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1、2022高中物理 第一章 靜電場 2 庫侖定律練習 新人教版選修3-1 知識點一　點電荷 1.物理學引入“點電荷”概念,從科學方法上來說屬于 (　　) A.觀察實驗的方法 B.控制變量的方法 C.等效替代的方法 D.建立物理模型的方法 2.下列對于點電荷的理解正確的是 (　　) A.體積很大的帶電體都不能看作點電荷 B.只要是體積很小的帶電體就能看作點電荷 C.只要是均勻的球形帶電體,不管球的大小如何,都能看作點電荷 D.當兩個帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體都能看作點電荷 知識點二　庫侖定律及其應用 3.(多選)如圖L1-2-1所示的實驗裝置

2、為庫侖扭秤.細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒, 棒的一端是一個帶電的金屬小球A,另一端有一個不帶電的球B,B與A所受的重力平衡.當把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時,A和C之間的作用力使懸絲扭轉,通過懸絲扭轉的角度可以比較力的大小,改變A和C之間的距離r,記錄每次懸絲扭轉的角度,便可找到A、C之間的力F與距離r的關系.這一實驗中用到的物理方法有(　　) A.微小量放大法 B.極限法 C.比值定義法 D.控制變量法 4.下列對庫侖定律的理解正確的是 (　　) A.對于任何帶電體之間的靜電力,都可以使用公式F=k計算 B.只要是點電荷之間的靜電力,就可以使用公式F=k計算 C.

3、無論是在真空中還是在介質中,兩個點電荷之間的靜電力一定是大小相等、方向相反圖L1-2-1 D.用毛皮摩擦過的橡膠棒吸引碎紙屑,說明碎紙屑一定帶正電 5.兩個所帶電荷量分別為-Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)固定在相距為r的兩處,它們之間的庫侖力大小為F.使兩小球相互接觸而后分開并將其固定在距離為的兩處,則現在兩球間庫侖力的大小為 (　　) A.F B.F C.F D.12F 6.在“探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關”的實驗中,一同學猜想可能與兩電荷的間距和二者所帶的電荷量有關.他選用兩個均帶正電的小球A和B,A球放在可移動的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒的C

4、點,如圖L1-2-2所示. 圖L1-2-2 實驗時,先保持兩球所帶的電荷量不變,使A球從遠處逐漸向B球靠近,觀察后發(fā)現兩球距離越小,B球懸線的偏角越大;再保持兩球距離和小球A不變,改變小球B所帶的電荷量,觀察后發(fā)現小球B所帶的電荷量越大,B球懸線的偏角越大. 實驗表明:兩電荷之間的相互作用力,隨其距離的　　　而增大,隨其所帶電荷量的　　　　而增大.? 此同學在探究中應用的科學方法是　　　　(選填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”).? 知識點三　帶電體間的平衡 7.[2017·萬州二中期中]三個點電荷在彼此的庫侖力作用下都處于靜止狀態(tài),則以下說法中不正確的是 (

5、　　) A.它們一定在同一直線上 B.它們全是同種電荷 C.每個電荷受到的庫侖力的合力等于零 D.它們不全是同種電荷 8.如圖L1-2-3所示,兩根細線掛著質量相同的兩個小球A、B,A、B均靜止且不帶電,上、下兩根細線所受的拉力大小分別為FA、FB.現使兩球帶上異種電荷,此時上、下兩根細線所受的拉力大小分別為F'A、F'B,則 (　　) 圖L1-2-3 A.FA=F'A,FB>F'B B.FA=F'A,FBF'B D.FA

6、O點,細線長為l.當將電荷量為-q的點電荷B置于空間某位置時,小球A靜止,懸線與豎直方向的夾角θ=30°,A、B連線與豎直方向的夾角恰好也為30°,則A、B之間的距離為(　　) 圖L1-2-4 A.l B.q C.q D.q 10.如圖L1-2-5所示,三個點電荷A、B、C位于一個等邊三角形的三個頂點上,已知A、B都帶正電荷,A所受B、C兩個點電荷的靜電力的合力如圖中FA所示,那么可以判定點電荷C所帶電荷的電性(　　) A.一定是正電 B.一定是負電 C.可能是正電,也可能是負電 D.無法判斷圖L1-2-5 知識點四　庫侖定律在動力學中的應用 11.[2017·開灤

7、二中期中]圖L1-2-6是α粒子(氦原子核)被帶正電的重金屬原子核散射的運動軌跡,M、N、P、Q是軌跡上的四點,在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止.圖中所標出的α粒子在各點處的加速度方向正確的是(　　) 圖L1-2-6 A.M點 B.N點 C.P點 D.Q點 12.(多選)兩個半徑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的位置上,則相互作用力可能為原來的(　　) A. B. C. D. 13.在光滑絕緣的水平地面上放置著四個相同的金屬小球,小球A、B、C位于等邊三角形的三個頂點上,小球D位于三角形的中心,如圖L1-2-7所示.已知小球A

