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    1.2库仑定律 同步练习(Word版含解析).docx

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    1.2库仑定律 同步练习(Word版含解析).docx

    粤教版(2019)必修三1.2库仑定律、单选题1 .两个固定的点电荷,它们之间的静电力大小为凡现在使它们的电荷量都变为原来 的一半,则它们之间的静电力大小变为()A. 4FB. C. 2FD.422 .如图所示,把系在丝线上的带电小球A挂在铁架台的尸点,带电球。置于铁架台 旁。小球A静止时与带电球。处于同水平线上,丝线与竖直方向的夹角为。已知小 球A的质量为相,重力加速度为g,不计丝线质量,则可知小球A受到的静电力的大 小为()sin atan a3 .干燥的秋冬季节容易使物体带电,某同学用绝缘细线将一个质量为例的锡箔纸球悬 挂在铁架台上,铁架台置于水平桌面并靠近一个放在绝缘支架上的金属球,金属球与 锡箔纸球处于同一高度,如图所示,最终静止时细线偏离竖直方向的角度为凡 不考 虑铁架台受到的电场力,已知重力加速度为g,由此不能求出的是() lf/l/ll/)l/l/)/l/)/lA.锡箔纸球所受的电场力B.细线的拉力C.铁架台所受的摩擦力D.锡箔纸球静止处的电场强度4号故选c。7. D【解析】【详解】A.库仑定律是库仑用扭称实验测得的,库仑定律中的并不是由此实验测出,故A错 误;B.元电荷e的数值是由密立根用油滴实验测得的,选项B错误;C.感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分,摩擦起电的实质是电荷从一 个物体转移到另一个物体,选项C错误;D.电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的比荷,选项D正确。故选Do8. B【解析】【分析】【详解】当火箭离开地球较远时,火箭的大小对火箭与地球之间的距离可忽视不计。电荷在火箭上 的分布情况对研究火箭与地球间静电力的作用可忽略不计,此时火箭可看作点电荷,故B 正确,ACD错误。故选Bo9. A【解析】【分析】【详解】A.根据对称性,。、人对c的斥力必大小相等,、b的电荷量必相等,A正确;B.根据库仑定律,。的电荷量不必与(或。)的电荷量相等,B错误;C.对。受力分析,可知小球。的重力和。、b对。的库仑斥力平衡,故三者的电性必相同,C错误;D.根据三力平衡做矢量三角形,可知。的重力大小应为。、c间的库仑斥力的G倍,D错答案第3页,共12页误;故选Ao10. A【解析】【详解】 由于A、3两点电荷在水平面内做匀速圆周运动,则A、5两点电荷必然是同种电荷,O 点点电荷电性与A、8两点电荷电性相异,且A、8两点电荷始终保持相对静止,即有相 同的角速度。,设轨迹半径分别为M、用,。点点电荷电荷量为Q,受力如图竖直方向上,对A点电荷有“QQa sin a - cos r;sin ct -; cos pr2厂rOArAB对8点电荷有次。3 a - XQaQb cos o;sin a ; cos prOBAB联立解得Qa _ rOAQb由于出 2b,则有Qa < Qh水平方向上,对A点电荷有kQQxkQ.QR . 02cosa + -3-sin 0 = mArAa)2rOArAB对B点电荷有kQ?B s cos a sin 0 = mBrBco2厂产1 OH1 AB答案第4页,共12页联立方程,解得mArA > Mb由于以小,则有故选Ao11. C【解析】【分析】【详解】由b=攵丝,可得 r其中尺 八g的单位是N、m、C,其中N = kgm/s2、C = As,可得k单位为独。A- s故选C。12. B【解析】【分析】【详解】 根据题意可判断出,。与夕相互排斥,与q相互吸引,Oi、Q的电性相反,设AC = BC = l ,则AB = 42l根据库仑定律得由题意画出示意图答案第5页,共12页A可知sin 45。=二 F?代入解得Q1 = &2故选Bo13. D【解析】【详解】A.探究电荷间的库仑力规律时,库仑力与两电荷所带电荷量多少有关,与两电荷间的距 离有关,可不一定必须是两电荷的电荷量相等,不相等一样可以探究库仑力,A错误; B. A对B的库仑力与B对A的库仑力是两电荷间的一对相互作用力,分别作用在两个 电荷上,不是一对平衡力,B错误;C.电子秤的示数与A、B间的距离的二次方成反比,C错误;D.用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触后移开,C与A各带电荷量是原A所带 电荷量的一半,因为A、B间的库仑力与两电荷的电荷量乘积成正比,所以电子秤的示数 将减半,D正确。