新教材高中物理课后落实2库仑定律（含解析）新人教版

库仑定律(建议用时：40分钟)◎题组一对点电荷的理解1．物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于()A．观察实验的方法 B．控制变量的方法C．等效替代的方法 D．建立物理模型的方法D[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．下列关于元电荷和点电荷的理解正确的是()A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟电子所带电荷量的绝对值相等的电荷量C．体积很小的带电体就是点电荷D．点电荷是一种理想化模型，对于任何带电球体总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷B[元电荷表示绝对值最小的电荷量，不是粒子，也没有正负；电子是实实在在的粒子，其所带电荷量的绝对值为一个元电荷，A错误，B正确；当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的大小、形状及电荷的分布状况对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，带电体可被看作点电荷，并不是体积小就可被当作点电荷，C错误；当两个带电球体之间的距离不是很大时，带电球体的电荷分布会发生变化，此时带电球体不能被看作是电荷全部集中在球心的点电荷，D错误。]◎题组二库仑定律的理解及应用3．(多选)如图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，另一端通过物体B使绝缘棒处于平衡状态，悬线处于自然状态。当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使细银丝扭转，通过细银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，记录每次细银丝扭转的角度，便可找到力F与距离r的关系。这一实验中用到了下列哪些物理方法()A．微小量放大法 B．极限法C．比值定义法 D．控制变量法AD[库仑扭秤实验把微弱的库仑力转换放大成可以看到的细银丝的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系，用到了微小量放大法，A正确；实验中保持其他条件不变，改变A和C的距离而得到F和r的关系，用到了控制变量法，D正确。]4．(多选)半径为r的两个相同金属球，两球心相距为L(L＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q，则对它们之间相互作用的静电力F的说法，正确的是()A．带同种电荷时，F＜keq\f(q2,L2)B．不论带何种电荷，F＝keq\f(q2,L2)C．带异种电荷时，F＞keq\f(q2,L2)D．以上各项均不正确AC[由于两球心间距离L＝3r，不满足远大于r的条件，故两球不能看成点电荷，若两球带同种电荷，由于同种电荷相互排斥，则两球等效中心间的距离大于3r，此时库仑力F＜keq\f(q2,L2)，故A正确；若两球带异种电荷，由于异种电荷相互吸引，则两球等效中心间的距离小于3r，此时库仑力F＞keq\f(q2,L2)，C正确。]5．(多选)两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为1∶7，间距为r，把两球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．eq\f(7,16) B．eq\f(7,9)C．eq\f(9,7) D．eq\f(16,7)CD[设两小球带电荷量分别为Q、7Q，则F＝eq\f(kQ1Q2,r2)＝eq\f(7kQ2,r2)。若带同种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F1＝eq\f(16kQ2,r2)＝eq\f(16,7)F，故D正确；若带异种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F2＝eq\f(9kQ2,r2)＝eq\f(9,7)F，故C正确。]6．如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球(可视为点电荷)处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，相距为L。则A对B的库仑力为()A．FAB＝keq\f(qAqB,L2)，方向由A指向BB．FAB＝keq\f(qAqB,L)，方向由A指向BC．FAB＝keq\f(qAqB,L2)，方向由B指向AD．FAB＝keq\f(qAqB,L)，方向由B指向AC[由于两小球相互吸引，所以A对B的库仑力方向由B指向A，根据库仑定律可得FAB＝keq\f(qAqB,L2)，故C正确。]◎题组三静电力计算7．如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知：三角形边长为1cm，B、C电荷量为qB＝qC＝1×10－6C，A电荷量为qA＝－2×10－6C，A所受B、C两个电荷的库仑力的合力A．180N，沿AB方向B．180eq\r(3)N，沿AC方向C．180N，沿∠BAC的角平分线D．180eq\r(3)N，沿∠BAC的角平分线D[qB、qC电荷对qA电荷的库仑力大小相等，故F＝F1＝F2＝eq\f(kqAqB,r2)＝eq\f(9×109×1×10－6×2×10－6,2)N＝180N，两个库仑力夹角为60°，故合力为F′＝2Fcos30°＝2×180N×eq\f(\r(3),2)＝180eq\r(3)N，方向沿∠BAC的角平分线，故D正确。]8．一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接，在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在选项图中，小球M能处于静止状态的是()ABCDB[M受到三个力的作用而处于平衡状态，则绝缘细线的拉力与库仑力的合力必与M的重力大小相等，方向相反，故选项B正确。]9．一个挂在绝缘丝线下端的带正电的小球B，由于受到固定的带电小球A的作用，静止在如图所示的位置，丝线与竖直方向夹角为θ，A、B两球之间的距离为r且处在同一水平线上。已知B球的质量为m，带电荷量为q，静电力常量为k，A、B两球均可视为点电荷，整个装置处于真空中。求：(1)B球所受电场力F的大小和方向；(2)A球带电的电性和电荷量Q。[解析](1)以小球为研究对象，对小球进行受力分析，根据小球处于平衡状态可知F＝mgtanθ ①方向水平向右。(2)小球所受库仑力大小为F＝keq\f(Qq,r2) ②联立①②解得A球的电荷量Q＝eq\f(mgtanθ·r2,kq)二者之间为排斥力，所以A球也带正电。[答案](1)mgtanθ，方向水平向右(2)A球带正电，eq\f(mgtanθ·r2,kq)10．如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是()A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大C[因小球间的库仑力与小球的运动方向相同，故小球将一直做加速运动，又由于两小球间距离增大，它们之间的库仑力越来越小，故加速度越来越小，C正确。]11．如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则()A．a、b的电荷同号，k＝eq\f(16,9)B．a、b的电荷异号，k＝eq\f(16,9)C．a、b的电荷同号，k＝eq\f(64,27)D．a、b的电荷异号，k＝eq\f(64,27)D[如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°，则Fasin37°＝Fbcos37°，解得eq\f(Fa,Fb)＝eq\f(4,3)，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(qa,qb)))＝eq\f(64,27)，B错误，D正确。]12．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB＝30°，斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷，一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M、N点和MN的中点P上，OM＝ON，OM∥AB，则下列判断正确的是()A．小物体分别在三处静止时所受力的个数一定都是4个B．小物体静止在P点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等C．小物体静止在P点时受到的摩擦力最大D．当小物体静止在N点时，地面给斜面的摩擦力为零B[从小物体所受重力、支持力和库仑力的方向关系看，小物体在M点时可以只受三个力作用而处于平衡状态，故选项A错误；小物体静止时受到的支持力大小与受到的重力和库仑力在垂直斜面方向的分力之和相等，又由于P点离O点最近，且此时库仑力垂直于斜面，故小物体在P点时受到的支持力最大，由M、N点相对P点的对称关系可知，小物体在M、N两点时受到的库仑力垂直斜面方向的分力相等，故小物体静止在M、N点时受到的支持力相等，故选项B正确；在P点时，小物体所受静摩擦力大小等于重力沿斜面方向的分力大小，而在N点时所受静摩擦力大小等于重力和库仑力沿斜面方向的分力大小之和，故小物体在P点受到的摩擦力小于在N点受到的摩擦力，故选项C错误；小物体静止在N点时，对斜面和小物体整体受力分析可知，受到沿左下方的库仑力，由平衡条件知地面给斜面的摩擦力方向向右，故选项D错误。]13．如图所示，电荷量Q＝2×10－7C的正点电荷A固定在空间中O点，将质量为m＝2×10－4kg、电荷量q＝1×10－7C的另一正点电荷B从O点正上方0.5m的某