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1、2022年高中物理第1章靜電場第2節(jié)靜電力庫侖定律自我小測魯科版選修
夯基達(dá)標(biāo)
1.下列物體可視為點(diǎn)電荷的是( )
A.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷
B.均勻帶電的絕緣球體在一定條件下可視為點(diǎn)電荷
C.帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷
D.帶電的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷
2.對于庫侖定律,下列說法中正確的是( )
A.計(jì)算真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用力,可以使用公式
B.兩個(gè)帶電小球即使相距非常近,也能用庫侖定律
C.相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷,不論它們的電荷量是否相同,它們各自所受的庫侖力大小一定相等
D.當(dāng)兩個(gè)半徑為r的帶電金屬球中心相距為4r時(shí),對于
2、它們之間的靜電作用力大小只取決于它們各自所帶的電荷量
3.真空中兩個(gè)同性的點(diǎn)電荷q1、q2,它們相距較近,保持靜止.今釋放q2,且q2只在q1的庫侖力作用下運(yùn)動(dòng),則q2在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度( )
A.不斷減小 B.不斷增加 C.始終保持不變 D.先增大后減小
4.如下圖所示,兩個(gè)完全相同的金屬小球A、B帶有電量相等的電荷,相隔一定的距離,兩球間相互吸引力的大小是F,今讓與A、B大小相等、相同材料制成的不帶電的第三個(gè)小球C先后與A、B兩球接觸后移開,這時(shí)A、B兩球之間的相互作用力的大小為( )
A.
3、 B. C.
5.如下圖所示,在絕緣的光滑水平面上,相隔一定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球,從靜止同時(shí)釋放,則兩個(gè)小球的加速度和速度大小隨時(shí)間變化的情況是( )
A.速度增大,且增加得越來越快
B.速度減小,且減小得越來越慢
C.速度增大,且增加得越來越慢
D.速度減小,且減小得越來越快
6.兩個(gè)質(zhì)量分別是m1、m2的小球,各用長為L的絲線懸掛在同一點(diǎn),當(dāng)兩球分別帶同種電荷,且電荷量分別為q1、q2時(shí),兩絲線張開一定的角度θ1、θ2,如右圖所示.則下列說法正確的是( )
A.若m1>m2,則θ1>θ2
B.若m1=m2,則
4、θ1=θ2
C.若m1<m2,則θ1>θ2
D.若q1=q2,則θ1=θ2
能力提升
7.如下圖所示,兩根細(xì)線掛著兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B,上、下兩根細(xì)線的拉力分別為FA、FB,現(xiàn)使兩球帶同種電荷,此時(shí)上、下細(xì)線受的拉力分別為FA′、FB′,則( )
A.FA=FA′,F(xiàn)B>FB′ B.FA=FA′,F(xiàn)B<FB′
C.FA<FA′,F(xiàn)B>FB′ D.FA<FA′,F(xiàn)B<FB′
8.如下圖所示,兩個(gè)正電荷q1與q2電荷量都為3 C,靜止于真空中,相距r=2 m.
(1)在它們
5、的連線AB的中點(diǎn)O放入正電荷Q,求Q受的靜電力.
(2)在O點(diǎn)放入負(fù)電荷Q,求Q受的靜電力.
(3)在連線上A點(diǎn)的左側(cè)C點(diǎn)放上負(fù)點(diǎn)電荷q3,q3=1 C且AC=1 m,求q3所受的靜電力.
9.如下圖所示,兩個(gè)帶等量異種電荷的小球,質(zhì)量均為2 g,各用L=5.1 cm長的絕緣細(xì)線吊住,細(xì)線質(zhì)量不計(jì),小球可看成質(zhì)點(diǎn),懸點(diǎn)OO′相距d=4 cm.平衡時(shí),兩球各偏離豎直方向L′=1 cm,則每個(gè)小球的電荷量為多少?
溫馨提示:
處理此類問題關(guān)鍵是受力分析,分析方法與力學(xué)中相同,然后根據(jù)共點(diǎn)力平衡知識(shí)求解。
10.如下圖所示,光滑絕緣水平面上固定著A、B、C三個(gè)帶電小球,它們的質(zhì)量均為
6、m、間距均為r,A、B帶正電,電荷量均為q.現(xiàn)對C施一水平力F的同時(shí)放開三個(gè)小球,欲使三小球在運(yùn)動(dòng)過程中保持間距r不變,求:
(1)C球的電性和電荷量;
(2)水平力F的大小.
11.已經(jīng)證實(shí),質(zhì)子、中子都是由稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成的,上夸克帶電為,下夸克帶電為,e為電子所帶電荷量的大小,如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的,且各個(gè)夸克之間的距離都為l,l=1.5×10-15 m.試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力(庫侖力).
