2020版高考物理專題1.2庫侖定律（提高篇）（電磁部分）（含解析）.docx

專題1.2 庫侖定律（提高篇）一選擇題1（2019北京交大附中三模）圖示的儀器叫做庫侖扭秤，是法國科學(xué)家?guī)靵鼍脑O(shè)計的，他用此裝置找到了電荷間相互作用的規(guī)律，總結(jié)出庫侖定律。下列說法中正確的是（ ）ACB刻度懸絲A裝置中A、C為帶電金屬球，B為不帶電的平衡小球B實驗過程中一定要使A、B球帶等量同種電荷C庫侖通過該實驗計算出靜電力常量k 的值D庫侖通過該實驗測量出電荷間相互作用力的大小【參考答案】A【名師解析】裝置中A、C為帶電金屬球，B為不帶電的平衡小球，選項A正確；實驗過程中可以使A、B球帶不等量同種電荷，選項B錯誤；庫侖通過該實驗測量出電荷間相互作用力的大小與電荷量的乘積成正比，不能計算出靜電力常量k 的值，選項CD錯誤。2.(2019廣東省汕頭市質(zhì)檢)A、C是兩個帶電小球，質(zhì)量分別是mA、mC，電荷量大小分別是QA、QC，用兩條等長絕緣細(xì)線懸掛在同一點O，兩球靜止時如圖所示，此時細(xì)線對兩球的拉力分別為FTA、FTC，兩球連線AC與O所在豎直線的交點為B，且ABQC BmAmCFTAFTC CFTAFTC DmAmCBCAB【參考答案】BD【名師解析】利用相似三角形知識可得，A球所受三個力F、FTA、mAg構(gòu)成的矢量三角形與三角形OBA相似，；C球所受三個力F、FTC、mCg構(gòu)成的矢量三角形與三角形OBC相似，；因OAOC，所以mAmCFTAFTC；mAmCBCAB，選項B、D正確，C錯誤；因兩球之間的作用力是相互作用力，無法判斷兩球帶電荷量的多少，選項A錯誤3.（2019山西省五地市期末聯(lián)考）如圖所示，正電荷Q固定在圓心，另外兩個完全相同的帶電粒子a、b繞Q做勻速圓周運動，它們的圓軌道在同一平面內(nèi)，繞行方向相同。帶電粒子a的軌道半徑是r，帶電粒子b的軌道半徑是4r，帶電粒子a做圓周運動的周期是T，不計a、b重力和a、b之的作用力，某時刻a、b兩帶電粒子距離達(dá)到最近，則下列說法正確的是：（ ）A.此時若使帶電粒子b加速運動，有可能與a發(fā)生碰撞B此時帶電粒子a的電勢能比帶電粒子b的電勢能大C從該時刻起到a、b間相距最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時間為TD.從該時刻起到a、b間相距最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時間為T【參考答案】.C【名師解析】繞Q做勻速圓周運動的帶電粒子a、b帶負(fù)電，此時若使帶電粒子b加速運動，粒子b將做離心運動，不可能與a發(fā)生碰撞，選項A錯誤；固定在圓心的正電荷Q的電場中，a粒子位置處電勢高于b位置電勢，根據(jù)電勢能與電勢關(guān)系可知此時帶負(fù)電粒子a的電勢能比帶負(fù)電粒子b的電勢能小，選項B錯誤；對帶電粒子a，庫侖力提供向心力，k=mr（）2，對帶電粒子b，庫侖力提供向心力，k=m4r（）2，聯(lián)立解得T=8T。設(shè)從該時刻起到a、b間相距最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時間為t，則有：t/T-t/T=1/2，解得t=T，選項C正確D錯誤。4（2019湖南婁底二模）如圖所示，帶電小球a由絕緣細(xì)線PM和PN懸掛而處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中PM水平，地面上固定一絕緣且內(nèi)壁光滑的圓弧細(xì)管道GH，圓心P與a球位置重合，管道底端H與水平地面相切，一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的帶電小球b從G端口由靜止釋放，當(dāng)小球b運動到H端時對管道壁恰好無壓力，重力加速度為g。