高中物理人教版1第一章靜電場第2節(jié)庫侖定律 市獲獎(jiǎng)

電荷庫侖定律（滿分100分，60分鐘完成）班級_______姓名______目的要求：1．掌握真空中點(diǎn)電荷間作用力大小的計(jì)算及方向的判定──庫侖定律；2．知道真空中點(diǎn)電荷間作用力為一對相互作用力，遵從牛頓第三定律。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對的得8分，對而不全得4分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．已知π＋介子、π—介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克或反夸克）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中e為元電荷π+π—ud帶電量+e－e+下列說法正確的是 （） A．π+由u和組成 B．π+由d和組成 C．π—由u和組成 D．π—由d和組成2．關(guān)于對元電荷的理解，下列說法正確的是 （） A．元電荷就是電子 B．元電荷就是質(zhì)子 C．元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量 D．元電荷是帶電荷量最小的帶電粒子A B C D圖13．中子內(nèi)有一個(gè)電荷量為的上夸克和兩個(gè)電荷量為的下夸克，一簡單模型是三個(gè)夸克都在半徑為的同一圓周上，如圖1所示。在給出的四幅圖中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是 （）A B C D圖14．如圖2所示，光滑絕緣水平面上有兩只完全相同的金屬球A、B，帶電量分別為－2Q與－Q?，F(xiàn)在使它們以相同的初動(dòng)能E0（對應(yīng)的動(dòng)量大小為p0）開始相向運(yùn)動(dòng)且剛好能發(fā)生接觸。接觸后兩小球又各自反向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它們剛好回到各自的出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為E1和E2，動(dòng)量大小分別為p1和p2。有下列說法,其中正確的是（）-Q-2Q圖2ABA．E1＝E2＞E0，p-Q-2Q圖2AB B．E1＝E2＝E0，p1＝p2＝p0 C．接觸點(diǎn)一定在兩球初位置連線的中點(diǎn)右側(cè)某點(diǎn) D．兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)圖45．如圖4所示，三個(gè)完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。a和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電量的大小比b的小。已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應(yīng)是 （）圖4 A．F1 B．F2 C．F3 D．FPBAQ圖56．如圖5所示，豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定點(diǎn)A，在Q的正上方的P處用絕緣細(xì)線懸掛一質(zhì)點(diǎn)B，A、B兩質(zhì)點(diǎn)因帶電而互相排斥，致使懸線與豎直方向成一夾角，由于漏電，A、BPBAQ圖5 A．變小 B．變大 C．不變 D．先變小后變大第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。7．光滑水平面有A、B兩個(gè)帶電小球，A的質(zhì)量是B的質(zhì)量的2倍，將兩球由靜止釋放，初始A的加速度為a，經(jīng)過一段時(shí)間后，B的加速度也為a，速度大小為v，此時(shí)，A的加速度為___________，速度大小為___________。8．半徑相同的兩金屬小球，所帶的電量之比為3∶1，相距為r時(shí)相互作用力大小為F1，若把兩球相互接觸一下后再放回原位置，這時(shí)兩球間的相互作用力為F2，則F2∶F1可能為___________或___________。（兩球均可視為點(diǎn)電荷）9．直徑為R的絕緣球殼上均勻帶有電量為＋Q的電荷，另一電量為＋q的點(diǎn)電荷放在球心O，由于對稱性，點(diǎn)電荷受力為零，現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r（r<<R）的一個(gè)小圓孔，則此時(shí)置于球心的點(diǎn)電荷所受力的大小為___________，方向___________（已知靜電力恒量為k）。