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1、2022高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 課時(shí)提升作業(yè)二 1.2 庫(kù)侖定律 新人教版選修3-1
一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分)
1.關(guān)于庫(kù)侖定律,下列說法中正確的是 ( )
A.庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體
B.根據(jù)F=k,當(dāng)兩電荷的距離趨近于零時(shí),靜電力將趨向無窮大
C.若點(diǎn)電荷q1的電荷量大于q2的電荷量,則q1對(duì)q2的靜電力大于q2對(duì)q1的靜電力
D.庫(kù)侖定律和萬有引力定律的表達(dá)式相似,都是平方反比定律
【解析】選D。點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體在一定條件下的理想化模型,只有帶電體的大小和形狀對(duì)電荷的作用力影響很小時(shí),實(shí)際帶電體才能視為點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)
2、A錯(cuò)誤;當(dāng)兩個(gè)“點(diǎn)電荷”之間的距離趨近于零時(shí),這兩個(gè)“點(diǎn)電荷”已相對(duì)變成很大的帶電體,不能再視為點(diǎn)電荷,公式F=k已不能用于計(jì)算此時(shí)的靜電力,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;q1和q2之間的靜電力是一對(duì)相互作用力,遵從牛頓第三定律,它們的大小相等,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;庫(kù)侖定律與萬有引力定律的表達(dá)式相似,研究和運(yùn)用的方法也很相似,都是平方反比定律,故選項(xiàng)D正確。
2.真空中有甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷,相距為r,它們間的靜電力為F。若甲的電量變?yōu)樵瓉淼?倍,乙的電量變?yōu)樵瓉淼?,距離變?yōu)?r,則它們之間的靜電力變?yōu)?
( )
A. B. C. D.
【解析】選B。設(shè)甲、乙兩點(diǎn)電荷原帶電量分別為
3、Q甲、Q乙,距離為r,由庫(kù)侖定律得:F=k,當(dāng)Q′甲=2Q甲,Q′乙=Q乙,r′=2r時(shí),F(xiàn)′=k=k=F,故選B。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離恒定,當(dāng)其他電荷移到A、B附近時(shí),A、B之間的庫(kù)侖力將( )
A.可能變大 B.可能變小
C.一定不變 D.不能確定
【解析】選C。根據(jù)庫(kù)侖定律,兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力只由兩個(gè)電荷的電量和它們之間的距離來確定,因此它們之間的庫(kù)侖力不受外界的影響。選項(xiàng)C正確。
3.如圖所示,光滑絕緣的水平面上的P點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷,在它的右側(cè)N點(diǎn)由靜止開始釋放一個(gè)也帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),以向右為正方向,下列選
4、項(xiàng)中能反映小球運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化規(guī)律的是
( )
【解析】選B。N點(diǎn)的小球釋放后,受到向右的庫(kù)侖力作用,開始向右運(yùn)動(dòng),根據(jù)庫(kù)侖定律F=k可得,隨著兩者之間的距離的增大,小球受到的庫(kù)侖力在減小,根據(jù)牛頓第二定律a=可得,小球做加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)B正確。
4.(2018·淄博高二檢測(cè))兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷,分別放在A、B兩處,如圖所示,A處電荷帶正電Q1,B處電荷帶負(fù)電Q2,且Q2=4Q1,另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3放在A、B直線上,欲使Q1、Q2、Q3三者均處于平衡狀態(tài),則( )
A.Q3為負(fù)電荷,且放于A左方
B.Q3為負(fù)電荷,且放于B右方
C.Q
5、3為正電荷,且放于A、B之間
D.Q3為正電荷,且放于B右方
【解析】選A?!皟赏瑠A一異”即“同性在兩邊,異性在中間”。若Q3為負(fù)電荷,必放于A點(diǎn)左方;若Q3為正電荷,則必放于B點(diǎn)右方,排除B、C。由“兩大夾一小”知,Q2不能處于中間位置,排除D,所以選A。
二、非選擇題(共22分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)
5.如圖所示,A、B是兩個(gè)帶等量同種電荷的小球,A固定在豎直放置的10 cm長(zhǎng)的絕緣支桿上,B靜止于光滑絕緣傾角為30°的斜面上且恰與A等高,若B的質(zhì)量為m=30 g,則B帶電荷量是多少?(g取10 m/s2)【解析】因?yàn)锽靜止于光滑絕緣傾角為30°
6、的斜面上且恰與A等高,設(shè)A、B之間的水平距離為L(zhǎng)。
依據(jù)題意可得tan 30°=,L== cm=10 cm
對(duì)B進(jìn)行受力分析,如圖所示,依據(jù)物體的平衡條件解得庫(kù)侖力:
F=mgtan 30°=30×10-3×10× N=0.3 N
依據(jù)F=k得:F=k
解得Q==×10×10-2 C=
1.0×10-6 C。
答案:1.0×10-6 C
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
如圖所示,用三根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線將三個(gè)帶電小球連接后懸掛在空中。三個(gè)帶電小球質(zhì)量相等,A球帶正電。平衡時(shí)三根絕緣細(xì)線都是直的,但拉力都為零。
(1)指出B球和C球分別帶何種電荷;并說明理由。
(2)若A球帶電荷量為Q,
7、則B球的帶電荷量為多少?
