2020高中物理 第一章 静电场 2 库仑定律练习 新人教版选修3-1

1、2库仑定律知识点一点电荷1.物理学引入“点电荷”概念,从科学方法上来说属于()A.观察实验的方法C.等效替代的方法B.控制变量的方法D.建立物理模型的方法2.下列对于点电荷的理解正确的是()A.体积很大的带电体都不能看作点电荷B.只要是体积很小的带电体就能看作点电荷C.只要是均匀的球形带电体,不管球的大小如何,都能看作点电荷D.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体都能看作点电荷知识点二库仑定律及其应用3.(多选)如图L1-2-1所示的实验装置为库仑扭秤.细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡.当把

2、另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时,A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小,改变A和C之间的距离r,记录每次悬丝扭转的角度,便可找到A、C之间的力F与距离r的关系.这一实验中用到的物理方法有()A.微小量放大法B.极限法C.比值定义法D.控制变量法4.下列对库仑定律的理解正确的是()A.对于任何带电体之间的静电力,都可以使用公式F=kB.只要是点电荷之间的静电力,就可以使用公式F=k计算计算C.无论是在真空中还是在介质中,两个点电荷之间的静电力一定是大小相等、方向相反图L1-2-1D.用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑,说明碎纸屑一定带正电5.两个所带电荷量分别为

3、-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在相距为r的两处,它们之间的库仑力大小为F.使两小球相互接触而后分开并将其固定在距离为的两处,则现在两球间库仑力的大小为()A.FB.FC.FD.12F6.在“探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和二者所带的电荷量有关.他选用两个均带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝1缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒的C点,如图L1-2-2所示.图L1-2-2实验时,先保持两球所带的电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察后发现两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球距离和小球A不变,改变小球B所带的电荷

4、量,观察后发现小球B所带的电荷量越大,B球悬线的偏角越大.实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的而增大,随其所带电荷量的而增大.此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”).知识点三带电体间的平衡7.2017万州二中期中三个点电荷在彼此的库仑力作用下都处于静止状态,则以下说法中不正确的是()A.它们一定在同一直线上B.它们全是同种电荷C.每个电荷受到的库仑力的合力等于零D.它们不全是同种电荷8.如图L1-2-3所示,两根细线挂着质量相同的两个小球A、B,A、B均静止且不带电,上、下两根细线所受的拉力大小分别为FA、FB.现使两球带上异种电荷,此

5、时上、下两根细线所受的拉力大小分别为FA、FB,则()图L1-2-3A.FA=FA,FBFBB.FA=FA,FBFBC.FAFBD.FAFA,FBFB9.2017湖州期中如图L1-2-4所示,质量为m、带电荷量为q的小球A用绝缘细线悬挂于O点,细线长为l.当将电荷量为-q的点电荷B置于空间某位置时,小球A静止,悬线与竖直方向的夹角=30,A、B连线与竖直方向的夹角恰好也为30,则A、B之间的距离为()图L1-2-4A.lB.q2C.qD.q10.如图L1-2-5所示,三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知A、B都带正电荷,A所受B、C两个点电荷的静电力的合力如图中FA所示,那

6、么可以判定点电荷C所带电荷的电性()A.一定是正电B.一定是负电C.可能是正电,也可能是负电D.无法判断图L1-2-5知识点四库仑定律在动力学中的应用11.2017开滦二中期中图L1-2-6是粒子(氦原子核)被带正电的重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止.图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是()图L1-2-6A.M点B.N点C.P点D.Q点12.(多选)两个半径相同的金属小球所带电荷量之比为17,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的()A.B.C.D.13.在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金

7、属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上,小球D位于三角形的中心,如图L1-2-7所示.已知小球A、B、C带等量的正电荷Q,小球D带负电荷q,若四个小球均处于静止状态,()则Q与q的比值为3A.B.C.3D.图L1-2-714.如图L1-2-8所示,半径为R的绝缘球壳上均匀地带有总电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷被放置在球心O处,由于对称性,点电荷受到的合力为零.现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷受到的静电力为多大?方向如何?(已知静电力常量为k)图L1-2-815.如图L1-2-9所示,电荷量Q=210-7C的正点电荷A固定在空间中的O点,

