高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第2節(jié)庫(kù)侖定律 課時(shí)訓(xùn)練2庫(kù)侖定律

課時(shí)訓(xùn)練2庫(kù)侖定律題組一點(diǎn)電荷1.(多選)關(guān)于點(diǎn)電荷,下列說(shuō)法中正確的是()A.點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體B.點(diǎn)電荷是一種理想模型C.點(diǎn)電荷的最小帶電荷量等于元電荷D.球形帶電體都可以看作點(diǎn)電荷解析:點(diǎn)電荷是一種物理模型,實(shí)際中并不存在,B對(duì);一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不是看它的大小和形狀,而是看它的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題的影響是否可以忽略不計(jì),若可以忽略不計(jì),則它就可以看作點(diǎn)電荷,否則就不能看作點(diǎn)電荷,A、D錯(cuò);所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,C對(duì)。答案:BC題組二庫(kù)侖定律的適用條件2.(多選)關(guān)于庫(kù)侖定律的公式F=k,下列說(shuō)法中正確的是()A.當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間的距離r→∞時(shí),它們間的靜電力F→0B.當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),它們間的靜電力F→∞C.當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→∞時(shí),庫(kù)侖定律的公式就不適用了D.當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),電荷不能看成點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律的公式就不適用了解析:庫(kù)侖定律的公式適用于真空中的點(diǎn)電荷,當(dāng)r→∞時(shí),它們間的靜電力F→0;當(dāng)兩電荷間的距離r→0時(shí),電荷不能看成點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律的公式就不適用了。故選項(xiàng)A、D正確。答案:AD3.兩個(gè)半徑為R的帶電球所帶電荷量分別為q1和q2,當(dāng)兩球心相距3R時(shí),相互作用的庫(kù)侖力大小為()= >< D.無(wú)法確定解析:因?yàn)閮汕蛐木嚯x不比球的半徑大很多,所以不能看成點(diǎn)電荷,必須考慮電荷在球上的實(shí)際分布。當(dāng)q1、q2是同種電荷時(shí),相互排斥,如圖甲所示,距離大于3R;當(dāng)q1、q2是異種電荷時(shí),相互吸引,如圖乙所示,距離小于3R。所以庫(kù)侖力可能小于k,也可能大于k,D正確。答案:D題組三庫(kù)侖定律的應(yīng)用、B兩個(gè)點(diǎn)電荷間距離恒定,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:兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力具有獨(dú)立性,不會(huì)因?yàn)槠渌姾傻拇嬖诙兓?故C正確。答案:C5.如圖所示,兩個(gè)完全相同的金屬小球A、B帶有相等的電荷量,相隔一定的距離,兩球間相互吸引力的大小是F,今讓與A、B大小相等、相同材料制成的不帶電的第三個(gè)小球C先后與A、B兩球接觸后移開,這時(shí)A、B兩球之間的相互作用力的大小為() 解析:C與A、B接觸移開后,A、B小球分別帶電荷量為qA=,qB=q,由庫(kù)侖定律知F'=k=kF。答案:C6.如圖所示,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所帶的電荷量比B的小。已知C受到A和B的庫(kù)侖力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來(lái)表示,它應(yīng)是() 解析:據(jù)“同種電荷相斥、異種電荷相吸”規(guī)律,確定電荷C受到A和B的庫(kù)侖力方向,考慮B的電荷量大于A的電荷量,故小球C受到的庫(kù)侖力FCB大于FAC,FCB與FAC的合力只能為F2,故選項(xiàng)B正確。答案:B7.如圖所示,在一條直線上的A、B、C三點(diǎn)上分別放置QA=3×10-9C、QB=-4×10-9C、QC=3×10-9C的點(diǎn)電荷。試求作用在A電荷上的力。解析:由于點(diǎn)電荷A處在B和C的電場(chǎng)中,故同時(shí)受到B和C的庫(kù)侖力作用。因此作用在A電荷上的作用力應(yīng)為兩庫(kù)侖力的合力,可先據(jù)庫(kù)侖定律分別求出B與C對(duì)A的庫(kù)侖力的大小,再求合力。研究A點(diǎn)電荷:分析A受到B、C電荷的靜電力,如圖所示,根據(jù)庫(kù)侖定律FBA=N=×10-3NFCA=N=×10-5N規(guī)定沿這條直線由A指向C為正方向,則A點(diǎn)電荷受到的合力大小為FA=FBA-FCA=××10-5)N=×10-4N。答案:×10-4N,方向由A指向C(建議用時(shí):30分鐘)1.關(guān)于庫(kù)侖定律,下列說(shuō)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(wú)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(wàn)有引力定律的表達(dá)式相似,都是二次方反比定律解析:點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體的近似,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)A錯(cuò)誤;當(dāng)兩個(gè)電荷之間的距離趨近于零時(shí),不能再視為點(diǎn)電荷,公式F=k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,它們的大小相等,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;庫(kù)侖定律與萬(wàn)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,都是二次方反比定律,故選項(xiàng)D正確。