故选Do14. B【解析】【详解】由库仑定律可得两小球未接触前,它们的库仑力大小为答案第6页,共12页0,= +3Q_4Q = _q5q当。再与A接触后有°=-0.5:+2。=+0 752则库仑力大小变为l-0.5g.0.75QlJL j - /V0)"rr则B与F2之比为64: 3o故选Bo15. B【解析】【分析】首先确定电荷量为2q的点电荷在C处所受的电场力方向与尸方向的关系,再根据库仑定律得到尸与A3的关系,即可求出2夕的点电荷所受电场力。【详解】根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,分析可知电荷量为勿的点电荷在C处所受的电场力方向与b方向相同。设AB = ,则3C = ,则有F 一 k直故电荷量为2q的点电荷在C处所受电场力为9少工c (2r)2 2故B正确、ACD错误。故选Bo9破 2 -【解析】【详解】根据库仑定律F. 9%。217. 1.6x10-I9C9.0xl09N-m2/c2【解析】答案第7页,共12页【详解】1元电荷的数值最早是由美国的物理学家密立根测得的,后来人们又做了许多测量,现在公认的元电荷的值为e = 1.60217733 xlO",9C在我们的计算中,可取e = 1.6xlO-19C库仑通过库仑扭秤实验装置首次精确测量出了静电力常量3静电力常量Z:=9.0xJ09N-m2/c218. 带负电带负电【解析】【分析】【详解】山三个自由点电荷都处于静止状态且0为正电荷,则夕八/均应带负电,这样每个电 荷受到的两个库仑力均等大、反向。19. 减小增大【解析】【详解】对A小球受力分析并合成三角形如图Fc当B球在外力作用下向左推动少许,A、B之间的库仑力耳由图中实线变为虚线,耳、S均减小,根据库伦定律己=女华可知A、B两球距离增大;对A、B整体受力分析如 广图答案第8页,共12页(冽#冽B)g系统水平方向上受力平衡,以减小,所以推力厂减小。(4)先不变后变大,理由见解析【解析】【详解】(1)A球受力分析如右图所示B带负电(2)由A球静止可得mgsmO=F答案第9页,共12页mgcosO=T? _P _ mg / q 22方向垂直。4向右下方p 卜("sin"=mgsinO根据库仑定律得根据相似三角形5gH2)8sAT - mgOAOB因为mg,。4。8都不变,所以T不变 。4竖直时有T+F=mg尸减小,T变大/mg21. (1) 4X10-3N; (2)负电;(3) IxlO-Co【解析】【详解】(1)小球A受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有 心=zgtan。,金=%维答案第10页,共12页解得产行4X10-3N, qA=lxlO-8c(2)两球相互吸引,所以小球A带负电。(3)根据以上分析可知,小球A所带电荷量1x10-8。922. 第三个小球带负电;应放在距离+Q为0.1m处;电荷量为。的;倍。16【解析】【详解】 三个自由带电小球平衡条件:三点共线,两大夹小,两同夹异,近小远大;根据上述规律 可知,引入的第三个小球必须带负电,放在前两个小球的连线上且离+Q较近;设第三个小 球带电量为4,放在距离+Q为x处,由平衡条件和库仑定律有=(Q4 %)2解得x = 0.1m以+Q为研究对象,由平衡条件得解得9即电荷量为。的记倍。23. (1) 8.20x10-8 n, 3.61X1Q-47 N; (2)见解析;(3)见解析【解析】【详解】(1)由库仑定律,得两粒子间的静电力的大小为9.0x109x(1.60x10-19)2(5.3x10-h)2N=8.20xl0-8 N由万有引力定律,得两粒子间的万有引力的大小为答案第11页,共12页F.=Gmemp _ 6.67xlO-11 x9.11x10-31 xl.67xl0-27r2(5.3X10-11)2N=3.61xl0-47 N(2)静电力和万有引力的计算公式具有高度相似性。它们都包含一个常量:静电力常量2或万有引力常量G;都包含两个物质的参量:电量或质量;都表现为与距离的二次方成反 比关系;计算结果单位都一致等。(3)由(1)的计算结果,可得静电力与万有引力的大小之比为A"川炉根据计算结果,可知氢原子中电子与质子的静电力远远大于万有引力。因此,在研究微观 带电粒子的相互作用时,万有引力通常可以忽略。24. (1)攵=竿ng【解析】【详解】(1) A、B两点的电场强度分别为f kEb= b 21对A、B整体,由平衡条件有解得(2)撤去外力尸瞬间,由牛顿第二定律有6qEH - 2qEA = 2maT - 2qEA = ma所以此时细线的拉力大小为T 5 mg答案第12页,共12页4.真空中有两个相同的带异种电荷的金属小球A和B (均可看作点电荷)带电量分别 为-。和3Q,分别固定在两处,两球之间的静电力大小为凡 现将A与B接触后,再使A、B之间距离增大为原来的2倍,则它们之间的静电力大小将变为()A. 2FB. 4FC. -FD. F4125.