物理選修3-1第一章第二節(jié)

1、庫侖定律 【測控導(dǎo)航】知識點(diǎn)題號1.點(diǎn)電荷12.庫侖定律的理解2、4、6、113.靜電力的矢量性3、54.庫侖力作用下的平衡問題7、8、9、115.庫侖力作用下的動(dòng)力學(xué)問題10鞏固基礎(chǔ)1.下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法中,正確的是(B)A.體積大的帶電體一定不是點(diǎn)電荷B.當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對它們間相互作用力的影響可忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體可看做點(diǎn)電荷C.點(diǎn)電荷就是體積足夠小的電荷D.點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體解析:帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不能以體積大小、電荷量多少而論.一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷,要依具體情況而定,只要在測量精度要求的范圍內(nèi),帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略,即可視為點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)

2、B正確.2.關(guān)于庫侖定律,下列說法中正確的是(D)A.庫侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體B.根據(jù)F=kq1q2r2,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q2的靜電力大于q2對q1的靜電力D.庫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: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)A錯(cuò);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”已相對變成很大的帶電體,不能再視為點(diǎn)電荷,公式F=kq1q2r2已不能用于計(jì)算此時(shí)的靜電力,故

3、選項(xiàng)B錯(cuò);q1和q2之間的靜電力是一對相互作用力,遵從牛頓第三定律,它們的大小相等,故選項(xiàng)C錯(cuò);庫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對. (1)庫侖定律和萬有引力定律具有相似的表達(dá)式,都是平方反比定律,但它們的適用條件不同;庫侖定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷,而萬有引力定律既適用于兩質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算,又適用于質(zhì)量分布均勻的兩球體間引力的計(jì)算.(2)庫侖力和重力、彈力、摩擦力一樣,都具有自己的特性,是“性質(zhì)力”,同樣遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律.3.如圖所示,兩個(gè)帶電球,大球的電荷量大于小球的電荷量,可以肯定(D)A.兩球都帶正電B.兩球都帶負(fù)電C.大球受

4、到的靜電力大于小球受到的靜電力D.兩球受到的靜電力大小相等解析:兩個(gè)帶電體之間存在著排斥力,故兩球帶同號電荷,可能都帶正電,也可能都帶負(fù)電,故選項(xiàng)A、B都錯(cuò).靜電力遵從牛頓第三定律,兩球受到的靜電力大小相等,故C項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對.4.兩點(diǎn)電荷相距為d,相互作用力為F,保持兩點(diǎn)電荷電荷量不變,改變它們之間的距離,使之相互作用力的大小變?yōu)?F,則兩電荷之間的距離應(yīng)變?yōu)?C)A.4dB.2dC.d/2D.不能確定解析:設(shè)兩點(diǎn)電荷帶電荷量分別為q1和q2,則F=kq1q2d2,又因?yàn)?F=kq1q2dx2,所以dx=12d,故選項(xiàng)C正確.5.(2013蘭州西北師大附中高二上學(xué)期月考)如圖,三個(gè)點(diǎn)電荷a、b

5、、c位于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,a、c帶正電,b帶負(fù)電,a所帶電荷量比b所帶電荷量少,關(guān)于c受到a和b的靜電力的合力方向,下列判斷正確的是(D)A.從原點(diǎn)指向第象限B.從原點(diǎn)指向第象限C.從原點(diǎn)指向第象限D(zhuǎn).從原點(diǎn)指向第象限解析:a、c帶正電,b帶負(fù)電,則a對c的作用力為斥力,b對c的作用力為引力,a所帶電荷量比b所帶電荷量少,則a對c的作用力小于b對c的作用力,所以c受到a和b的靜電力的合力方向從原點(diǎn)指向第象限,選項(xiàng)D正確.6.(2013玉溪一中高二上學(xué)期期中)兩個(gè)半徑相同的金屬小球,帶電荷量之比為17,相距為r,兩者相互接觸后再放回原來的位置上,則相互作用力可能為原來的(CD)A.47B.3

