2021-2022高中物理人教版選修3-1作業(yè)：第一章第2節(jié)庫(kù)侖定律2Word版含解析

《庫(kù)侖定律》1．A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷間距離恒定，當(dāng)其他電荷移到A、B附近時(shí)，A、B之間的庫(kù)侖力將()A．可能變大 B．可能變小C．一定不變 D．不能確定【解析】?jī)蓚€(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)電荷的存在而改變．【答案】C2．人類(lèi)已探明某星球帶負(fù)電，假設(shè)它是一個(gè)均勻帶電的球體，將一帶負(fù)電的粉塵置于該星球表面h高處，恰處于懸浮狀態(tài)，現(xiàn)設(shè)科學(xué)家將同樣的帶電粉塵帶到距星球表面2h高處無(wú)初速度釋放，則此帶電粉塵將(不考慮星球的自轉(zhuǎn)影響)()A．向星球中心方向下落 B．被推向太空C．仍在那里懸浮 D．無(wú)法確定【解析】在星球表面h高度處，粉塵處于懸浮狀態(tài)，說(shuō)明粉塵所受庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力平衡，keq\f(q1q2,R＋h2)＝Geq\f(m1m2,R＋h2)，得kq1q2＝Gm1m2；當(dāng)離星球表面2h高度時(shí)，所受合力F＝keq\f(q1q2,R＋2h2)－Geq\f(m1m2,R＋2h2).結(jié)合上式可知，F(xiàn)＝0，即受力仍平衡．由于庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力都遵從二次方反比規(guī)律，因此該粉塵無(wú)論距星球表面多高，都處于懸浮狀態(tài)．【答案】C3．真空中有甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷，當(dāng)它們相距r時(shí)，它們間的靜電力為F.若甲的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，乙的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,3)，兩者間的距離變?yōu)?r，則它們之間的靜電力變?yōu)?)A．3F/8 B．FC．8F/3 D．2【解析】由庫(kù)侖定律有：F＝keq\f(Q甲Q乙,r2)，F(xiàn)′＝keq\f(Q甲′Q乙′,r′2)其中：Q甲′＝2Q甲，Q乙′＝eq\f(1,3)Q乙，r′＝2r可解得：F′＝eq\f(1,6)F.【答案】B4．(多選)如圖1－2－10所示，可視為點(diǎn)電荷的小物體A、B分別帶負(fù)電和正電，B固定，圖1－2－10其正下方的A靜止在絕緣斜面上，則A受力個(gè)數(shù)可能為()A．A可能受2個(gè)力作用B．A可能受3個(gè)力作用C．A可能受4個(gè)力作用D．A可能受5個(gè)力作用【解析】小物體A必定受到兩個(gè)力作用，即重力和B對(duì)它的庫(kù)侖力，這兩個(gè)力方向相反，若兩者恰好相等，則A應(yīng)只受這兩個(gè)力作用．若向上的庫(kù)侖力小于A的重力，則A還將受到斜面的支持力，這三個(gè)力不能平衡，用假設(shè)法可得A必定受到斜面的靜摩擦力，所以A受到的力可能是2個(gè)，也可能是4個(gè)，選A、C.【答案】AC5．如圖1－2－11所示，在絕緣光滑水平面上，相隔一定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球．同時(shí)從靜止釋放，則兩個(gè)小球的加速度大小和速度大小隨時(shí)間變化的情況是()圖1－2－11A．速度變大，加速度變大 B．速度變小，加速度變小C．速度變大，加速度變小 D．速度變小，加速度變大【解析】因電荷間的靜電力與電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同，故電荷將一直做加速運(yùn)動(dòng)，又由于兩電荷間距離增大，它們之間的靜電力越來(lái)越小，故加速度越來(lái)越?。敬鸢浮緾6．如圖1－2－12所示，大小可以忽略不計(jì)的帶有同種電荷的小球A和B相互排斥，靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角分別是α和β，且α＜β，兩小球在同一水平線上，由此可知()圖1－2－12A．B球受到的庫(kù)侖力較大，電荷量較大B．B球的質(zhì)量較大C．B球受到的拉力較大D．兩球接觸后，再處于靜止的平衡狀態(tài)時(shí)，懸線的偏角α′、β′仍滿足α′＜β′【解析】庫(kù)侖力是A、B兩球受力中的一種．然后應(yīng)用共點(diǎn)力平衡和牛頓第三定律可求出．分別以A、B球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力情況如圖所示，由共點(diǎn)力的平衡條件有mAg＝FA/tanα，F(xiàn)TA＝FA/sinα；mBg＝FB/tanβ，F(xiàn)TB＝FB/sinβ，而FA＝FB，由此可見(jiàn)因?yàn)棣粒鸡拢詍A＞mB，F(xiàn)TA＞FTB.兩球接觸后，每個(gè)小球的電荷量可能都發(fā)生變化，但相互間的靜電力仍滿足牛頓第三定律，因此仍有上述的關(guān)系，正確選項(xiàng)為D.【答案】D7．