高中物理 1-2 點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律-庫侖定律規(guī)范訓(xùn)練 教科版選修1-1

【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】-學(xué)年高中物理1-2點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律—庫侖定律規(guī)范訓(xùn)練教科版選修1-1(時間：60分鐘)知識點(diǎn)一點(diǎn)電荷的概念1．下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法中，正確的是 ()．A．體積大的帶電體一定不是點(diǎn)電荷[B．當(dāng)兩個帶電體的形狀對它們間相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看做點(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，故A、C、D錯．一個帶電體能否看成點(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B正確．答案B2．下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是 ()．A．點(diǎn)電荷可以是帶電荷量很大的帶電體B．帶電體體積很大時不能看成點(diǎn)電荷C．點(diǎn)電荷的所帶電荷量一定很少D．大小和形狀對作用力影響可以忽略的帶電體可以看作點(diǎn)電荷答案AD知識點(diǎn)二庫侖定律的適用條件3．兩個半徑均為1cm的導(dǎo)體球，分別帶上＋Q和－3Q的電荷量，兩球心相距90cm，相互作用力大小為F.現(xiàn)將它們碰一下后又分開，兩球心間相距3cm，A．3000F B．1C．900F D．無法確定解析兩球心相距90cm時，兩球距離比球本身大得多，由庫侖定律，F(xiàn)＝keq\f(Q1Q2,r2)＝keq\f(Q×3Q,0.92)；兩球相碰后，電荷量變?yōu)椋璔、－Q，但兩球心距離變?yōu)?cm，這時兩球不能再被看做點(diǎn)電荷，所以不能用庫侖定律計(jì)算．但可定性分析，由于同性相斥、異性相吸原理，電荷向遠(yuǎn)端移動，所以距離大于3cm，F(xiàn)<keq\f(Q2,0.032).答案D4．對于庫侖定律的理解錯誤的是 ()．A．庫侖定律適用于真空中的點(diǎn)電荷B．當(dāng)半徑為r的兩帶電小球相距為r時，可用庫侖定律計(jì)算它們間的靜電力C．在干燥空氣中的兩個點(diǎn)電荷間的靜電力可用庫侖定律計(jì)算D．相互作用的兩個點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們各自所受的庫侖力大小一定相等解析由庫侖定律可知A、C、D正確，當(dāng)半徑為r的兩個帶電小球相距r時，不能看成點(diǎn)電荷，故B選項(xiàng)錯．答案B知識點(diǎn)三庫侖定律的應(yīng)用5．兩個點(diǎn)電荷放在真空中保持一定距離，若其中一個點(diǎn)電荷的電荷量增加了eq\f(1,2)，但仍然保持它們之間的相互作用力不變，則另一個電荷的電荷量減少了 ()．A.eq\f(1,5) B.eq\f(1,4)C.eq\f(1,3) D.eq\f(1,2)解析兩個點(diǎn)電荷間的距離不變，其中一個電荷量增加了eq\f(1,2)，則電荷量變?yōu)樵瓉淼膃q\f(3,2)，根據(jù)庫侖定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F＝keq\f(Q1Q2,r2)可知，若保持相互作用力不變，則應(yīng)讓另一個電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)，即減少了eq\f(1,3).所以選項(xiàng)C正確．答案C6．兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F，兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閑q\f(r,2)(仍可視為點(diǎn)電荷)，則兩球間庫侖力的大小為 ()．A.eq\f(1,12)F B.eq\f(3,4)FC.eq\f(4,3)F D．12F解析兩金屬球間原來的庫侖力F＝keq\f(Q·3Q,r2)＝keq\f(3Q2,r2)，兩球接觸后各帶相同電荷量Q′＝eq\f(－Q＋3Q,2)＝Q，又因?yàn)樗鼈兊木嚯x變?yōu)閑q\f(r,2)，所以此時它們間的庫侖力F′＝keq\f(Q·Q,（\f(r,2)）2)＝keq\f(4Q2,r2)＝eq\f(4,3)F，故C項(xiàng)正確．