【解析】(1)因?yàn)锳球與B球間細(xì)線無拉力,A球與C球間細(xì)線也無拉力,所以B球、C球均與A球帶相反電性電荷,即B、C兩球都帶負(fù)電荷。
(2)由對(duì)稱性知:qB=qC,B球受三力作用,如圖所示。根據(jù)平衡條件有:
cos 60°=
解以上兩式得:qB=
故B球的帶電荷量為-
答案:(1)B、C均帶負(fù)電,理由見解析 (2)-
【能力挑戰(zhàn)區(qū)】
1.人類已探明某星球帶負(fù)電,假設(shè)它是一個(gè)均勻帶電的球體,將一帶負(fù)電的粉塵置于該星球表面h處,恰處于懸浮狀態(tài)?,F(xiàn)設(shè)科學(xué)家將同樣的帶電粉塵帶到距星球表面2h處,無初速度釋放,則此帶電粉塵將 ( )
A.向星球地心方向下落
8、
B.飛向太空
C.仍在那里懸浮
D.沿星球自轉(zhuǎn)的線速度方向飛出
【解析】選C。均勻帶電的星球可視為點(diǎn)電荷,粉塵原來能懸浮,說明它所受的庫(kù)侖力與萬有引力相平衡,即=G,可以看出,r增大,等式仍然成立,故選C。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】
(多選)如圖所示,兩根絲線掛著兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B,此時(shí)
上、下絲線所受的力分別為TA和TB。如果使A帶正電荷,使B帶負(fù)電荷,上、下絲線所受的力分別為TA′、TB′,則 ( )
A.TA′=TA B.TA′TA D.TB′
9、分析其受力情況并根據(jù)平衡條件可知:上方絲線的拉力大小總是等于下面兩球重力的大小。以B球?yàn)檠芯繉?duì)象并分析其受力情況可知,當(dāng)A、B球不帶電時(shí):TB=mBg;當(dāng)A、B球帶異種電荷時(shí):TB′=mBg-F,F(xiàn)為A、B兩球間的庫(kù)侖力。故選項(xiàng)A、D正確。
2.(多選)兩個(gè)質(zhì)量分別是m1、m2的小球,各用絲線懸掛在同一點(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,如圖所示,此時(shí)兩個(gè)小球處于同一水平面上,則下列說法正確的是 ( )
A.若m1>m2,則θ1>θ2
B.若m1=m2,則θ1=θ2
C.若m1θ2
D.若q1>q2,則θ1=θ2
【解析】選B、C。以m1為研究對(duì)象,對(duì)m1受力分析如圖所示。
由共點(diǎn)力平衡得
FT sin θ1=F斥①
FT cos θ1=m1g②
由得tan θ1=,同理tan θ2=,因?yàn)椴徽搎1、q2大小如何,兩帶電小球所受庫(kù)侖力屬于作用力與反作用力,大小永遠(yuǎn)相等,故從tan θ=知,m大,則tanθ小,θ亦小,m相等,θ亦相等,故選項(xiàng)B、C正確。