2020高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 2 庫(kù)侖定律練習(xí) 新人教版選修3-1

2庫(kù)侖定律知識(shí)點(diǎn)一點(diǎn)電荷1.物理學(xué)引入“點(diǎn)電荷”概念,從科學(xué)方法上來(lái)說(shuō)屬于 ()A.觀察實(shí)驗(yàn)的方法C.等效替代的方法B.控制變量的方法D.建立物理模型的方法2.下列對(duì)于點(diǎn)電荷的理解正確的是 ()A.體積很大的帶電體都不能看作點(diǎn)電荷B.只要是體積很小的帶電體就能看作點(diǎn)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(diǎn)電荷D.當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體都能看作點(diǎn)電荷知識(shí)點(diǎn)二庫(kù)侖定律及其應(yīng)用3.(多選)如圖 L1-2-1 所示的實(shí)驗(yàn)裝置為庫(kù)侖扭秤.細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球 A,另一端有一個(gè)不帶電的球 B,B 與 A 所受的重力平衡.當(dāng)把另一個(gè)帶電的金屬球 C 插入容器并使它靠近 A 時(shí),A 和 C 之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn),通過(guò)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(shí)驗(yàn)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.下列對(duì)庫(kù)侖定律的理解正確的是 ()A.對(duì)于任何帶電體之間的靜電力,都可以使用公式 F=kB.只要是點(diǎn)電荷之間的靜電力,就可以使用公式 F=k計(jì)算計(jì)算C.無(wú)論是在真空中還是在介質(zhì)中 ,兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力一定是大小相等、方向相反圖L1-2-1D.用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒吸引碎紙屑,說(shuō)明碎紙屑一定帶正電5.兩個(gè)所帶電荷量分別為-Q 和+3Q 的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)固定在相距為 r 的兩處,它們之間的庫(kù)侖力大小為 F.使兩小球相互接觸而后分開(kāi)并將其固定在距離為 的兩處,則現(xiàn)在兩球間庫(kù)侖力的大小為()A.FB.FC.FD.12F6.在“探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和二者所帶的電荷量有關(guān).他選用兩個(gè)均帶正電的小球 A 和 B,A 球放在可移動(dòng)的絕1緣座上,B 球用絕緣絲線(xiàn)懸掛于玻璃棒的 C 點(diǎn),如圖 L1-2-2 所示.圖 L1-2-2實(shí)驗(yàn)時(shí),先保持兩球所帶的電荷量不變,使 A 球從遠(yuǎn)處逐漸向 B 球靠近,觀察后發(fā)現(xiàn)兩球距離越小,B 球懸線(xiàn)的偏角越大;再保持兩球距離和小球 A 不變,改變小球 B 所帶的電荷量,觀察后發(fā)現(xiàn)小球 B 所帶的電荷量越大,B 球懸線(xiàn)的偏角越大.實(shí)驗(yàn)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”).知識(shí)點(diǎn)三帶電體間的平衡7.2017·萬(wàn)州二中期中三個(gè)點(diǎn)電荷在彼此的庫(kù)侖力作用下都處于靜止?fàn)顟B(tài),則以下說(shuō)法中不正確的是()A.它們一定在同一直線(xiàn)上B.它們?nèi)峭N電荷C.每個(gè)電荷受到的庫(kù)侖力的合力等于零D.它們不全是同種電荷8.如圖 L1-2-3 所示,兩根細(xì)線(xiàn)掛著質(zhì)量相同的兩個(gè)小球 A、B,A、B 均靜止且不帶電,上、下兩根細(xì)線(xiàn)所受的拉力大小分別為 FA、FB.