在小球b由G滑到H過程中，下列說法中正確的是（ ）A小球b機(jī)械能逐漸減小 B小球b所受庫侖力大小始終為2mgC細(xì)線PM的拉力先增大后減小 D小球b加速度大小先變大后變小【參考答案】C【名師解析】小球b所受庫侖力和管道的彈力始終與速度垂直，所以小球b機(jī)械能守恒，選項A錯；小球b機(jī)械能守恒，從G滑到H過程中mgRmv2，H處，F(xiàn)庫mg，則F庫3mg, 選項B錯；設(shè)PN與豎直方向成角，對球a受力分析，將其分解：豎直方向FPNcos mgF庫sin ；水平方向F庫cos FPNsin FPM。解得FPMmgtan ，下滑時從0增大90，細(xì)線PM的拉力先增大后減小，故選項C正確；設(shè)b與a的連線與水平方向成角，則mgRsin mv2，任意位置加速度為向心加速度和切向加速度合成， 即ag，可知小球的加速度一直變大，選項D錯。5(2019山東泰安一模)如圖所示，Q為固定的正點電荷，虛線圓是其一條等勢線兩電荷量相同、但質(zhì)量不相等的粒子，分別從同一點A以相同的速度v0射入，軌跡如圖中曲線，B、C為兩曲線與圓的交點aB、aC表示兩粒子經(jīng)過B、C時的加速度大小，vB、vC表示兩粒子經(jīng)過B、C時的速度大小不計粒子重力，以下判斷正確的是()AaBaCvBvC BaBaCvBvC CaBaCvBvC DaBvC【參考答案】C【名師解析】由庫侖定律，兩粒子之間的庫侖力F，兩粒子在B、C兩點受的庫侖力大小相同，根據(jù)粒子的運動軌跡可知aBaC，a，解得mBmC，因為B、C兩點位于同一等勢線上，電勢相等，所以兩粒子從A運動到B和從A運動到C，電場力做功相同且做負(fù)功，有Wmv2mv，所以mB(vv)mC(vv)，因為mBmC，所以vBvC，選項C正確6.(2019閩粵期末大聯(lián)考)如圖甲所示，用OA、OB、AB三根輕質(zhì)絕緣繩懸掛兩個質(zhì)量均為m的帶等量同種電荷的小球(可視為質(zhì)點)，三根繩子處于拉伸狀態(tài)，且構(gòu)成一個正三角形，AB繩水平，OB繩對小球的作用力大小為FT.現(xiàn)用絕緣物體對右側(cè)小球施加一水平拉力F，使裝置靜止在圖乙所示的位置，此時OA繩豎直，OB繩對小球的作用力大小為FT.根據(jù)以上信息可以判斷FT和FT的比值為()A. B. C. D條件不足，無法確定【參考答案】A【名師解析】題圖甲中，對B球受力分析，受重力、OB繩的拉力FT、AB繩的拉力FTA、AB間的庫侖力FA，如圖(a)所示：根據(jù)平衡條件，有：FTmg；題圖乙中，先對小球A受力分析，受重力、AO繩的拉力，AB間的庫侖力以及AB繩的拉力，由于A處于平衡狀態(tài)，則AB繩的拉力與庫侖力大小相等，方向相反，再對B球受力分析，受拉力、重力、OB繩的拉力、AB間的庫侖力以及AB繩的拉力，而AB間的庫侖力與AB繩的拉力的合力為零，圖中可以不畫，如圖(b)所示根據(jù)平衡條件，有：FT2mg，可見，故選A.7. (多選)(2019廣東省汕頭市質(zhì)檢)A、C是兩個帶電小球，質(zhì)量分別是mA、mC，電荷量大小分別是QA、QC，用兩條等長絕緣細(xì)線懸掛在同一點O，兩球靜止時如圖8所示，此時細(xì)線對兩球的拉力分別為FTA、FTC，兩球連線AC與O所在豎直線的交點為B，且ABQC BmAmCFTAFTC CFTAFTC DmAmCBCAB 【參考答案】BD【名師解析】利用相似三角形知識可得，A球所受三個力F、FTA、mAg構(gòu)成的矢量三角形與三角形OBA相似，；C球所受三個力F、FTC、mCg構(gòu)成的矢量三角形與三角形OBC相似，；因OAOC，所以mAmCFTAFTC；mAmCBCAB，選項B、D正確，C錯誤；因兩球之間的作用力是相互作用力，無法判斷兩球帶電荷量的多少，選項A錯誤8. （2017北京海淀期末）真空中兩相同的帶等量異號電荷的金屬小球A和B (均可看做點電荷)，分別固定在兩處，它們之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小球的直徑，兩球間靜電力大小為 F?