8、、B、C帶等量的正電荷Q,小球D帶負電荷q,若四個小球均處于靜止狀態(tài),則Q與q的比值為(　　) A. B. C.3 D. 圖L1-2-7 14.如圖L1-2-8所示,半徑為R的絕緣球殼上均勻地帶有總電荷量為+Q的電荷,另一電荷量為+q的點電荷被放置在球心O處,由于對稱性,點電荷受到的合力為零.現在球殼上挖去半徑為r(r?R)的一個小圓孔,則此時置于球心的點電荷受到的靜電力為多大?方向如何?(已知靜電力常量為k) 圖L1-2-8 15.如圖L1-2-9所示,電荷量Q=2×10-7C的正點電荷A固定在空間中的O點,將質量m=2×10-4kg、電荷量q=1×

9、10-7C的另一正點電荷B從O點正上方高l=0.5m的某處由靜止釋放,B在運動過程中速度最大的位置在P點.若靜電力常量k=9×109N·m2/C2,重力加速度g取10m/s2.求: (1)B在距O點l=0.5m處時的加速度大小; (2)P、O間的距離L. 圖L1-2-9 1.D　[解析]點電荷是為了研究物理問題方便而引入的物理模型,是由實際物體抽象所得,D正確. 2.D　[解析]帶電體能否看作點電荷由研究問題的性質決定,與自身大小、形狀無具體關系,當帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這個帶電體可看作點電荷,D正確. 3.AD　[解析]把微弱的庫侖力轉換

10、放大成可以看得到的扭轉角度,并通過扭轉角度的大小找出力和距離的關系,是放大法,選項A正確;保持帶電荷量不變,改變A和C的距離r,從而得到F和r的關系,是控制變量法,選項D正確. 4.C　[解析]庫侖定律F=k只適用于真空中的點電荷,而不是任意的帶電體,選項A、B錯誤;兩個點電荷之間的靜電力為作用力與反作用力,選項C正確;帶電體具有吸引輕小物體的性質,紙屑可能帶正電,也可能不帶電,選項D錯誤. 5.C　[解析]兩小球接觸前,庫侖力F=k,接觸后二者所帶的電荷量都變?yōu)镼,所以接觸后兩小球之間的庫侖力F'=k=F,選項C正確. 6.減小　增大　控制變量法 [解析]由B球的受力及平衡條件可知,

11、A、B間的相互作用力F越大時,懸線偏角越大,故距離越小時B球懸線偏角越大表明相互作用力在距離越小時數值越大,改變電荷量時道理相同;因本實驗中探究的是相互作用力與距離及電荷量之間的關系,且是先保持電荷量不變以探究作用力與距離的關系,又保持距離不變以探究作用力與電荷量的關系,這正是控制變量法的典型特征. 7.B　[解析]三個點電荷都處于靜止狀態(tài),所有庫侖力應在同一直線上,對錯誤兩側的某一電荷,受到的兩庫侖力等大反向,另兩電荷一定為異種電荷,選項B錯誤. 8.A　[解析]以A、B整體作為研究對象分析可知,A、B無論是帶電還是不帶電,上面線的拉力都等于A、B的重力之和,所以FA=F'A;當A、B不

12、帶電時,FB=mg,當A、B帶異種電荷時,它們相互吸引,則F'BF'B,選項A正確. 9.B　[解析]對小球A,由平衡條件得2Fcosθ=mg,而F=,聯立可得距離r=q,選項B正確. 10.B　[解析]因A、B都帶正電,所以靜電力表現為斥力,即B對A的作用力沿BA的延長線方向,而不論C帶正電還是帶負電,A和C的作用力方向都必須在AC連線上,由平行四邊形定則知,合力一定沿兩個分力所組成的平行四邊形的對角線,所以A和C之間為引力,故C帶負電,選項B正確. 11.C　[解析]由庫侖定律,α粒子(氦原子核)受到重金屬原子核的庫侖力背離重金屬原子核,由牛頓第二定律,加速度與庫侖

13、力方向相同,選項C正確. 12.CD　[解析]設兩小球的電荷量分別為q與7q,由庫侖定律可知,原來相距r時的相互作用力F=k=,由于兩球的電性未知,接觸后相互作用力的計算可分為兩種情況: (1)兩球電性相同.相互接觸時兩球電荷量平分,兩球帶電荷量均為=4q,放回原處后的相互作用力F1=k=,故=,D正確. (2)兩球電性不同.相互接觸時電荷先中和再平分,兩球帶電荷量均為=3q,放回原處后的相互作用力F2=k=,故=,C正確. 13.D　[解析]設三角形邊長為L,由幾何知識知,AD長度為L.以小球A為研究對象,由庫侖定律知,B、C對A球的庫侖力大小均為F=k,兩力的合力F合=2Fcos30°=k,A、D間的庫侖力F'=k=3k,根據平衡條件得F合=F',即k=3k,所以Q=q,即Q與q的比值為,D正確. 14.k　由球心指向小圓孔中心 [解析]球心處的點電荷受到的靜電力為在球殼上與小圓孔相對的小圓面B對它的作用力.小圓面B所的電荷量q'=Q=Q,根據庫侖定律,它對球心處的點電荷的作用力F=k=k=,其方向由球心指向小圓孔中心. 15.(1)6.4m/s2　(2)0.3m [解析](1)根據牛頓第二定律有mg-k=ma,解得a=6.4m/s2. (2)當B受到的合力為零時,速度最大,則mg=k,解得L=0.3m.