1.2 庫侖定律—2020-2021學(xué)年高中物理選修3-1練習(xí)冊

1、第一章靜電場2庫侖定律知識點一點電荷1.物理學(xué)引入“點電荷”概念,從科學(xué)方法上來說屬于() A.觀察實驗的方法B.控制變量的方法C.等效替代的方法D.建立物理模型的方法2.下列對于點電荷的理解正確的是()A.體積很大的帶電體都不能看作點電荷B.只要是體積很小的帶電體就能看作點電荷C.只要是均勻的球形帶電體,不管球的大小如何,都能看作點電荷D.當(dāng)兩個帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體都能看作點電荷知識點二庫侖定律的理解3.(多選)如圖L1-2-1所示的實驗裝置為庫侖扭秤.細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個帶電的金屬小球A,另一端有一個不帶電的球B,圖L1-2-1

2、B與A所受的重力平衡.當(dāng)把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時,A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn),通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小,改變A和C之間的距離r,記錄每次懸絲扭轉(zhuǎn)的角度,便可找到A、C之間的力F與距離r的關(guān)系.這一實驗中用到的物理方法有()A.微小量放大法B.極限法C.比值定義法D.控制變量法4.(多選)庫侖定律的適用范圍是()A.真空中兩個帶電球體間的相互作用B.真空中任意帶電體間的相互作用C.真空中兩個點電荷間的相互作用D.真空中兩個帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離,則可應(yīng)用庫侖定律5.真空中有兩個點電荷,它們之間的靜電力為F,如果保持它們所帶的電荷量不變,將它們之間的距離增

3、大為原來的2倍,則它們之間作用力的大小等于()A.FB.2FC.F2D.F46.若兩個點電荷相距r時相互作用力為F,則()A.電荷量不變而距離加倍時,作用力變?yōu)镕2B.其中一個電荷的電荷量和兩電荷間距離都減半時,作用力為4FC.每個電荷的電荷量和兩電荷間距離都減半時,作用力為4FD.每個電荷的電荷量和兩電荷間距離都增加相同倍數(shù)時,作用力不變知識點三庫侖定律的簡單應(yīng)用7.兩個帶正電的小球放在光滑的水平絕緣板上,它們相距一定距離.若同時釋放兩球,它們的加速度之比將()A.保持不變B.先增大后減小C.增大D.減小8.如圖L1-2-2所示,三個完全相同的金屬小球a、b、c分別位于等邊三角形的三個頂點上

4、.a和c帶正電,b帶負(fù)電,a所帶電荷量比b小,已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條表示,它應(yīng)是() 圖L1-2-2A.F1B.F2C.F3D.F49.一端固定在天花板上的絕緣細(xì)線的另一端與一帶正電的小球M相連接,在小球M下面的一絕緣水平面上固定了另一個帶電小球N,在圖L1-2-3中,小球M能處于靜止?fàn)顟B(tài)的是()圖L1-2-310.如圖L1-2-4所示,兩根細(xì)線掛著質(zhì)量相同的兩個小球A、B,A、B均靜止且不帶電,上、下兩根細(xì)線所受的拉力大小分別為FA、FB.現(xiàn)使兩球帶圖L1-2-4上異種電荷,此時上、下兩根細(xì)線所受的拉力大小分別為FA、FB,則()A.FA=FA,FBFBB

5、.FA=FA,FBFBC.FAFBD.FAFA,FBFB11.三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上,各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑.球1的帶電荷量為q,球2的帶電荷量為nq,球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn),此時球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸,再與球1接觸,然后將球3移至遠(yuǎn)處,此時1、2之間作用力的大小仍為F,方向不變.由此可知()A.n=3B.n=4C.n=5D.n=612.如圖L1-2-5所示,在光滑且絕緣的水平面上有兩個金屬小球A和B,它們用一絕緣輕彈簧相連,帶同種電荷.彈簧伸長x0時小球平衡,圖L1-2-5如果A、B帶電荷量加倍,當(dāng)它們重新平衡時,彈簧伸長x,

6、則x和x0的關(guān)系為()A.x=2x0B.x=4x0C.x4x013.兩個質(zhì)量分別為m1、m2的小球1、2用絲線懸掛在同一點,當(dāng)兩球分別帶同種電荷,且電荷量為q1、q2時,兩絲線偏離豎直方向一定的角度1、2,兩小球靜止于同一水平面,如圖L1-2-6所示,則下列說法正確的是()圖L1-2-6A.若m1=m2,則1=2B.若m1m2,則12C.若m12D.若m1=m2,且q1=q2,則1214.兩個半徑完全相同的金屬小球帶有等量的正電荷,放于一豎直半圓環(huán)光滑的絕緣面內(nèi),靜止時兩球位置如圖L1-2-7所示,已知兩球的質(zhì)量都為m,環(huán)的半徑為R(小金屬球的半徑可以忽略).AOC=BOC=,則小球A受到的庫