現(xiàn)使兩球帶上異種電荷,此時(shí)上、下兩根細(xì)線(xiàn)所受的拉力大小分別為 F'A、F'B,則()圖 L1-2-3A.FA=F'A,FB>F'BB.FA=F'A,FB<F'BC.FA<F'A,FB>F'BD.FA<F'A,FB<F'B9.2017·湖州期中如圖 L1-2-4 所示,質(zhì)量為 m、帶電荷量為 q 的小球 A 用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于O 點(diǎn),細(xì)線(xiàn)長(zhǎng)為 l.當(dāng)將電荷量為-q 的點(diǎn)電荷 B 置于空間某位置時(shí),小球 A 靜止,懸線(xiàn)與豎直方向的夾角=30°,A、B 連線(xiàn)與豎直方向的夾角恰好也為 30°,則 A、B 之間的距離為()圖 L1-2-4A.lB.q2C.qD.q10.如圖 L1-2-5 所示,三個(gè)點(diǎn)電荷 A、B、C 位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,已知 A、B 都帶正電荷,A 所受 B、C 兩個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力的合力如圖中 FA所示,那么可以判定點(diǎn)電荷 C 所帶電荷的電性()A.一定是正電B.一定是負(fù)電C.可能是正電,也可能是負(fù)電D.無(wú)法判斷圖 L1-2-5知識(shí)點(diǎn)四庫(kù)侖定律在動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用11.2017·開(kāi)灤二中期中圖 L1-2-6 是粒子(氦原子核)被帶正電的重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡,M、N、P、Q 是軌跡上的四點(diǎn),在散射過(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止.圖中所標(biāo)出的粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()圖 L1-2-6A.M 點(diǎn)B.N 點(diǎn)C.P 點(diǎn)D.Q 點(diǎn)12.(多選)兩個(gè)半徑相同的金屬小球所帶電荷量之比為 17,相距為 r,兩者相互接觸后再放回原來(lái)的位置上,則相互作用力可能為原來(lái)的()A.B.C.D.13.在光滑絕緣的水平地面上放置著四個(gè)相同的金屬小球,小球 A、B、C 位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,小球 D 位于三角形的中心,如圖 L1-2-7 所示.已知小球 A、B、C 帶等量的正電荷Q,小球 D 帶負(fù)電荷 q,若四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),()則 Q 與 q 的比值為3A.B.C.3 D.圖 L1-2-714.如圖 L1-2-8 所示,半徑為 R 的絕緣球殼上均勻地帶有總電荷量為+Q 的電荷,另一電荷量為+q 的點(diǎn)電荷被放置在球心 O 處,由于對(duì)稱(chēng)性,點(diǎn)電荷受到的合力為零.現(xiàn)在球殼上挖去半徑為 r(rR)的一個(gè)小圓孔,則此時(shí)置于球心的點(diǎn)電荷受到的靜電力為多大 ?方向如何?(已知靜電力常量為 k)圖 L1-2-815.如圖 L1-2-9 所示,電荷量 Q=2×10-7C 的正點(diǎn)電荷 A 固定在空間中的 O 點(diǎn),將質(zhì)量 m=2×10-4kg、電荷量 q=1×10-7C 的另一正點(diǎn)電荷 B 從 O 點(diǎn)正上方高 l=0.5m 的某處由靜止釋放,B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大的位置在 P 點(diǎn).若靜電力常量 k=9×109N·m2/C2,重力加速度 g 取 10m/s2.求:(1)B 在距 O 點(diǎn) l=0.5m 處時(shí)的加速度大小;(2)P、O 間的距離 L.圖 L1-2-91.D解析點(diǎn)電荷是為了研究物理問(wèn)題方便而引入的物理模型 ,是由實(shí)際物體抽象所得,D正確.2.D解析帶電體能否看作點(diǎn)電荷由研究問(wèn)題的性質(zhì)決定,與自身大小、形狀無(wú)具體關(guān)系,當(dāng)帶電體的形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí),這個(gè)帶電體可看作點(diǎn)電荷,D 正確.3.AD解析把微弱的庫(kù)侖力轉(zhuǎn)換放大成可以看得到的扭轉(zhuǎn)角度,并通過(guò)扭轉(zhuǎn)角度的大小找出力和距離的關(guān)系,是放大法,選項(xiàng) 