2020版高中物理（新教材）人教必修第3册：第九章 习题课 库仑定律和电场强度

习题课:库仑定律和电场强度课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示,负电荷q在电场中由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,由此可以判定,它所在的电场是图中的()解析负电荷q在电场中由P向Q做加速运动,故电场线方向由Q到P;由于加速度越来越大,则静电力越来越大,电场强度逐渐增强,电场线越来越密,故选项C正确。答案C2.如图所示的电场中,虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则()A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度解析做曲线运动的物体,合力指向运动轨迹的内侧,由此可知,带电的粒子受到的静电力的方向为沿着电场线向左,所以粒子带正电,A错误;粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点,也可能从b点沿轨迹运动到a点,B错误;由电场线的分布可知,电场线在c点的受力较大,加速度一定大于在b点的加速度,C正确;粒子从c到a的过程,静电力与速度成锐角,所以粒子做加速运动,在c点的速度一定小于在a点的速度,D错误。故选C。答案C3.(多选)如图所示,实线表示匀强电场中的电场线,一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示,a、b是轨迹上的两点,关于粒子的运动情况,下列说法可能的是()A.该粒子带正电荷,运动方向为由a至bB.该粒子带负电荷,运动方向为由a至bC.该粒子带正电荷,运动方向为由b至aD.该粒子带负电荷,运动方向为由b至a答案BD4.(多选)两个通电小球带电后相互排斥,如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β,且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示,所带电荷量用q和Q表示。若已知α>β,则一定有关系()A.两球一定带同种电荷B.m一定小于MC.q一定大于QD.m受到的静电力一定大于M所受的静电力解析两球之间是斥力,带同种电荷,A对;两球之间的静电力大小相等,q与Q的大小关系不一定,C、D错;kQqr2=mgtanα=Mgtanβ,α>β,所以m<M,B对。选答案AB5.如图所示,把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使球a能静止在斜面上,需在MN间放一带电小球b,则b应()A.带负电,放在A点 B.带正电,放在B点C.带负电,放在C点 D.带正电,放在C点解析小球a受到重力、支持力和库仑力的作用处于平衡状态时,才能静止在斜面上。可知小球b带负电、放在C点才可使a受合力为零,故选C。答案C6.如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B,静止在图示位置,若固定的带正电小球A的电荷量为Q,B球的质量为m,带电荷量为q,θ=30°,A和B在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求A、B两球间的距离。解析如图所示,小球B受竖直向下的重力mg、沿绝缘细线的拉力FT、A对它的静电力F。由力的平衡条件,可知F=mgtanθ,根据库仑定律得F=kQqr2,解得r=答案3能力提升1.如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上,q2与q3间距离为2r,q1与q2间距离为r,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为()A.(-9)∶4∶(-36) B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶(-6) D.3∶2∶6解析分别取三个点电荷为研究对象,由于三个点电荷只在静电力作用下保持平衡,所以这三个点电荷不可能是同种电荷,这样可排除B、D选项。若选q2为研究对象,由库仑定律知kq1q2r2=kq2q3(2r)2知:答案A2.在光滑的绝缘水平面上,质量均为m、带电荷量分别为+q和-q的甲、乙两个小球在水平力F(作用在甲上)的作用下一起做匀加速直线运动,静电力常量为k,则甲、乙两球之间的距离r为()A.qkF B.q2kF C.2qkF解析以甲、乙整体为研究对象,由牛顿第二定律得F=2ma。以乙为研究对象,由牛顿第二定律得kq2r2=ma,联立得r=q2kF,故B正确答案B3.如图所示,匀强电场方向沿与水平方向成θ=30°斜向右上方,电场强度为E,质量为m的带负电的小球以初速度v0开始运动,初速度方向与电场方向一致。(重力加速度为g)(1)若小球带的电荷量为q=mgE,为使小球能做匀速直线运动,求应对小球施加的恒力F1的大小和方向(2)若小球带的电荷量为q=2mgE,为使小球能做直线运动,求应对小球施加的最小恒力F解析甲(1)如图甲所示,欲使小球做匀速直线运动,应使其所受的合力为零,有F1cosα=qEcos30°F1sinα=mg+qEsin30°联立解得α=60°,F1=3mg即恒力F1与水平方向的夹角为60°,斜向右上方。乙(2)为使小球能做直线运动,则小球受的合力应和运动方向在一条直线上,故要求力F2和mg的合力与静电力在一条直线上。如图