7、侖力為多大?每個小球上的電荷量Q為多少?圖L1-2-715.如圖L1-2-8所示,q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷,已知q1與q2之間的距離為l1,q2與q3之間的距離為l2, 且三個點電荷都處于平衡狀態(tài).(1)若q2為負(fù)電荷,請判斷q1與q3的電性.(2)求q1、q2、q3三者電荷量大小之比.圖L1-2-816.有一帶電荷量為+Q、半徑為R的球,電荷在其內(nèi)部能均勻分布且保持不變,在其內(nèi)部挖去一半徑為R2的小球后,如圖L1-2-9所示,求剩余部分對放在兩球心連線上一點P處電荷量為+q的電荷的靜電力.已知P與大球球心距離為4R.圖L1-2-92庫侖定律1.D解析 “點電荷”是為了

8、研究物理問題方便而引入的物理模型,是由實際物體抽象所得,D正確.2.D解析 帶電體能否看作點電荷由研究問題的性質(zhì)決定,與自身大小、形狀無具體關(guān)系,當(dāng)帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這個帶電體可看作點電荷,D正確.3.AD解析 把微弱的庫侖力轉(zhuǎn)換放大成可以看得到的扭轉(zhuǎn)角度,并通過扭轉(zhuǎn)角度的大小找出力和距離的關(guān)系,是微小量放大法,選項A正確;保持帶電荷量不變,改變A和C的距離r,從而得到F和r的關(guān)系,是控制變量法,選項D正確.4.CD解析 庫侖定律嚴(yán)格適用于點電荷間的相互作用力.5.D解析 由庫侖定律可知,在點電荷的電荷量不變的情況下,它們之間作用力的大小與距離的二次方成反比,選項

9、D正確.6.D解析 由F=kQ1Q2r2,當(dāng)Q1、Q2不變,而r變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r,F變?yōu)樵瓉淼?4,故選項A錯誤;其中一個電荷的電荷量和兩電荷間距離減半時,作用力變?yōu)樵瓉淼膬杀?故選項B錯誤;每個電荷的電荷量和兩電荷間距離都減半或增加相同的倍數(shù)時,作用力保持不變,故選項C錯誤,D正確.7.A解析 兩者之間的庫侖力時刻保持大小相等、方向相反,由牛頓第二定律知a1a2=m2m1,故A正確.8.B解析 取小球c為研究對象,c受到a的斥力F斥,方向沿a、c連線,如圖所示,c受到b的吸引力F引,方向沿c、b連線,由于F引F斥,那么c球受靜電力的合力應(yīng)為F2.9.B解析 M受到三個力的作用而處于平衡狀態(tài),

10、則絕緣細(xì)線的拉力與庫侖力的合力必與M的重力大小相等,方向相反,故選項B正確.10.A解析 以A、B整體作為研究對象分析可知,A、B無論是帶電還是不帶電,上面線的拉力大小都等于A、B的重力大小之和,所以FA=FA;當(dāng)A、B不帶電時,FB=mg,當(dāng)A、B帶異種電荷時,它們相互吸引,則FBFB,選項A正確.11.D解析 設(shè)1、2兩電荷之間的距離為r,3和它們沒有接觸前,由庫侖定律有F=knq2r2,接觸后,2球帶電荷量為nq2,1球帶電荷量為n+24q,由庫侖定律有F=k(n2+2n)q28r2,聯(lián)立解得n=6,D正確.12.C解析 設(shè)彈簧原長為l,勁度系數(shù)為k,根據(jù)庫侖定律和平衡條件列式得kq1q

11、2(l+x0)2=kx0,k4q1q2(l+x)2=kx,兩式相除,有(l+x)24(l+x0)2=x0x,可得x=l+x0l+x24x0,因l+xl+x0,故x4x0,選項C正確.13.AC解析 球1受FT、F1、m1g三個力作用而處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件得tan 1=F1m1g,根據(jù)庫侖定律得F1=kq1q2r2(r為m1、m2靜止時的距離),聯(lián)立得tan 1=kq1q2m1gr2,同理,對m2分析,有tan 2=kq1q2m2gr2,所以決定大小的是m,m大則小,m小則大,故A、C正確.14.mgtan 2Rsin mgtank解析 如圖所示,對A球,由平衡條件得F=FNsin ,mg

12、=FNcos 聯(lián)立解得F= mgtan 因為F=kQ2(2Rsin)2所以Q=2Rsin mgtank15.(1)帶正電帶正電(2)l1+l2l221l1+l2l12解析 (1)假設(shè)q1、q3均帶負(fù)電,雖然q2可以平衡,但q1或q3所受的兩個庫侖力均為斥力,故而方向相同,不能平衡.假設(shè)q1、q3均帶正電,則每個點電荷所受的兩個庫侖力均方向相反,可能平衡.因此q1、q3均帶正電,也就是說,在這種情況下,q1、q3必須是同種電荷且跟q2是異種電荷.(2)q1受q2水平向右的庫侖引力作用和q3水平向左的庫侖斥力作用.由庫侖定律和平衡條件得kq1q2l12=kq1q3(l1+l2)2同理,對q2,有kq1q2l12=kq2q3l22對q3,有kq2q3l22