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(xiàng) D 正確.4.C解析庫(kù)侖定律 F=k只適用于真空中的點(diǎn)電荷,而不是任意的帶電體,選項(xiàng) A、B錯(cuò)誤;兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力為作用力與反作用力,選項(xiàng) C 正確;帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì),紙屑可能帶正電,也可能不帶電,選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.45.C解析兩小球接觸前,庫(kù)侖力 F=k,接觸后二者所帶的電荷量都變?yōu)?#160;Q,所以接觸后兩小球之間的庫(kù)侖力 F'=k=F,選項(xiàng) C 正確.6.減小增大控制變量法解析由 B 球的受力及平衡條件可知,A、B 間的相互作用力 F 越大時(shí),懸線(xiàn)偏角越大,故距離越小時(shí) B 球懸線(xiàn)偏角越大表明相互作用力在距離越小時(shí)數(shù)值越大,改變電荷量時(shí)道理相同;因本實(shí)驗(yàn)中探究的是相互作用力與距離及電荷量之間的關(guān)系,且是先保持電荷量不變以探究作用力與距離的關(guān)系,又保持距離不變以探究作用力與電荷量的關(guān)系 ,這正是控制變量法的典型特征.7.B解析三個(gè)點(diǎn)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài),所有庫(kù)侖力應(yīng)在同一直線(xiàn)上,對(duì)錯(cuò)誤兩側(cè)的某一電荷,受到的兩庫(kù)侖力等大反向,另兩電荷一定為異種電荷,選項(xiàng) B 錯(cuò)誤.8.A解析以 A、B 整體作為研究對(duì)象分析可知,A、B 無(wú)論是帶電還是不帶電,上面線(xiàn)的拉力都等于 A、B 的重力之和,所以 FA=F'A;當(dāng) A、B 不帶電時(shí),FB=mg,當(dāng) A、B 帶異種電荷時(shí),它們相互吸引,則 F'B<mg,所以 FB>F'B,選項(xiàng) A 正確.9.B解析對(duì)小球 A,由平衡條件得 2Fcos=mg,而 F=,聯(lián)立可得距離 r=q,選項(xiàng)B 正確.B10.B解析因 A、 都帶正電,所以靜電力表現(xiàn)為斥力,即 B 對(duì) A 的作用力沿 BA 的延長(zhǎng)線(xiàn)方向,而不論 C 帶正電還是帶負(fù)電,A 和 C 的作用力方向都必須在 AC 連線(xiàn)上,由平行四邊形定則知,合力一定沿兩個(gè)分力所組成的平行四邊形的對(duì)角線(xiàn),所以 A 和 C 之間為引力,故 C 帶負(fù)電,選項(xiàng) B 正確.11.C解析由庫(kù)侖定律,粒子(氦原子核)受到重金屬原子核的庫(kù)侖力背離重金屬原子核,由牛頓第二定律,加速度與庫(kù)侖力方向相同,選項(xiàng) C 正確.12.CD解析設(shè)兩小球的電荷量分別為 q 與 7q,由庫(kù)侖定律可知,原來(lái)相距 r 時(shí)的相互作用力 F=k=,由于兩球的電性未知,接觸后相互作用力的計(jì)算可分為兩種情況:(1)兩球電性相同 .相互接觸時(shí)兩球電荷量平分 ,兩球帶電荷量均為=4q,放回原處后的相互作用力 F1=k=,故=,D 正確.(2)兩球電性不同.相互接觸時(shí)電荷先中和再平分,兩球帶電荷量均為=3q,放回原處后的相互作用力 F2=k=,故=,C 正確.13.D解析設(shè)三角形邊長(zhǎng)為 L,由幾何知識(shí)知,AD 長(zhǎng)度為L(zhǎng).以小球 A 為研究對(duì)象,由庫(kù)侖定律知 ,B 、C 對(duì) A 球的庫(kù)侖力大小均為F=k, 兩力的合力 F 合=2Fcos30°=k,A、D 間的庫(kù)侖力 F'=k=3k,根據(jù)平衡條件得 F 合=F',即k=3k,所以 Q=q,即 Q 與 q 的比值為,D 正確.14.k由球心指向小圓孔中心解析球心處的點(diǎn)電荷受到的靜電力為在球殼上與小圓孔相對(duì)的小圓面 B 對(duì)它的作用力.小圓面 B 所的電荷量 q'=Q=Q, 根據(jù)庫(kù)侖定律 , 它對(duì)球心處的點(diǎn)電荷的作用力F=k=k=,其方向由球心指向小圓孔中心.15.(1)6.4m/s2(2)0.3m解析(1)根據(jù)牛頓第二定律有 mg-k=ma,解得 a=6.4m/s2.(2)當(dāng) B 受到的合力為零時(shí),速度最大,則 mg=k,解得 L=0.3m.5