，F(xiàn)用一個不帶電的同樣的絕緣金屬小球C與A接觸，然后移開C，此時A、B球間的靜電力大小為（ ）A2F BF C D【參考答案】D【名師解析】設(shè)帶等量異號電荷的金屬小球A和B帶電荷量為q，它們之間的距離為r，由庫侖定律，F(xiàn)=k；用一個不帶電的同樣的絕緣金屬小球C與A接觸，二者均分，則A、C帶電荷量均為q/2。然后移開C，此時A、B球間的靜電力大小為F= k= k=F/2，選項D正確。9. （2017云南昆明適應(yīng)性檢測）如圖所示，正點電荷Q固定于N點，另有A、B兩個質(zhì)量相等，電荷量分別為（）的點電荷，從M點以相同的速度分別向N點運動，運動過程中兩點電荷都未到達(dá)N點，若剛開始運動時A、B的加速度分別為，A、B距離N點最近的距離分別為，從M點出發(fā)到距離N點最近的過程中，A、B克服電場力做功分別為，僅考慮Q對A、B的電場力作用，則（ ）A B C D【參考答案】C 【名師解析】根據(jù)庫侖定律，電荷量較大的B點電荷所受庫侖力較大，剛開始運動時的加速度較大，即aBaA，選項A錯誤；由于兩個點電荷的初動能相同，根據(jù)動能定理，從M點出發(fā)到距離N點最近的過程中，A、B克服電場力做功相同，即WB=WA，選項D錯誤；由于A、B克服電場力做功相同，而B所受庫侖力較大，所以B運動的距離一定較小，B距離N點最近的距離一定較大，即，選項C正確B錯誤。10三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑球2所帶電荷量的大小是球1所帶電荷量大小的n倍，球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn)，此時球1、2之間的引力大小為F.現(xiàn)使球3與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠(yuǎn)處，此時球1、2之間表現(xiàn)為斥力，大小仍為F.由此可知()An3 Bn6 Cn7 Dn10【參考答案】D【名師解析】原來球1、2之間的庫侖力F是引力，說明兩球所帶電荷是異種電荷，設(shè)球1所帶電荷量大小為q，則Fk；最后，球1、2之間的庫侖力是斥力，說明兩球所帶電荷是同種電荷，F(xiàn)k，聯(lián)立上面兩式可得n10，選項D正確11.(2016福建臺州質(zhì)量評估)如圖所示，豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系中，x軸上固定一個點電荷Q，y軸上固定一根光滑絕緣細(xì)桿(細(xì)桿的下端剛好在坐標(biāo)原點O處)，將一個重力不計的帶電圓環(huán)(可視為質(zhì)點)套在桿上，從P處由靜止釋放，圓環(huán)從O處離開細(xì)桿后恰好繞點電荷Q做勻速圓周運動，則下列說法中正確的是()A.圓環(huán)沿細(xì)桿從P運動到O的過程中，加速度一直增大B.圓環(huán)沿細(xì)桿從P運動到O的過程中，速度先增大后減小C.若只增大圓環(huán)所帶的電荷量，圓環(huán)離開細(xì)桿后仍能繞點電荷Q做勻速圓周運動D.