(2021新人教版)高中物理必修第三册9.2 库仑定律 第1课时 作业.doc

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1、9.2 库仑定律库仑定律 1.关于库仑定律,下列说法中正确的是() A库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体 B根据 12 2 q q Fk r ,当两电荷的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷大 C若点电荷 1 q的电荷量大于 2 q的电荷量,则 1 q对 2 q的静电力大于 2 q对 1 q的静电力 D库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律 2.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上3Q 和5Q 的电荷后,将它们固定 在相距为 a 的两点,它们之间库仑力的大小为 1 F。现用绝缘工具使两小球相互接触后,再 将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小

2、为 2 F,则 1 F与 2 F之比为() A2:1B4:1 C16:1D60:1 3.如图所示,abcd、 、 、四个质量均为 m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中 abc、 、三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做半径为R的 匀速圆周运动, 三小球所在位置恰好将圆周等分。 小球d位于O点正上方h处, 且在外力F 作用下恰处于静止状态。已知abc、 、三小球的电荷量均为q d,球的电荷量为6q , 2hR ,重力加速度为 g ,静电力常量为k。则() A小球 a 的线速度为 2 3 kq Rm B小球b的角速度为 2 2 3 3 kq R m C小球 c 的向心

3、加速度大小为 2 2 3 3 kq R m D外力F竖直向上,大小为 2 2 2 6kq R 4.如图,三个固定的带电小球ab、和 c,相互间的距离分别为5cm,3cm,4cmabbcca。小 球 c 所受库仑力的合力的方向平衡于ab、的连线。设小球ab、所带电荷量的比值的绝对值 为 k,则() A.ab、的电荷同号, 16 9 k B.ab、的电荷异号, 16 9 k C.ab、的电荷同号, 64 27 k D.ab、的电荷异号, 64 27 k 5.真空中有两个静止的点电荷, 它们之间静电力的大小为 F,若保持这两个点电荷之间的距离 不变,而将它们的电荷量都变为原来的 1 4 ,则它们之间

4、静电力的大小变为() A. 16 F B. 4 F C.4FD.16F 6.如图所示,直径为 L 的光滑绝缘半圆环固定在竖直面内,电荷量为 12 qq、的两个正点电荷分 别置于半圆环的两个端点AB、处,半圆环上穿着一带正电的小球(可视为点电荷),小球静止 时位于 P 点,PA与AB间的夹角为。若不计小球的重力,下列关系式中正确的是() A. 32 1 tan q q B. 22 1 tan q q C. 31 2 tan q q D. 21 2 tan q q 7.真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球 A 和 B(可视为点电荷),分别固定在 两处,它们之间的静电力为 F 。 用一个不带

5、电的同样金属球 C 先后与 A、B 球接触,然后 移开球 C,此 时 A、B 球间的静电力为() A. 8 F B. 4 F C. 3 8 F D. 2 F 8.电荷量为 410-6C 的小球绝缘固定在 A 点,质量为 0.2kg、电荷量为-510-6C 的小球用绝缘 细线悬挂,静止于 B 点。A、B 间距离为 30cm,AB 连线与竖直方向夹角为 60。静电力常量 为 9.0109Nm2/C2,小球可视为点电荷。下列图示正确的是() A. B. C. D. 9.如图所示,点电荷 12 QQ、固定于边长为 L的正三角形的两顶点上,将点电荷 q(电荷量 未知)固定于正三角形的中心, 12 QQ、

6、的电荷量均为q。在正三角形第三个顶点上放入另 一点电荷 Q,且 Q的电荷量q,点电荷 Q恰好处于平衡状态。已知静电力常量为 k, 不计各电荷受到的重力,下列说法正确的是() A.若撤去 3 Q,则 Q将做匀加速直线运动 B. 3 Q的电荷量为 3 3 q - C.若不改变 Q的电性,仅改变其电荷量, Q将不再受力平衡 D.若将 1 Q的电荷量改为q,则 Q受到的合力大小 2 2 2kq L 10.如图所示, 把AB、两个相同的导电小球分别用长为 0.10m 的绝缘细线悬挂于 A O和 B O两 点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触,棒移开后将悬点 B O移到 A O点固定。两球接触后 分开,

7、平衡时距离为 0.12m。已测得每个小球质量是 4 8.0 10 kg ,带电小球可视为点电荷, 重力加速度 2 10m/sg ,静电力常量 922 9.0 10 N m /Ck ,则() A.两球所带电荷量相等 B.A 球所受的静电力为 2 1.0 10 N C.B 球所带的电荷量为 8 4 610 C D.AB、两球连线中点处的电场强度为 0 11.如图所示,带电粒子 A 带正电,带电粒子 B 带负电,在库仑力作用下(不计粒子间的万有引力 和重力),它们以连线上某点 O 为圆心做匀速圆周运动,以下说法正确的是() A.它们做圆周运动的向心力大小相等 B.它们的运动半径与电荷量成反比 C.它

8、们的角速度相等 D.它们的线速度与质量成正比 12.半径为 r 的两个相同金属球,两球心相距为 L(3Lr),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, 2 2 q Fk L B.不论带何种电荷, 2 2 q Fk L C.带异种电荷时, 2 2 q Fk L D.以上各项均不正确 答案以及解析答案以及解析 1.答案:D 解析:A.库仑定律适用于点电荷,点电荷并不是体积很小的球体,故 A 错误。 B.当两个点电荷距离趋于 0 时,两带电体已不能看出点电荷了,该公式 12 2 q q Fk r ,不适用了, 故电场力并不是趋于无穷

