _A , då är den elektriska kraften som qB upplever _nu …

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

Ö. 10 N

Diskussion

Det är känt att :

Avståndet mellan laddningarna A och B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Den elektriska kraften mellan laddningarna A och B (F) = 8 N

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

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

Fråga : Den elektriska kraften mellan laddningarna A och B om avståndet mellan de två laddningarna är 4 cm

Svar :

Beräkna först den elektriska laddningen B, därefter beräkna den elektriska kraften mellan de två elektriska laddningarna om avståndet mellan de två elektriska laddningarna är 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10⁻² ^meter.

Elektrisk laddning B :

qB = Fr² ^/ 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 ^10³ )

qB ₌ (32 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

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

Den elektriska kraften mellan laddningarna A och 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 ^10⁻⁴ ) / (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 rätta svaret är A.

6. Tre elektriska laddningar är placerade vid hörnpunkterna i triangeln ABC med sidlängden AB = BC = 20 cm och samma laddningsmagnitud (q = 2µC) som i bilden på sidan (k = 9.10⁻¹ ^Nm² · ^C⁻² , 1 µ = 10⁻⁶ ^{) .} Storleken på den elektriska kraften som verkar på punkt B är….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

Ö. 0,4 N

Diskussion

Det är känt att:

Laddning vid punkt A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Laddning vid punkt B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Laddning vid punkt C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

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

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

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Fråga: Storleken på den elektriska kraften som verkar på punkt B

Jawab:

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

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

F _BC = (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 elektriska laddningen vid punkterna B och C är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften FBC _åt vänster, bort från punkt C.

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkterna B och A är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften FBA _nedåt , bort från punkt A.

De två elektriska krafterna bildar en rät vinkel, därför beräknas den resulterande elektriska kraften som verkar i punkt B med hjälp av Pythagoras formel.

Det rätta svaret är B.

7. Titta på följande bild!

Tre laddningar Q1 _, Q2 _och Q3 _är placerade vid spetsarna av en rätvinklig triangel ABC. Längden på AB = BC = 30 cm. Givet k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C⁻² ^och 1 µ = 10 ^ ⁶ är den resulterande Coulombkraften på laddning Q1 _….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

Ö. 12 N

Diskussion

Det är känt att:

Laddning vid punkt A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10⁻⁶ Coulomb

Laddning vid punkt B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10⁻⁶ Coulomb

Laddning vid punkt C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

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

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

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Fråga: Resulterande Coulombkraft vid punkt B

Jawab:

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

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

F _BC = (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 elektriska laddningen vid punkt B är negativ och den elektriska laddningen vid punkt C är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften FBC _åt höger mot punkt C.

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkt B är negativ och den elektriska laddningen vid punkt A är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften FBA _uppåt mot punkt A.

De två elektriska krafterna bildar en rät vinkel, därför beräknas den resulterande elektriska kraften som verkar i punkt B med hjälp av Pythagoras formel.

Det rätta svaret är B.

8. Tre elektriska laddningar är placerade vid hörnpunkterna i triangeln ABC med sidlängden AB = BC = 20 cm och samma laddningsstorlek (q = 2µC) som i bilden på sidan (k = 9.10⁹ nm².C^-2, 1 µ = 10^-6Storleken på den elektriska kraften att arbeta vid punkt B är….

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

Diskussion

Det är känt att:
Laddningen vid punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Laddningen vid punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Laddningen vid punkten C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Avstånd från B till C (r_BC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 Mätaren
Avstånd från B till A (r_BA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 Mätaren
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Frågade: Storleken på den elektriska kraften som verkar på punkt B
Jawab:

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkterna B och C är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften F_BC åt vänster, bort från punkt C.

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkterna B och A är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften F_BA ner, bort från punkt A.

De två elektriska krafterna bildar en rät vinkel, därför beräknas den resulterande elektriska kraften som verkar i punkt B med hjälp av Pythagoras formel.
Det rätta svaret är B.

9. Titta på följande bild!
Tre laddningar Q₁,Q₂och Q₃ är vid spetsen av den rätvinkliga triangeln ABC. Längden av AB = BC = 30 cm. Det är känt att k = 9.10⁹ nm².C^-2 och 1 µ = 10^-6 då den resulterande Coulombkraften på laddning Q₁ är…

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

Diskussion
Det är känt att:
Laddningen vid punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Laddningen vid punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Laddningen vid punkten C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Avstånd från B till C (r_BC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 Mätaren
Avstånd från B till A (r_BA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 Mätaren
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Frågade: Resulterande Coulombkraft vid punkt B
Jawab:
Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkt B är negativ och den elektriska laddningen vid punkt C är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften F_BC åt höger mot punkt C.

Den elektriska kraften mellan laddningarna vid punkterna B och 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 elektriska laddningen vid punkt B är negativ och den elektriska laddningen vid punkt A är positiv, därför är riktningen för den elektriska kraften F_BA upp mot punkt A.
 
De två elektriska krafterna bildar en rät vinkel, därför beräknas den resulterande elektriska kraften som verkar i punkt B med hjälp av Pythagoras formel.
Det rätta svaret är B.

Frågekälla:

Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet