3.(6分)如图,三个固定的带电小球a,b 和c,相互间的距离分别为ab=5cm,$\mathtt { b c } = 3 \mathtt { c m }$ ,ca=4cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a,b的连线,设小球a,b 所带电荷量的比值的绝对值为k,则( )

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2018_新课标I卷
3.(6分)如图,三个固定的带电小球a,b 和c,相互间的距离分别为ab=5cm,$\mathtt { b c } = 3 \mathtt { c m }$ ,ca=4cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a,b的连线,设小球a,b 所带电荷量的比值的绝对值为k,则( )

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【考点】2G:力的合成与分解的运用;A4:库仑定律
【专题】31:定性思想;43:推理法;53E:电荷守恒定律与库仑定律专题
【分析】对小球C受力分析,根据库仑定律,与矢量的合成法则,结合几何关系,及三角知识,即可求解。
【解答】解:根据同种电荷相斥,异种电荷相吸,且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a,b 的连线,可知,a,b 的电荷异号,
对小球C受力分析,如下图所示:

因 $a b = 5 c m$ ,bc=3cm, $\mathtt { C a = 4 c m }$ ,因此ac⊥bc,那么两力的合成构成矩形,
依据相似三角形之比,则有: $\frac { a } { F _ { b } } = \frac { a c } { b c } = \frac { 4 } { 3 }$
而根据库仑定律, $F _ { a } = k \frac { Q _ { c } q _ { a } } { a c ^ { 2 } }$ ,而 $F _ { b } = k \frac { Q _ { c } q _ { b } } { b c ^ { 2 } }$
综上所得, $\frac { 9 a } { 9 b } = \frac { 4 } { 3 } \times \frac { 4 ^ { 2 } } { 3 ^ { 2 } } = \frac { 6 4 } { 2 7 }$ ,故ABC错误,D正确;
故选:D。
【点评】考查库仑定律与矢量的合成法则,掌握几何关系,与三角形相似比的运用,注意小球C的合力方向可能向左,不影响解题的结果。