学习物理除了知识的学习外,还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法。下列关 于物理学中的思想方法,叙述正确的是()A.在探究求合力方法的实验中使用了控制变量法的思想B.伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验法C.在利用修图像推导匀变速直线运动的位移公式时,采用了极限思想D.在计算带电体间的相互作用力时,若电荷量分布对计算影响很小,将带电体看做 点电荷采用了“等效法”6.真空中保持一定距离的两个点电荷,若其中一个点电荷的电荷量变为原来的四倍, 但仍然保持它们之间的相互作用力不变,则另一点电荷的电荷量变为原来的()A. ;B. C. D.23457 .下列说法正确的是()A.库仑定律尸=左峥中攵的数值是库仑用油滴实验测得的 广B.元电荷e的数值是由密立根用扭秤实验测得的C.感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分D.电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的比荷8 .美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起。这是美国未 来载人航天工具“战神I -X”火箭的第一次升空。升空过程中由于与大气摩擦产生 了大量的静电,如果这些静电没有被及时导走,下列情况中,升空后的“战神IX”火 箭能被视为点电荷的是( )A.研究“战神I -X”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力B.研究“战神【一X”火箭与地球(带负电)之间的静电力C.任何情况下都可视为点电荷D.任何情况下都不可视为点电荷9 .与“磁悬浮”对应的一种技术叫“电悬浮”。如图所示,竖直平面内有、b、c三个带 电小球,其中。、b固定于绝缘水平面上,三球的连线恰好组成正三角形,“电悬浮''恰 好能使小球。静止,则()Oc/ 、A. a、匕的电荷量必相等B. 、b、c的电荷量必相等C. a、b有可能带相反电性的电荷D. c的重力大小等于。、c间的库仑斥力大小10. 一点电荷固定在空间。点,在。点上下空间内分别有A、B两点电荷在水平面内做匀速圆周运动,如图所示。A、3两点电荷的电量分别为。从、Qb,质量为根a、%不计重力作用。则()、/QX、 、 、 A B、A. Qa<Qb, mA > mBB. QA<QB 根八 <C. Qa > Qb,mA >D. Qa>Qb,mA < mBH.静电力常量左的单位,如果用国际单位制基本单位的符号来表示,正确的是( )A N-n?b kg.n?c kg.n?D kg.C? C2 s2c2 A2s4 s2m212 .如图所示,在等腰直角三角形ABC的三个顶点上分别固定三个带电荷量分别为Qi、q、。2的点电荷,点电荷夕受到的库仑力的合力/垂直于AB斜向右下方,关于点A.电性相反,0=202电荷&的电性及带电荷量之间的关系,下列说法正确的是()B.电性相反,2=血。2C.电性相同,Qi=2QD.电性相同,2=血。213 .如图是探究库仑力的装置,将两块金属圆片A、B分别固定在绝缘支架上,下支 架固定在高精度电子秤的托盘上,上支架贴上距离标尺,穿过固定支架的小孔安置.现 将电子秤示数清零(“去皮”)后,给A、B带上同种电荷.下列说法正确的是()距离标尺固定支架绝缘支架金属圆片A. A、B所带电荷量必须相等B. A对B的库仑力与B对A的库仑力是一对平衡力C.电子秤的示数与A、B间的距离成反比D.用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触后移开,电子秤的示数将减半14.真空中两个完全相同、带异种电荷的导体小球A和8 (视为点电荷),A带电荷量为+2Q, B带电荷量为-4Q,将它们固定在相距为d的两点,它们之间库仑力的大小为B;现有第三个与它们完全相同、带电荷量为+3Q的小球C,先与5接触,再与A接触后拿走,此时它们之间库仑力的大小为尸2,则B与尸2之比为()A. 32 : 3B. 64 : 3C. 3 : 18D, 3 : 6415.如图,A、B、C三点在同一直线上,AB=BC,在A处固定一电荷量为。的点电荷。当在3处放一电荷量为的点电荷时,它所受到的电场力为长 移去8处电倚,在C处放电荷量为24的点电荷,其所受电场力大小为()Q ABCFpA. B. C. FD. 2F42二、填空题16 .相距L的两个点电荷A、B分别带的电荷量为+9Q和一Q,它们间的相互作用力大小为(静电力常量左)O17 , 元电荷; 静电力常量氏=o18 .