6、7C.97D.167解析:由庫侖定律可得:兩球接觸前的庫侖力F=k7Q2r2當(dāng)兩球帶同種電荷時(shí),兩球接觸后平分電荷量,則兩球的電荷量q'= Q+7Q2=4Q;兩球接觸后的庫侖力F'=k16Q2r2=167F;當(dāng)兩球帶異種電荷時(shí),兩球接觸先中和后平分剩余電荷量,則兩球的電荷量q= 7Q-Q2=3Q兩球接觸后的庫侖力F= k9Q2r2=97F.7.如圖所示,可視為點(diǎn)電荷的小球A、B分別帶負(fù)電和正電,B固定,其正下方的A靜止在絕緣斜面上,則A受力個(gè)數(shù)可能為(AC)A.A可能受到2個(gè)力作用B.A可能受到3個(gè)力作用C.A可能受到4個(gè)力作用D.A可能受到5個(gè)力作用解析:若庫侖力等于A的重力

7、,則斜面對A不產(chǎn)生彈力作用,此時(shí)A只受到重力和庫侖力的作用,選項(xiàng)A正確;若庫侖力小于A的重力,則A還要受到斜面的支持力的作用,由力的平衡知識可以判斷,A一定還要受到斜面的摩擦力作用,即此時(shí)A受到4個(gè)力作用,選項(xiàng)C正確.提升能力8.如圖所示,完全相同的金屬小球A和B帶等量異種電荷,中間連著一個(gè)輕質(zhì)絕緣彈簧,放在光滑絕緣的水平面上.平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x0,現(xiàn)將與A,B完全相同的不帶電金屬球C與A球接觸一下,然后移走,重新平衡后彈簧的壓縮量為x,則(C)A.x=x02B.x>x02C.x<x02D.x=x0解析:金屬球C與A球接觸一下,A球的電荷量變?yōu)閝/2,此時(shí)A、B間庫侖力(先假設(shè)

8、A、B間距不變)F'=F/2,又因?yàn)榇藭r(shí)間距增大,所以F'< F/2,所以x<x0/2.9.(2012天津一中高二第一學(xué)期期中)如圖所示,光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a、b、c(可視為點(diǎn)電荷),三球沿一條直線擺放,僅在它們之間的靜電力作用下靜止,則以下判斷正確的是(AD)A.a對b的靜電力一定是引力B.a對b的靜電力可能是斥力C.a的電荷量可能比b少D.a的電荷量一定比b多解析:三個(gè)自由電荷僅在庫侖力作用下平衡時(shí)滿足“三者共線,兩大夾小,兩同夾異,近小遠(yuǎn)大”.所以,選項(xiàng)A、D正確.10.一根置于水平面上的光滑玻璃管(絕緣體),內(nèi)部有兩個(gè)完全一樣的彈性金屬球A、B,

9、帶電荷量分別為9Q和-Q,從圖所示的位置由靜止開始釋放,問兩球再經(jīng)過圖中位置時(shí),兩球的加速度是釋放時(shí)的幾倍?解析:剛開始釋放時(shí),A、B球間庫侖力F=k9Q·Qr2,吸引接觸后,凈電荷為9Q-Q=8Q,平均分配后各得4Q,再經(jīng)過圖示位置時(shí),庫侖力為F'=k4Q·4Qr2=169F,故加速度是釋放時(shí)的169倍.答案:16911.(2013蘭州西北師大附中高二上學(xué)期月考)“真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10 cm,它們之間相互作用力大小為9×10-4 N,當(dāng)它們合在一起時(shí),成為一個(gè)帶電荷量為3×10-8 C的點(diǎn)電荷,問原來兩電荷的帶電荷量各為多少?”某同學(xué)求解如下:根據(jù)電荷守恒定律:q1+q2=3×10-8 C=a根據(jù)庫侖定律:q1q2=r2kF=(10×10-2)29×109×9×10-4 C2=1×10-15 C2=b以q2=b/q1代入式得:q12-aq1+b=0解得q1=12(a±a2-4b)=12(3×10-8±9×10-16-4×10-15)C根號中的數(shù)值小于0,經(jīng)檢查,運(yùn)算無誤.試指出求解過程中的問題并給出正確的解答.解析:題中僅給出相互作