2022年高中物理 第1章 第2節(jié) 庫侖定律練習(xí) 新人教版選修3-1

2022年高中物理 第1章 第2節(jié) 庫侖定律練習(xí) 新人教版選修3-11庫侖是法國物理學(xué)家，庫侖定律內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上2庫侖定律公式：Fk靜電力常量k9.0×109N·m2/C2.3庫侖定律適用條件：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力4點電荷：帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至其形狀、大小及電荷分布狀況對相互作用力的影響可以忽略5兩個電荷之間的相互作用力，是作用力與反作用力，遵循牛頓第三定律6實驗證明：兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而改變因此，兩個或兩個以上的點電荷對某一個電荷的作用力等于各個點電荷對這個電荷的作用力的矢量和7如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫侖定律和力的合成法則，就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向基礎(chǔ)鞏固1下列說法中正確的是(C)A點電荷是指體積很小的電荷B根據(jù)Fk知，當(dāng)兩電荷間的距離趨近于零時，靜電力將趨于無窮大C若兩點電荷的電荷量q1q2，則q1對q2的靜電力等于q2對q1的靜電力D用庫侖定律計算出的兩電荷間的作用力是兩者受力的總和2在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和帶電量有關(guān)他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點，如圖所示實驗時，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大實驗表明：兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的_而增大，隨其所帶電荷量的_而增大此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是 _(選填“累積法”、“等效替代法”、“控制變量法”或“演繹法”)答案：減小增大控制變量法3兩個分別帶有電荷量Q和3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F，兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的大小為(C)A.F B.F C.F D12F解析：由庫侖定律得：Fk，兩球相互接觸后各自帶電荷量QQ，故當(dāng)二者間距為時，兩球間庫侖力Fkk，故FF，C正確4兩個半徑均為1 cm的導(dǎo)體球，分別帶上Q和3Q的電荷量，兩球心相距90 cm，相互作用力大小為F.現(xiàn)將它們碰一下后又分開，兩球心間相距3 cm，則它們的相互作用力大小變?yōu)?D)A3 000F B1 200F C900F D無法確定解析：兩球心相距90 cm時，兩球距離比球本身大得多，由庫侖定律，F(xiàn)kk；兩球相碰后，電荷量變?yōu)镼、Q，但兩球心距離變?yōu)? cm，這時兩球不能再被看作點電荷，所以不能用庫侖定律計算但可定性分析，由于同性相斥、異性相吸原理，電荷向遠(yuǎn)端移動，所以距離大于3 cm，F(xiàn)k.5(多選)兩個完全相同的金屬小球，帶電荷量之比為17，相距為r，兩球相互接觸后再放回原來位置，則它們的庫侖力可能為原來的(CD)A. B. C. D.解析：設(shè)兩小球的電荷量分別為Q和7Q，則在接觸前它們的庫侖力大小為Fk.當(dāng)兩球帶同種的電荷時，接觸后它們的電荷量要平均分配，各為4Q，庫侖力大小為Fk，此時的庫侖力為原來的倍當(dāng)兩球帶異種電性的電荷時，接觸后它們的電荷要先中和，再平均分配其余的電荷量，各為3Q，庫侖力大小為Fk，是原來的倍能力提升6如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上a和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量的大小比b的小已知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來表示，它應(yīng)是(B) AF1 BF2CF3 DF4 解析：據(jù)“同電性相斥，異電性相吸”規(guī)律，確定電荷c受到a和b的庫侖力Fac、Fbc的方向，若FbcFac，則兩力的合力沿水平方向，考慮到a的帶電荷量小于b的帶電荷量，故Fbc大于Fac，F(xiàn)bc與Fac的合力只能為F2.故選B. 7兩個大小相同的小球帶有同種電荷(可看做點電荷)，質(zhì)量分別為m1和m2，帶電荷量分別是q1和q2，用絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開，分別與重垂線方向的夾角為1和2，且兩球處于同一水平線上，如右圖所示，若12，則下述結(jié)論正確的是(C)Aq1一定等于q2B一定滿足Cm1一定等于m2D必須同時滿足q1q2，m1m2解析：由于小球所處的狀態(tài)是靜止的，故用平衡條件去分析以小球m1為研究對象，則小球m1受三個力FT、F、m1g作用，以水平和豎直方向建立直角坐標(biāo)系，如下圖所示，此時只需分解FT，由平衡條件得則tan 1.同理，對m2分析得tan 2.由于12，故tan 1tan 2，可得m1m2.可見，只要m1m2，不管q1、q2如何，1都等于2，故正確選項為C. 8(多選)如圖所示，兩根絕緣絲線掛著兩個質(zhì)量相同的小球A、B，此時上、下絲線的受力分別為TA和TB；如果使A帶正電，使B帶負(fù)電，上下絲線的受力分別為TA和TB，則下列關(guān)于TA和TB的關(guān)系判斷正確的是(AD) ATATA BTA<TA CTA>TA DTB<TB解析：以A、B兩球組成的整體為研究對象，無論是小球帶電還是小球不帶電，分析其受力情況并根據(jù)平衡條件可知：上方絲線的拉力大小總是等于下面兩球的重力之和，但是以B球為對象分析其受力情況可知，當(dāng)A、B球不帶電時：TBmBg，當(dāng)A、B球分別帶正電和負(fù)電時：TBmBgF.故選項A、D正確9如圖所示，A、B兩個點電荷的電荷量分別為Q和q，放在光滑絕緣水平面上，A、B之間用絕緣的輕彈簧相連接，當(dāng)系統(tǒng)平衡時，彈簧的伸長量為x0，若彈簧發(fā)生的均是彈性形變，則(B)A保持Q不變，將q變?yōu)?q，平衡時彈簧的伸長量為2x0B保持q不變，將Q變?yōu)?Q，平衡時彈簧的伸長量小于2x0C保持Q不變，將q變?yōu)閝，平衡時彈簧縮短量等于x0D保持q不變，將Q變?yōu)镼，平衡時彈簧縮短量小于x0解析：由庫侖定律Fk和胡克定律Fkx以及同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可得B正確10如圖，A、B是系在絕緣細(xì)線兩端，帶有等量同種電荷的小球，其中mA0.3 kg，現(xiàn)將絕緣細(xì)線繞過O點的光滑定滑輪，將兩球懸掛起來，兩球平衡時，OA的線長等于OB的線長，A球緊靠在光滑絕緣豎直墻上，B球懸線OB偏離豎直方向60°角，求：B球的質(zhì)量和細(xì)繩中的拉力大小解析：如圖受力分析設(shè)AB球間作用力為F，繩拉力為T，墻對A球支持力為N對A球：Fcos 60°mAgT對B球：Tsin 60°Fsin 60°，Tcos 60°Fcos 60°mBg聯(lián)立解得：T6 N，mB0.6 kg