如图所示,在光滑绝缘水平面上放置电荷量分别为W、/、小的三个点电荷,三 者位于一条直线上,已知引与农之间的距离为小小与小之间的距离为以三个自由 的点电荷都处于静止状态。若在为正电荷,则:引的电性,0的电性 o19 .如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。两个带有同种电荷的小球A、B 分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直面内,若用图示方向的水平推力尸作 用于小球,则两球静止于图示位置,如果将小球B向左推动少许,并待两球重新达到 平衡时,则:推力尸将一;两小球间距离将 (选填"增大”、"不变”或“减三、解答题20 .如图所示,用绝缘丝线将质量为机电荷量为分的带负电小球A系在。点。在距 。点的正下方处用绝缘柄固定一带电小球B (两球均可看成点电荷)。当丝线与竖直 方向夹角为8 = 30。时,球A静止,此时A、B两球连线与丝线AO垂直。已知静电力 常量为左,重力加速度为g。画出A球受力示意图,判断B球的电性;求A球所在处的电场强度E;求B球的电荷量在;(4)若支持B球的绝缘柄漏电,A球在竖直平面内缓慢运动至6=0°处,B的电荷尚未漏 完。在整个漏电过程中,丝线的拉力大小如何变化?请说明原因。21 .如图所示,把质量为0.4g的带电小球A用丝线吊起,若将带电荷量为+4xl0.8 c 的小球3靠近它,当两小球在同一高度且相距3 cm时,丝线与竖直方向夹角为45。g 取 10m/s2,则:(1)此时小球8受到的静电力歹的大小为多少?(2)小球A带何种电荷?(3)小球A所带电荷量大小是多少?22 .有两个带正电小球,电荷量分别为Q和9。,在真空中相距0.4m。如果引进第三 个带电小球,正好使三个小球仅在静电力的作用下处于平衡状态,那么第三个小球应 放在什么地方?带的是哪种电荷?电荷量是。的几倍?23 .氢原子由一个质子和一个电子组成。根据经典模型,电子绕核做圆周运动,轨道 半径 = 5.3x10-” m。已知质子的质量勺=1.67><10-27 kg,电子的质量勿=9.11x10-31 kg,万有引力常量G = 6.67xl()T N-m2/kg2o(1)求电子受到质子的静电力和万有引力的大小(2)库仑定律和万有引力定律的表达式有哪些相似之处?(3)在研究微观物质的相互作用力时,在库仑定律和万有引力定律中,哪一种力可以 被忽略呢?请说明理由。24 .如图所示,在光滑绝缘水平面上放置一带正电的长直细棒,其周围产生垂直于细 k棒的辐射状电场,场强大小E与距细棒的垂直距离成反比,即£ =人,Z为未知常r量。在带电长直细棒右侧,有一长为/的绝缘细线连接着两个质量均为2的带电小球A和B,小球A、B所带电荷量分别为-2q和+69, A球距直棒的距离也为/,两个小球在大小为尸=2伙?的外力作用下处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用。(1)求Z的表达式。(2)若撤去外力忆 求撤去外力瞬间,A、B小球之间绝缘细线上的拉力兀参考答案:1. B【解析】【详解】根据库仑定律有F = kW可知使它们的电荷量都变为原来的一半,而距离不变,则静电力变为原来的!,即它们之4间的静电力大小变为£ O故选Bo2. B【解析】【详解】对小球受力分析可知,小球受竖直向下的重力、水平向右的静电力和绳的拉力,由平衡条 件可知,小球A受到的静电力的大小为F = mg tan a故B正确,ACD错误。故选B。3. D【解析】【详解】ABC.设锡箔纸球所受的电场力大小为凡细线的拉力大小为7,对锡箔纸球根据平衡条 件可得T cos O = mgTsn0=F联立解得cosOF = mg tan 0其中T方向沿细线斜向上,方方向水平向右。对锡箔纸球和铁架台整体分析,可知铁架台 所受的摩擦力大小为答案第1页,共12页f = F = mg tan 0方向为水平向左,故ABC不符合题意;D.由于锡箔纸球的电荷量未知,所以无法求出锡箔纸球静止处的电场强度,故D符合题尽、o故选D。4. D【解析】【详解】根据库仑定律,开始时F-kQQI产将A与B接触后两球各带电量为。则心缺二二(2r)212故选Do5. B【解析】【分析】【详解】A.在探究求合力方法的实验中使用了等效的思想,选项A错误;B.伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验和逻辑推理的方法,故B正确;C.在利用回图像推导匀变速直线运动的位移公式时,采用了微元法,选项C错误;D.在计算带电体间的相互作用力时,若电荷量分布对计算影响很小,将带电体看做点电荷采用了“理想模型法”,选项D错误。故选Bo6. C【解析】【详解】根据库仑定律有解得答案第2页,共12页

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