Задачи по физике 10 класс: закон Кулона

8 задач по физике для 10 класса по теме «Закон Кулона» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на закон Кулона

  1. Два точечных заряда 2 мкКл и 3 мкКл находятся в вакууме на расстоянии 30 см друг от друга. Определите силу их электрического взаимодействия. Заряды считать положительными. Электрическая постоянная k = 9·10⁹ Н·м²/Кл².

    Дано:

    q₁ = 2·10⁻⁶ Кл

    q₂ = 3·10⁻⁶ Кл

    r = 0,3 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    F — ?

    Решение:

    По закону Кулона сила взаимодействия двух точечных зарядов равна:

    F = k·|q₁q₂|/r².

    Подставим значения:

    F = 9·10⁹·2·10⁻⁶·3·10⁻⁶/0,3² = 0,6 Н.

    Ответ: 0,6 Н.

  2. Два одинаковых по модулю разноимённых точечных заряда взаимодействуют с силой 0,9 Н. Расстояние между ними равно 20 см. Определите модуль каждого заряда. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл². Ответ выразите в мкКл.

    Дано:

    F = 0,9 Н

    r = 0,2 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    |q₁| = |q₂| = q

    Решение:

    По закону Кулона:

    F = kq²/r².

    Выразим заряд:

    q = √(Fr²/k).

    Подставим значения:

    q = √(0,9·0,2²/(9·10⁹)) = 2·10⁻⁶ Кл.

    Переведём в микрокулоны:

    q = 2 мкКл.

    Ответ: 2 мкКл.

  3. Два точечных заряда 4 нКл и 6 нКл находятся в вакууме на расстоянии 6 см друг от друга. Определите силу электрического взаимодействия зарядов. Ответ выразите в микроньютонах. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл².

    Дано:

    q₁ = 4·10⁻⁹ Кл

    q₂ = 6·10⁻⁹ Кл

    r = 0,06 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    F — ?

    Решение:

    Используем закон Кулона:

    F = k·|q₁q₂|/r².

    Подставим значения:

    F = 9·10⁹·4·10⁻⁹·6·10⁻⁹/0,06² = 6·10⁻⁵ Н.

    Переведём в микроньютоны:

    F = 60 мкН.

    Ответ: 60 мкН.

  4. Два небольших заряженных шарика находятся в вакууме на расстоянии 20 см друг от друга. Заряды шариков равны +4 мкКл и −2 мкКл. Определите силу их электрического взаимодействия. Затем расстояние между шариками увеличили в 2 раза, не изменяя заряды. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия? Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл². Запишите числовой ответ, равный отношению первоначальной силы к новой.

    Дано:

    q₁ = 4·10⁻⁶ Кл

    q₂ = −2·10⁻⁶ Кл

    r₁ = 0,2 м

    r₂ = 2r₁ = 0,4 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    F₁/F₂ — ?

    Решение:

    По закону Кулона:

    F = k·|q₁q₂|/r².

    При неизменных зарядах сила обратно пропорциональна квадрату расстояния:

    F₁/F₂ = r₂²/r₁².

    Подставим значения:

    F₁/F₂ = 0,4²/0,2² = 4.

    Следовательно, при увеличении расстояния в 2 раза сила уменьшилась в 4 раза.

    Ответ: 4.

  5. Два одинаковых металлических шарика имеют заряды +6 мкКл и −2 мкКл. Шарики привели в соприкосновение, а затем раздвинули на расстояние 30 см. Определите силу электрического взаимодействия после раздвижения. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл². Ответ выразите в ньютонах.

    Дано:

    q₁ = +6 мкКл

    q₂ = −2 мкКл

    r = 0,3 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    F — ?

    Решение:

    При соприкосновении одинаковых металлических шариков общий заряд распределяется между ними поровну.

    Найдём общий заряд:

    qобщ = q₁ + q₂ = 6 − 2 = 4 мкКл.

    Заряд каждого шарика после соприкосновения:

    q = qобщ/2 = 2 мкКл = 2·10⁻⁶ Кл.

    По закону Кулона:

    F = kq²/r².

    Подставим значения:

    F = 9·10⁹·(2·10⁻⁶)²/0,3² = 0,4 Н.

    Ответ: 0,4 Н.

  6. Два точечных заряда находятся в вакууме на расстоянии 40 см друг от друга и взаимодействуют с силой 0,45 Н. Первый заряд равен +4 мкКл. Определите второй заряд и его знак, если заряды притягиваются. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл². Ответ выразите в мкКл, указав модуль заряда со знаком.

    Дано:

    q₁ = +4·10⁻⁶ Кл

    F = 0,45 Н

    r = 0,4 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    q₂ — ?

    Решение:

    По закону Кулона:

    F = k·|q₁q₂|/r².

    Выразим модуль второго заряда:

    |q₂| = Fr²/(k|q₁|).

    Подставим значения:

    |q₂| = 0,45·0,4²/(9·10⁹·4·10⁻⁶) = 2·10⁻⁶ Кл.

    Так как заряды притягиваются, они имеют противоположные знаки. Первый заряд положительный, поэтому второй заряд отрицательный.

    q₂ = −2 мкКл.

    Ответ: −2 мкКл.

  7. Два одинаковых положительных точечных заряда находятся на расстоянии 30 см друг от друга в вакууме. Силу их взаимодействия уменьшили в 9 раз, изменив только расстояние между ними. Определите новое расстояние между зарядами. Ответ выразите в сантиметрах. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл².

    Дано:

    r₁ = 30 см

    F₂ = F₁/9

    q₁ и q₂ — неизменны

    r₂ — ?

    Решение:

    По закону Кулона при неизменных зарядах:

    F₁/F₂ = r₂²/r₁².

    Так как F₁/F₂ = 9, получаем:

    9 = r₂²/r₁².

    Извлечём квадратный корень:

    r₂/r₁ = 3.

    Следовательно:

    r₂ = 3r₁ = 3·30 = 90 см.

    Ответ: 90 см.

  8. Два точечных заряда +3 мкКл и +12 мкКл находятся в вакууме на расстоянии 60 см друг от друга. Между ними на прямой, соединяющей заряды, помещают третий положительный заряд +1 мкКл. Определите расстояние от первого заряда до третьего, при котором результирующая сила, действующая на третий заряд, равна нулю. Ответ выразите в сантиметрах. Примите k = 9·10⁹ Н·м²/Кл².

    Дано:

    q₁ = 3·10⁻⁶ Кл

    q₂ = 12·10⁻⁶ Кл

    q₃ = 1·10⁻⁶ Кл

    L = 0,6 м

    k = 9·10⁹ Н·м²/Кл²

    x — ?

    Решение:

    Так как все три заряда положительные, силы, действующие на третий заряд со стороны первого и второго зарядов, направлены в противоположные стороны.

    Для равновесия третьего заряда модули сил должны быть равны:

    F₁ = F₂.

    По закону Кулона:

    kq₁q₃/x² = kq₂q₃/(L − x)².

    Сократим общие множители:

    q₁/x² = q₂/(L − x)².

    Извлечём квадратный корень:

    √q₁/x = √q₂/(L − x).

    Подставим значения:

    √3/x = √12/(0,6 − x).

    Так как √12 = 2√3, получаем:

    0,6 − x = 2x.

    3x = 0,6.

    x = 0,2 м = 20 см.

    Ответ: 20 см.