8、将质量m=210-4kg、电荷量q=110-7C的另一正点电荷B从O点正上方高l=0.5m的某处由静止释放,B在运动过程中速度最大的位置在P点.若静电力常量k=9109Nm2/C2,重力加速度g取10m/s2.求:(1)B在距O点l=0.5m处时的加速度大小;(2)P、O间的距离L.图L1-2-91.D解析点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型,是由实际物体抽象所得,D正确.2.D解析带电体能否看作点电荷由研究问题的性质决定,与自身大小、形状无具体关系,当带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,D正确.3.AD解析把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角

9、度,并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系,是放大法,选项A正确;保持带电荷量不变,改变A和C的距离r,从而得到F和r的关系,是控制变量法,选项D正确.4.C解析库仑定律F=k只适用于真空中的点电荷,而不是任意的带电体,选项A、B错误;两个点电荷之间的静电力为作用力与反作用力,选项C正确;带电体具有吸引轻小物体的性质,纸屑可能带正电,也可能不带电,选项D错误.45.C解析两小球接触前,库仑力F=k,接触后二者所带的电荷量都变为Q,所以接触后两小球之间的库仑力F=k=F,选项C正确.6.减小增大控制变量法解析由B球的受力及平衡条件可知,A、B间的相互作用力F越大时,悬线偏角越大,故距离越小时B球

10、悬线偏角越大表明相互作用力在距离越小时数值越大,改变电荷量时道理相同;因本实验中探究的是相互作用力与距离及电荷量之间的关系,且是先保持电荷量不变以探究作用力与距离的关系,又保持距离不变以探究作用力与电荷量的关系,这正是控制变量法的典型特征.7.B解析三个点电荷都处于静止状态,所有库仑力应在同一直线上,对错误两侧的某一电荷,受到的两库仑力等大反向,另两电荷一定为异种电荷,选项B错误.8.A解析以A、B整体作为研究对象分析可知,A、B无论是带电还是不带电,上面线的拉力都等于A、B的重力之和,所以FA=FA;当A、B不带电时,FB=mg,当A、B带异种电荷时,它们相互吸引,则FBFB,选项A正确.9

11、.B解析对小球A,由平衡条件得2Fcos=mg,而F=,联立可得距离r=q,选项B正确.B10.B解析因A、都带正电,所以静电力表现为斥力,即B对A的作用力沿BA的延长线方向,而不论C带正电还是带负电,A和C的作用力方向都必须在AC连线上,由平行四边形定则知,合力一定沿两个分力所组成的平行四边形的对角线,所以A和C之间为引力,故C带负电,选项B正确.11.C解析由库仑定律,粒子(氦原子核)受到重金属原子核的库仑力背离重金属原子核,由牛顿第二定律,加速度与库仑力方向相同,选项C正确.12.CD解析设两小球的电荷量分别为q与7q,由库仑定律可知,原来相距r时的相互作用力F=k=,由于两球的电性未知,接触后相互作用力的计算可分为两种情况:(1)两球电性相同.相互接触时两球电荷量平分,两球带电荷量均为=4q,放回原处后的相互作用力F1=k=,故=,D正确.(2)两球电性不同.相互接触时电荷先中和再平分,两球带电荷量均为=3q,放回原处后的相互作用力F2=k=,故=,C正确.13.D解析设三角形边长为L,由几何知识知,AD长度为L.以小球A为研究对象,由库仑定律知,B、C对A球的库仑力大小均为F=k,两力的合力F合=2Fcos30=k,A、D间的库仑力F=k=3k,根据平衡条件得F合=F,即k=3k,所以Q=q,即Q与q的比值为,D正确.14.k由球心指向