9、大,故 B 错误。 C.两点电荷之间的作用力是相互的,根据牛顿第三定律,无论点电荷 1 Q的电荷量与 2 Q的电荷 量大小如何, 1 Q 对 2 Q的电场力大小上总等于 2 Q对 1 Q电场力。故 C 错误。 D.库仑定律的表达式为 12 2 q q Fk r ,万有引力定律的表达为 12 2 m m FG r ,故两表达式相似,都 是平方反比定律,故 D 正确。 故选:D 2.答案:D 解析:两个完全相同的金属小球相互接触后,带电荷量为Q,距离变为原来的两倍,根据库仑 定律可知选项 D 正确 3.答案:C 解析:下面单个球受到的库仑力的合力为 2 2 3 3 kq R ,联立圆周运动的方程,

10、A 错,B 错,C 对。 D 未考虑重力,D 错。 4.答案:D 解析: 对小球 c 所受库仑力分析,画出 a 对 c 的库仑力和 b 对 c 的库仑力,a 对 c 的库仑力为排 斥力,ac的电荷同号,b对 c 的库仑力为吸引力,bc电荷为异号,所以ab的电荷为异号。 设ac 与bc的夹角为,利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得, 2 4 ac ac q q Fk, 2 3 ac bc q q Fk,tan3/ 4,tan / , bcac FFab电荷量的比值 a b q k q ,联立解得: 64 / 27k ,选项 D 正确。 5.答案:A 解析:由库仑定律 12 2 kq q F

11、 r 可知,若保持这两个点电荷之间的距离不变,而将它们的电荷 量都变为原来的 1 4 ,则它们之间静电力的大小变为原来的 1 16 ,即 16 F ,A 正确. 6.答案:A 解析:对小球进行受力分析如图所示: 根据库仑定律 1 1 2 1 kq q F r , 1 cosrL 2 2 2 2 q q Fk r , 2 sinrL 小球在与 N F垂直的方向平衡 根据平衡条件有 12 sincosFF 联立解得 32 1 tan q q ,故 B、C、D 错 误,A 正确。 7.答案:C 解析:设 A、 B 两 小 球 开 始 时 的 带 电 荷 量 均 为 Q 距离为 r,用一个不带电 的同

12、样小球 C 先后与 A、 B 两小球接触,与 A 小球接触后,A、C 两 小 球 的 带 电 荷 量 均 为 2 Q ,C 再 与 B 小 球 接 觖 后 , B、C 两 小 球的带电荷量均为 3 4 Q , 由库仑定律知,接触前 A、 B 两小球间的静电力为 2 2 Q Fk r ,C 与 A、 B 两 小 球 接 触 后 A、 B 两 小 球 间 的 静 电 力 为 2 22 3 33 24 88 AB QQ Q FkkF rr ,故选项 C 正确。 8.答案:B 解析:两球之间的库仑力为 66 9 22 4 105 10 9.0 102 0.3 AB q q FkN r ,小球 B 受

13、到的重力大小为2 B GN, 且 F 与竖直方向夹角为 60, B FG, 故小球 B 受到的库仑力, 重力以及细线的拉力, 组成的矢量三角形为等边三角形, 所以细线与竖直方向的夹角为 60, B 正确 9.答案:BD 解析:若撤去 3 QQ,受到的合力会发生变化,做变加速运动,选项 A 错误; 1 Q和 2 Q对 Q 为 引力,合力指向三角形的中心,所以 3 Q带负电, 1 Q和 2 Q对 Q 的引力大小均为 2 2 kq L ,由 Q 受力平衡有 2 3 22 3 3 kqQkg L L ,解得 3 3 3 q Q ,选项 B 正确;若 Q 的电荷量改变, 12 QQ、 和 3 Q对 Q

14、的力同时按相同比例改变,Q 将依然受力平衡,选项 C 错误;若将 1 Q的电荷量改 为q, 12 QQ、对 Q 的电场力大小均为 2 2 kq L ,两力的夹角为 120, 12 QQ、对 Q 的合力大小 为 2 2 kq L ,方向平行于 12 QQ、的连线向右,再与 3 Q对 Q 的力求合力,结果大小为 2 2 2kq L ,选 项 D 正确。 10.答案:ACD 解析:用丝绸摩擦过的玻璃棒接触 A 球,使 A 球带正电,由题意知AB、两球接触后分开, 则两球所带电荷量相等,选项 A 正确;两球平衡后受力如图所示,球 B 所受静电力 3 tan6.0 10 NFmg ,球AB、所受静电力大

15、小相等,选项 B 错误;由 1 2 2 kq F q r 及 12 qq知,小球所带电荷量 8 4 610 Cq ,选项 C 正确;AB、两球所带电荷在其连线的 中点处产生的电场强度大小相等、方向相反,合场强为 0,选项 D 正确。 11.答案:AC 解析:两个带异种电荷的粒子之间的相互作用力为引力,两个粒子不会彼此靠近,和双星相似, 两粒子角速度相同,对 1 q有 2 2 121 1111 1 2 121 , () q qv mrmmv rrr 对 2 q有 2 2 122 22222 2 122 , () kq qv mrmm v rrr 可知 1221 :r rmm, 1221 :vvmm,A、C 正确. 12.答案:AC 解析: 由于两球心间距离3Lr,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 2 2 q Fk L ,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 2 2 q Fk L ,C 正确.

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