12.有兩個(gè)帶電小球,電荷量分別為+Q和+9Q,在真空中相距0.4 m.如果引進(jìn)第三個(gè)帶電小球,正好使三個(gè)帶電小球都處于平衡狀態(tài),第三個(gè)小球帶的是哪種電荷
7、?應(yīng)放在什么地方?電荷量是Q的幾倍?
參考答案
1答案:BC
2答案:AC
3解析:由于同性電荷相斥,所以釋放后它們將互相遠(yuǎn)離,由知,隨r的增大,q2受的庫侖力在減小,而q2的加速度由庫侖力產(chǎn)生,由牛頓第二定律知,q2的加速度減小.
答案:A
4解析:設(shè)A、B兩球球心間距為r,A帶電量為q,B帶電量為-q,由庫侖定律.當(dāng)C球先后與A、B兩球接觸后移開,A剩余電量,B剩余電量,A、B間引力為.
答案:A
5解析:由于靜電斥力作用,使兩小球受到方向相反的力的作用而加速運(yùn)動(dòng)起來,而由于每個(gè)小球的合外力大小均是,故隨著r的增大,其合外力減小,加速度減小,但速度一直增大.故C項(xiàng)對.
答
8、案:C
6解析:這是一道帶電體平衡問題,分析方法仍然與力學(xué)中物體的平衡方法一樣.小球受到三個(gè)力的作用:重力、繩子拉力、靜電斥力.采用正交分解法并列出平衡方程得,
,F拉cosθ-mg=0,所以
,由此式可見,正確答案為B、C兩項(xiàng).
答案:BC
7解析:由整體法知FA=FA′=GB+GB,另外,由于B除了受到向下的重力之外,還要受到向下的靜電力,故FB′>GB,而FB=GB,故選B項(xiàng).
答案:B
8解析:不管在O點(diǎn)放入的是正電荷還是負(fù)電荷,它受到的q1、q2的靜電力大小相等、方向相反,合力為零.
當(dāng)把q3放在C點(diǎn)時(shí),q3受到的q1的靜電力為,方向向右.q3受到的q2的靜電力為,方
9、向向右.故q3實(shí)際受到的靜電力為F1和F2的合力,即F=F1+F2,代入數(shù)據(jù)得F=3×1010 N,方向向右.
答案:(1)0 (2)0 (3)3×1010N,方向向右
9解析:以帶負(fù)電小球?yàn)檠芯繉ο?,受力如下圖,由庫侖定律得,靜電力.
此時(shí)r=d-2L′=(4-2×1)cm=2 cm
設(shè)懸線與豎直方向夾角為α,則有
F=mgtanα
解得q=1.33×10-8C
10解析:A球受到B球的庫侖斥力F1和C球的庫侖力F2作用后,產(chǎn)生水平向右的加速度,故F2必為引力,C球帶負(fù)電.如下圖所示,根據(jù)庫侖定律及,F(xiàn)1與F2的合力方向水平向右,求得F2=2F1,故q c=2q,對A球
10、:
對系統(tǒng)整體:F=3ma,故.
答案:(1)C球帶負(fù)電,電荷量為2q (2)
11解析:質(zhì)子帶電為+e,所以它是由2個(gè)上夸克和1個(gè)下夸克組成的,按題意,三個(gè)夸克必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處,這時(shí)上夸克和上夸克之間的靜電力為:
,代入數(shù)據(jù)得Fuu=46 N,為斥力
上夸克和下夸克之間的靜電力為:
,代入數(shù)據(jù)得Fud=23 N,為引力.
答案:Fuu=46 N,為斥力;Fud=23 N,為引力.
拓展探究
12解析:要使三個(gè)小球都處于平衡狀態(tài),每個(gè)小球所受另外兩個(gè)球的庫侖力應(yīng)彼此平衡.原來+Q和+9Q是相互排斥的,由此可以判斷:第三個(gè)小球應(yīng)帶負(fù)電荷,并要放在+Q和+9Q的連線上,位于+Q和+9Q中間的某一位置.設(shè)第三個(gè)小球的電荷量為Qx(取絕對值),與+Q的距離為x,+Q和+9Q間的距離為d(d=0.4 m),受力情況如下圖所示.
設(shè)+Q和+Qx間的相互作用力為F1和F1′,有
設(shè)+9Q和+Qx間的相互作用力為F2和F2′,有
設(shè)+Q和9Q間的相互作用力為F3和F3′,有
由F1=F3,可得
由F2′=F3′可得
代入數(shù)據(jù)解得x=0.1 m,.
答案:見解析.
溫馨提示:若原來兩個(gè)點(diǎn)電荷是同種電荷,則第三個(gè)電荷應(yīng)放在兩個(gè)點(diǎn)電荷連線之間,靠近帶電量小的電荷,電性與兩個(gè)已知電荷的電性相反.