答案:D2.(多選)兩個(gè)相同的金屬小球,所帶電荷量之比為1∶7,相距為r,兩者相互接觸后再放回原來(lái)的位置上,則它們間的庫(kù)侖力可能為原來(lái)的()A. B. C. D.解析:設(shè)兩金屬球帶異種電荷,電荷量分別為q和-7q,兩者間庫(kù)侖力大小F=k;兩者接觸后再放回原來(lái)的位置上,兩金屬球所帶電荷量均為-3q,庫(kù)侖力F'=k,是原來(lái)的,選項(xiàng)C正確。設(shè)兩金屬球帶同種電荷,電荷量分別為q、7q,由庫(kù)侖定律有F=k;兩者接觸后再放回原來(lái)的位置上,兩金屬球所帶電荷量均為4q,庫(kù)侖力F'=k,是原來(lái)的,選項(xiàng)D正確。答案:CD3.真空中兩個(gè)電性相同的點(diǎn)電荷q1、q2,它們相距較近,保持靜止。今釋放q2且q2只在q1的庫(kù)侖力作用下運(yùn)動(dòng),則q2在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度隨時(shí)間變化規(guī)律正確的是()解析:根據(jù)F=k,對(duì)點(diǎn)電荷q2分析得a=,隨距離的增加,a變小,故選A。答案:A4.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們分別固定于絕緣支座上,兩球心間的距離為l,為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷,兩球電荷量的絕對(duì)值均為Q,那么,a、b兩球之間的萬(wàn)有引力F引、庫(kù)侖力F庫(kù)分別為()引=G,F庫(kù)=k引≠G,F庫(kù)≠k引≠G,F庫(kù)=k引=G,F庫(kù)≠k解析:萬(wàn)有引力定律適用于兩個(gè)可看成質(zhì)點(diǎn)的物體,雖然兩球心間的距離l只有球半徑的3倍,但由于殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn),因此,可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律。對(duì)于a、b兩帶電球殼,由于兩球心的間距l(xiāng)只有球半徑的3倍,不能看成點(diǎn)電荷,不滿足庫(kù)侖定律的適用條件。故選項(xiàng)D正確。答案:D5.設(shè)某星球帶負(fù)電,一電子粉塵懸浮在距星球表面1000km的地方,若將同樣的電子粉塵帶到距星球表面2000km的地方相對(duì)于該星球無(wú)初速度釋放,則此電子粉塵()A.向星球下落 B.仍在原處懸浮C.推向太空 D.無(wú)法判斷解析:設(shè)粉塵距球心為r,粉塵質(zhì)量為m,星球質(zhì)量為M,粉塵所帶電荷量為q,星球所帶電荷量為Q,則有=G。由等式可看出r再大,等式仍成立,故選B。答案:B6.如圖所示,在光滑絕緣水平面上固定一個(gè)小球A,用一根原長(zhǎng)為l0、由絕緣材料制成的輕彈簧把A球與另一個(gè)小球B連接起來(lái),然后讓兩球帶上等量同種電荷(電荷量為q),這時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x1,且l0?x1。如果設(shè)法使A、B兩球的電荷量各減少一半,這時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x2,則()=x1 =x1>x1 <x1解析:由題意,B球先、后均處于平衡狀態(tài),有k0x1=,k0x2=可得,又l0+x2<l0+x1,因此<4,故選C項(xiàng)。答案:C7.如圖所示,三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在一直線上,q2與q3間距離為q1與q2間距離的2倍,每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個(gè)電荷的電荷量之比為()∶4∶-36 ∶4∶36∶2∶-6 ∶2∶6解析:分別取三個(gè)點(diǎn)電荷為研究對(duì)象,由于三個(gè)點(diǎn)電荷只在靜電力(庫(kù)侖力)作用下保持平衡,所以這三個(gè)點(diǎn)電荷不可能全是同種電荷,這樣可立即排除B、D選項(xiàng),故正確選項(xiàng)只可能在A、C中。若選q2為研究對(duì)象,由庫(kù)侖定律知,因而得q1=q3,即q3=4q1;選項(xiàng)A恰好滿足此關(guān)系,顯然正確選項(xiàng)為A。答案:A8.(多選)如圖所示,有兩個(gè)完全相同的帶電金屬球A、B,B固定在絕緣地板上,A球在離B球高為H的正上方由靜止釋放,與B球碰撞后回跳高度為h,設(shè)整個(gè)過(guò)程中只有重力、彈力和庫(kù)侖力,且兩球碰撞時(shí)無(wú)能量損失,則()A.若A、B兩球帶等量的同種電荷,則h>HB.若A、B兩球帶等量的同種電荷,則h=HC.若A、B兩球帶等量的異種電荷,則h>HD.若A、B兩球帶等量的異種電荷,則h=H解析:若A、B兩球帶等量的同種電荷,接觸時(shí)沒有電荷的重新分配,則對(duì)于A球下落時(shí)庫(kù)侖力做的負(fù)功W1與上升時(shí)庫(kù)侖力做的正功W2,有|W1|=|W2|,故上升的高度h=H;也可由下落時(shí)mgH-W1=mv2,上升時(shí)W2-mgh=0-mv2,得h=H。若A、B兩球帶等量的異種電荷,接觸后電荷中和,兩球不再帶電,而A球下落時(shí)庫(kù)侖力做正功,上升時(shí)庫(kù)侖力為零,不做功,下落時(shí)mgH+W=mv2,上升時(shí)mgh=mv2,所以h>H。答案:BC9.已經(jīng)證實(shí)質(zhì)子、中子都是由u夸克和d夸克的兩種夸克組成的,u夸克帶電為e,d夸克帶電為-e,e為電子電荷量的大小。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。解析:質(zhì)子所帶電荷量為+e,所以它是由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成的。按題意,三個(gè)夸克必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處,這時(shí)u夸克與d夸克之間的靜電力應(yīng)為Fuu=k,代入數(shù)據(jù),得Fuu≈N,是排斥力。u夸克與d夸克之間的靜電力為Fud=k代入數(shù)據(jù),得Fud≈N,是吸引力。答案:u夸克之間的靜電力為N,是排斥力