如圖1－2－13所示，可視為點(diǎn)電荷的半徑相同的兩個(gè)金屬球A、B，帶有等量異號(hào)電荷，相隔一定的距離，兩球之間的相互作用力大小為F，今用一半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開(kāi)，這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力大小是()圖1－2－13A.eq\f(1,8)F B.eq\f(1,4)FC.eq\f(3,8)F D.eq\f(3,4)F【解析】由于A、B帶等量異號(hào)電荷，設(shè)電荷量都為q，所以兩球間的相互吸引力F＝keq\f(q2,r2)，當(dāng)C球與A球接觸后，A、C兩球的電荷量均為q1＝eq\f(q,2)，當(dāng)B、C兩球接觸后，B、C兩球的帶電荷量均為q2＝eq\f(q－\f(q,2),2)＝eq\f(q,4)，此時(shí)A、B兩球間相互作用力的大小為F′＝keq\f(\f(q,2)·\f(q,4),r2)＝keq\f(q2,8r2)＝eq\f(F,8)，故A正確．【答案】A8．如圖1－2－14所示，光滑絕緣的水平地面上有相距為L(zhǎng)的點(diǎn)電荷A、B，帶電荷量分別為－4Q和＋Q，今引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)，則C的電荷量和放置的位置是()圖1－2－14A．－Q，在A左側(cè)距A為L(zhǎng)處B．－2Q，在A左側(cè)距A為eq\f(L,2)處C．－4Q，在B右側(cè)距B為L(zhǎng)處D．＋2Q，在A右側(cè)距A為eq\f(3L,2)處【解析】根據(jù)自由電荷間的作用規(guī)律可知，C應(yīng)放在B的外側(cè)，且與A電性相同帶負(fù)電，由FAB＝FCB，得keq\f(4Q2,L2)＝keq\f(QCQ,r\o\al(2,BC))，由FAC＝FBC，得keq\f(4QQC,rBC＋L2)＝keq\f(QQC,r\o\al(2,BC))，解得：rBC＝L，QC＝4Q.【答案】C[超越自我·提升練]9．一個(gè)內(nèi)表面光滑的半球形碗放在水平桌面上，碗口處于水平狀態(tài)，O是球心．有兩個(gè)帶同種電荷且質(zhì)量分別為m1和m2可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，當(dāng)它們靜止后處于如圖1－2－15所示狀態(tài)，則m1和m2對(duì)碗的彈力大小之比為()圖1－2－15A．1∶eq\r(3) B.eq\r(3)∶1C．2∶eq\r(3) D.eq\r(3)∶2【解析】選取兩小球組成的整體為研究對(duì)象，受力分析并正交分解如圖：由平衡條件得：F1在水平方向的分力F′和F2在水平方向的分力F″大小相等．即F1cos60°＝F2cos30°，所以：eq\f(F1,F2)＝eq\f(\r(3),1).【答案】B10．類(lèi)似雙星運(yùn)動(dòng)那樣，兩個(gè)點(diǎn)電荷的質(zhì)量分別為m1、m2，且?guī)М惙N電荷，電荷量分別為Q1、Q2，相距為l，在庫(kù)侖力作用下(不計(jì)萬(wàn)有引力)各自繞它們連線上的某一固定點(diǎn)，在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知m1的動(dòng)能為Ek，則m2的動(dòng)能為()A.eq\f(kQ1Q2,l)－Ek B.eq\f(kQ1Q2,2l)－EkC.eq\f(km1Q1Q2,m2l)－Ek D.eq\f(km2Q1Q2,2m1l)－Ek【解析】對(duì)于兩點(diǎn)電荷，庫(kù)侖力提供向心力，則eq\f(kQ1Q2,l2)＝eq\f(m1v\o\al(2,1),r1)＝eq\f(m2v\o\al(2,2),r2)，所以Ek1＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝eq\f(kQ1Q2,2l2)r1＝Ek，Ek2＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＝eq\f(kQ1Q2,2l2)r2，因?yàn)閞1＋r2＝l，所以Ek＋Ek2＝eq\f(kQ1Q2,2l2)(r1＋r2)＝eq\f(kQ1Q2,2l).解得Ek2＝eq\f(kQ1Q2,2l)－Ek.【答案】B11．如圖1－2－16所示，光滑絕緣的水平面上固定著A、B、C三個(gè)帶電小球，它們的質(zhì)量都為m，彼此間距離均為r，A、B帶正電，電荷量均為q.現(xiàn)對(duì)C施加一個(gè)水平力F的同時(shí)放開(kāi)三個(gè)小球．三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持間距r不變，求：(三個(gè)小球均可視為點(diǎn)電荷)圖1－2－16(1)C球的電性和電荷量大小．(2)水平力F的大?。窘馕觥?1)A球受到B球沿BA方向的庫(kù)侖力和C球的庫(kù)侖力作用后，產(chǎn)生水平向右的加速度，所以C球?qū)球的庫(kù)侖力為引力，C球帶負(fù)電．對(duì)A球，有keq\f(q2,r2)＝keq\f(qQ,r2)·sin30°，所以Q＝2q.(2)又根據(jù)牛頓第二定律，有keq\f(qQ,r2)·cos30°＝ma，將A、B、C作為整體，則F＝3ma＝eq\f(3\r(3)kq2,r2).【答案】(1)負(fù)電2q(2)eq\f(3\r(3)kq2,r2)12．如圖1－2－17所示，A、B是兩個(gè)帶等量同種電荷的小球，A固定在豎直放置的10cm長(zhǎng)的絕緣支桿上，B靜止于光滑絕緣的傾角為30°的斜面上且恰與A等高，若B的質(zhì)量為30eq\r(3)g，則B帶電荷量是多少？(取g＝10m/s2)圖1－2－17【解析】因?yàn)锽靜止于光滑絕緣的傾角為30°的斜面上且恰與A等高，設(shè)A、B之間的水平距離為L(zhǎng).依據(jù)題意可得：tan30°＝eq\f(h,L)，L＝eq\f(h,tan30°)＝eq\f(10,\f(\r(3),3))cm＝10eq\r(3)cm，對(duì)B進(jìn)行受