答案C圖1－2－5[7．如圖1－2－5所示，A、B兩個點(diǎn)電荷的電荷量分別為＋Q和＋q，放在光滑絕緣水平面上，A、B之間用絕緣的輕彈簧相連接，當(dāng)系統(tǒng)平衡時，彈簧的伸長量為x0，若彈簧發(fā)生的均是彈性形變，則 ()．A．保持Q不變，將q變?yōu)?q，平衡時彈簧的伸長量為2x0B．保持q不變，將Q變?yōu)?Q，平衡時彈簧的伸長量小于2x0C．保持Q不變，將q變?yōu)椋璹，平衡時彈簧縮短量等于x0D．保持q不變，將Q為變?yōu)椋璔，平衡時彈簧縮短量小于x0解析由庫侖定律F＝keq\f(Q1Q2,r2)和胡克定律F＝kx以及同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可得B正確．答案B[[圖1－2－68.如圖1－2－6所示，兩個點(diǎn)電荷，電荷量分別為q1＝4×10－9C和q2＝－9×10－9C，兩者分別固定于相距20cm的a、b兩點(diǎn)上，有一個點(diǎn)電荷q放在a、b所在直線上且靜止不動，A．距a點(diǎn)外側(cè)40cmB．距a點(diǎn)內(nèi)側(cè)8cmC．距b點(diǎn)外側(cè)20cmD．無法確定解析此電荷電性不確定，根據(jù)平衡條件，它應(yīng)在q1點(diǎn)電荷的外側(cè)，設(shè)距q1距離為x，由keq\f(q1q,x2)＝keq\f(q2q,（x＋20）2)，將q1＝4×10－9C，q2＝－9×10－9C代入，解得x＝40cm，故A項(xiàng)正確．答案A9．兩個大小相同、可看成是點(diǎn)電荷的金屬小球a和b，分別帶有等量異種電荷q，被固定在絕緣水平面上，這時兩球間靜電引力的大小為F.現(xiàn)用一個不帶電的、同樣大小的絕緣金屬小球c先與a球接觸，再與b球接觸后移去，則a、b兩球間靜電力大小變?yōu)開_____，若再使a、b兩球間的距離增大1倍，則兩球間靜電力大小變?yōu)開_____．解析設(shè)a帶電q，b帶電－q，c與a接觸后a帶電eq\f(q,2)，c再與b接觸電荷先中和再均分，b最終帶電－eq\f(q,4).F＝keq\f(q2,r2)，F(xiàn)1＝k×eq\f(q,2)×eq\f(q,4)×eq\f(1,r2)＝keq\f(q2,8r2)＝eq\f(F,8)，為引力．當(dāng)a、b兩球間的距離變?yōu)?r時，庫侖力為F2＝eq\f(1,8)×eq\f(kq2,（2r）2)＝keq\f(q2,32r2)＝eq\f(F,32)，為引力．答案eq\f(F,8)eq\f(F,32)圖1－2－710.如圖1－2－7所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)上．a(chǎn)和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量的大小比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 ()．A．F1 B．F2C．F3 D．F4解析據(jù)“同電性相斥，異電性相吸”規(guī)律，確定電荷c受到a和b的庫侖力Fac、Fbc的方向，若Fbc＝Fac，則兩力的合力沿水平方向，考慮到a的帶電荷量小于b的帶電荷量，故Fbc大于Fac，F(xiàn)bc與Fac的合力只能為F2.故選B.答案B圖1－2－811．如圖1－2－8所示，兩根絕緣絲線掛著兩個質(zhì)量相同的小球A、B，此時上、下絲線的受力分別為TA和TB；如果使A帶正電，使B帶負(fù)電，上下絲線的受力分別為TA′和TB′，則 ()．A．TA′＝TA B．TA′<TAC．TA′>TA D．TB′<TB解析以A、B兩球組成的整體為研究對象，無論是小球帶電還是小球不帶電，分析其受力情況并根據(jù)平衡條件可知：上方絲線的拉力大小總是等于下面兩球的重力之和，但是以B球?yàn)閷ο蠓治銎涫芰η闆r可知，當(dāng)A、B球不帶電時：TB＝mBg，當(dāng)A、B球分別帶正電和負(fù)電時：TB′＝mBg－F.故選項(xiàng)A、D正確．答案AD12．甲、乙兩導(dǎo)體球，甲球帶有4.8×10－16C的正電荷，乙球帶有3.2×10－16C的負(fù)電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、(1)試求兩球之間的靜電力，并說明是引力還是斥力？(2)將兩個導(dǎo)體球相互接觸一會兒，再放回原處，其作用力能求出嗎？是斥力還是引力？解析(1)因?yàn)閮汕虻陌霃蕉歼h(yuǎn)小于10cm，因此可以作為兩個點(diǎn)電荷考慮．由庫侖定律可求：F＝keq\f(q1q2,r2)＝9.0×109×eq\f(4.8×10－16×3.2×10－16,0.12)N＝1.38×10－19N兩球帶異種電荷，它們之間