若將圓環(huán)從桿上P點上方由靜止釋放，其他條件不變，圓環(huán)離開細(xì)桿后不能繞點電荷Q做勻速圓周運動【參考答案】CD【名師解析】圓環(huán)運動到O點且未離開細(xì)桿時庫侖力沿x軸正方向，與細(xì)桿對圓環(huán)的支持力平衡，加速度為零，則A錯誤；因為圓環(huán)到O點前，庫侖力沿y軸負(fù)方向的分量大小始終不為0，故一直加速，速度增加，B錯誤；設(shè)P、O兩點間電勢差為U，由動能定理有qUmv2，由牛頓第二定律有，聯(lián)立有，即圓環(huán)是否做圓周運動與q無關(guān)，C正確；若從P點上方釋放，則U變大，不能做勻速圓周運動，D正確。12. (2019山東濟(jì)南萊蕪區(qū)聯(lián)考)電荷量分別為q1、q2的兩個點電荷，相距r時，相互作用力為F，下列說法錯誤的是()A 如果q1、q2恒定，當(dāng)距離變?yōu)闀r，作用力將變?yōu)?FB 如果其中一個電荷的電荷量不變，而另一個電荷的電荷量和它們間的距離都減半時，作用力變?yōu)?FC 如果它們的電荷量和距離都加倍，作用力不變D 如果它們的電荷量都加倍，距離變?yōu)閞，作用力將變?yōu)?F【參考答案】D【名師解析】如果q1、q2恒定，當(dāng)距離變?yōu)闀r，由庫侖定律可知作用力將變?yōu)?F，選項A錯誤；如果其中一個電荷的電荷量不變，而另一個電荷的電荷量和它們間的距離都減半時，作用力變?yōu)?F，選項B正確；根據(jù)庫侖定律，如果它們的電荷量和距離都加倍，作用力不變，選項C正確；根據(jù)庫侖定律，如果它們的電荷量都加倍，距離變?yōu)閞，作用力將變?yōu)?F，選項D正確。二. 計算題1. （2019北京東城期末）如圖裝置可用來研究電荷間的相互作用，帶電球A靜止于絕緣支架上質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電小球B用長為L的絕緣輕繩懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時繩與豎直方向的夾角為，（此時小球B受的電場力水平向右，小球體積很小，重力加速度用g表示）。求：（1）小球B所受電場力的大小F；（2）帶電球A在小球B處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的大小E：（3）由于漏電，A的電荷量逐漸減小至零，與此同時小球B緩慢回到最低點，求此過程中電場力對B做的功W(不計其他能量損失)【名師解析】(1)小球B受水平向右的庫侖力、重力、繩子的拉力，根據(jù)平衡條件，則有：；解得小球B所受電場力的大小為：；(2)B球在A球所在位置產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為：；（3）A的電荷量逐漸減小至零，與此同時小球B緩慢回到最低點，根據(jù)動能定理，則有：；而解得：答：（1）小球B所受電場力的大?。唬?）帶電球A在小球B處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的大??；（3）由于漏電，A的電荷量逐漸減小至零，與此同時小球B緩慢回到最低點，求此過程中電場力對B做的功【方法歸納】（1）對小球B進(jìn)行正確受力分析，小球受水平向右的庫侖力、重力、繩子的拉力，根據(jù)平衡條件列式求解庫侖力，（2）根據(jù)求解小球B處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的大小；（3）依據(jù)動能定理，即可求解電場力做功本題結(jié)合物體平衡考查了庫侖定律的應(yīng)用，同時掌握動能定理的應(yīng)用，注意小球B緩慢回到最低點過程中，動能不變是解題的關(guān)鍵，屬于簡單基礎(chǔ)題目，是一道考查基礎(chǔ)知識的好題2.(2016河北衡水中學(xué)調(diào)研)如圖所示，在A點固定一正電荷，電荷量為Q，在離A高度為H的C處由靜止釋放某帶同