问题 计算题

静电场与引力场有着非常相似的性质,力的形式都遵从平方反比定律,解答下列问题:

(1)写出万有引力定律和库仑定律中的常数G与k的单位;

(2)如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量异种点电荷QA,QB,已知QA=+Q,QB=-Q,静电引力常数k。求在顶点C处的点电荷QC=+q所受的静电力;

(3)某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为的山坡上以初速度v0平抛一个物体,经t时间该物体落到山坡上。欲使该物体不落在该星球的表面,至少应以多大的速度抛出物体(不计一切阻力,万有引力常量为G)?

答案

解:(1)

(2)受力情况如图所示,QA、QB和QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律的规律

       

QA对QC作用力:,同性电荷相斥

QB对QC作用力:,异性电荷相吸

根据平行四边形法则,QC受的力F1即为FA、FB的合力,根据几何知识可知,QC受的力的大小:

,方向平行AB连线向右

(3)由题意可知是要求该星球上的“近地卫星”的绕行速度,也即为第一宇宙速度。设该星球表面上的重力加速度为g,由平抛运动可得 ①

对于该星球表面上的物体有 ②

所以

而对于绕该星球做匀速圆周运动的“近地卫星”应有 ③

由①②③式得 ④

判断题
单项选择题