三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（12分)“真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10cm，它們之間相互作用力大小為9×10－4N。當(dāng)它們合在一起時(shí)，成為一個(gè)帶電量為3×10－8C的點(diǎn)電荷，根據(jù)電荷守恒定律：q1＋q2＝3×10－8C＝a 根據(jù)庫侖定律：q1q2＝F＝×9×10－4C2＝1×10－15C2＝b以q2＝代入（1）式得：q12－aq1＋b＝0解得q1＝＝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。11．（16分）已經(jīng)證實(shí)，質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為，下夸克帶電為，e為電子所帶電量的大小，如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各個(gè)夸克之間的距離都為l，l＝×10－15m，試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力（庫侖力）。電荷庫侖定律參考答案一、選擇題：1．【答案】AD【點(diǎn)撥】從表中可以看出，u和結(jié)合剛好帶電＋e，C錯(cuò)誤，A正確；d和結(jié)合帶電－e，B錯(cuò)誤，D正確。2．【答案】C【點(diǎn)撥】電子和質(zhì)子帶有等量的異種電荷，電荷量e＝×10－19，電荷量e稱為元電荷。3．【答案】B【點(diǎn)撥】根據(jù)庫侖定律和兩力合成的平行四邊形定則，可以判斷B正確。4．【答案】AD【點(diǎn)撥】由牛頓定律的觀點(diǎn)看，兩球的加速度大小始終相同，相同時(shí)間內(nèi)的位移大小一定相同，必然在連線中點(diǎn)相遇，又同時(shí)返回出發(fā)點(diǎn)。由動(dòng)量觀點(diǎn)看，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，兩球的速度始終等值反向，也可得出結(jié)論：兩球必將同時(shí)返回各自的出發(fā)點(diǎn)。且兩球末動(dòng)量大小和末動(dòng)能一定相等。從能量觀點(diǎn)看，兩球接觸后的電荷量都變?yōu)椋?，在相同距離上的庫侖斥力增大，返回過程中電場力做的正功大于接近過程中克服電場力做的功，由功能關(guān)系知，系統(tǒng)機(jī)械能必然增大，即末動(dòng)能增大。A、D正確。5．【答案】B【點(diǎn)撥】a對c的庫侖力沿ac方向，b對c的庫侖力沿ca方向，因?yàn)閍所帶的電量的大小比b的小，所以答案B正確。6．【答案】CGF1F2GF1F2QBPA。從比例式可以看出，繩的拉力F2只跟B的重力、PQ之間的距離h、繩的長度L有關(guān)系，跟AB之間的庫侖力沒有關(guān)系，所以答案C正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：7．【答案】，【點(diǎn)撥】A、B之間的庫侖力是作用力與反作用力，大小始終相等，又A的質(zhì)量是B的質(zhì)量的2倍，所以當(dāng)B的加速度為a是，A的加速度為，又根據(jù)動(dòng)量守恒得到B的速度為v時(shí)，A的速度為。8．【答案】4∶3；1∶3【點(diǎn)撥】由題意可知兩球均帶電，但是所帶電的性質(zhì)未知，根據(jù)“兩球形狀相同，相碰之后電荷量均分”這一原則，如果兩球原來所帶電性相同，則碰后每一個(gè)球所帶電量為兩球原來所帶電量之和的一半，這樣由庫侖定律可得F2∶F1為4∶3；而當(dāng)兩球原來所帶電性相異時(shí)，則相碰后每一個(gè)球所帶電荷量為兩異種電荷中和后電荷量的一半，即為兩球原來所帶電工量之差的一半，這樣再根據(jù)庫侖定律得出F2∶F1＝1∶3。9．【答案】，由球心指向小孔中心【點(diǎn)撥】球殼電荷面密度ρ＝，被挖去的小圓孔的所帶的電荷量q1＝ρπr2＝。由于r<<R，則忽略其形狀、大小對作用力的影響，q1可視為點(diǎn)電荷。根據(jù)庫侖定律有：F＝＝。方向由球心指向小孔中心。三、計(jì)算題：10．【答案】見解析?！窘馕觥繘]有考慮兩電荷的電性，實(shí)際上兩電荷是異種電荷，有q1－q2＝3×10－8C＝A，q1q2＝10－15C2＝Bq12－Aq1＋B＝0解得：q1＝5×10－8C，q2＝2×10－8C11．【答