在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上,小球D位于三角形的中心,如图所示.现让小球A、B、C带等量的正电荷Q,让小球D带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,则Q与q的比值为(  )A. 13B. 33C. 3D. 3

问题描述:

在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上,小球D位于三角形的中心,如图所示.现让小球A、B、C带等量的正电荷Q,让小球D带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,则Q与q的比值为(  )
A.

1
3

B.
3
3

C. 3
D.
3

以A、B、C三个中的一个为研究对象,如以B为研究对象有:
受到A、C的库伦斥力作用,同时受到D点点电荷的库伦引力作用,设三角形边长为L,根据受力平衡得:
K

Q2
L2
×cos30°×2=K
Qq
r2

r=
3
3
L

所以解得:
Q
q
=
3
,故ABC错误,D正确.
故选D.
答案解析:解答本题的关键是正确选择研究对象,在本题中可以选择A、B、C三个中的一个为研究对象,然后根据受力平衡列方程求解.
考试点:库仑定律;共点力平衡的条件及其应用.
知识点:本题考查了在电场中的物体平衡,本质属于力学问题,对于这累问题要首先进行正确受力分析,然后根据平衡条件进行求解.