选修3-1 1.2 库仑定律 同步练习(word含答案)

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名称 选修3-1 1.2 库仑定律 同步练习(word含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2022-01-22 04:50:17

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选修3-1 1.2 库仑定律 同步练习
一、单项选择题(共10小题;共40分)
1. 物理学中,“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是
A. 比值法 B. 等效替代法 C. 理想化模型 D. 控制变量法
2. 下列关于点电荷的说法中正确的是
A. 只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷
B. 体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C. 当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷
D. 一切带电体都可以看成点电荷
3. 如图所示,一带正电的物体位于 处,用绝缘丝线系上带正电的小球,分别挂在 、 、 的位置,可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同。则下面关于此实验得出的结论中正确的是
A. 电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关
B. 电荷之间作用力的大小与两电荷的性质有关
C. 电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量有关
D. 电荷之间作用力的大小与丝线的长度有关
4. 下列关于点电荷的说法中,正确的是
A. 只要带电体的体积很小,在任何情况下都能看作点电荷
B. 不论带电体多大,只要距离远大于它们的大小,就能看成是点电荷
C. 体积很大的带电体,任何情况下都不能看作点电荷
D. 只有球形带电体才能看作点电荷
5. 如图所示,一带正电的物体位于 处,用绝缘细线系上带正电的小球,分别挂在 、 、 的位置,可观察到小球在不同位置时细线偏离竖直方向的角度不同。关于此实验得出的结论,下列说法中正确的是
A. 两电荷之间作用力的大小与两电荷的带电性质有关
B. 两电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关
C. 两电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电荷量无关
D. 此实验采用了等效替代的方法
6. 下列关于点电荷的说法正确的是
A. 任何带电体,都可以看成是电荷全部集中于中心的点电荷
B. 球状带电体一定可以看成点电荷
C. 点电荷就是元电荷
D. 一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定
7. 真空中有两个静止的点电荷,所带电荷量分别为 、 ,若保持它们之间的距离不变,而把它们的电荷量都变为原来的 倍,则两电荷间的静电力将变为原来的
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
8. 对于库仑定律,下列说法正确的是
A. 凡计算两个点电荷间的作用力,都可以使用公式
B. 对于距离非常近的两个带电小球,库仑定律仍然适用
C. 两个带电体之间的距离 趋于 时,它们之间的库仑力趋于无穷大
D. 两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,它们之间的距离保持不变,则它们之间的库仑力减为原来的
9. 关于点电荷的说法正确的是
A. 点电荷的带电量一定是
B. 实际存在的电荷都是点电荷
C. 点电荷是理想化的物理模型
D. 大的带电体不能看成是点电荷
10. 如图所示, 是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中 、 、 等位置,通过比较小球在不同位置所受带电体的作用力 的大小来研究带电体之间的相互作用规律(可认为物体与小球始终在同一水平面上)。丝线与竖直方向的夹角为 ,物体 所带电荷量为 ,小球所带电荷量为 、质量为 ,重力加速度大小为 。关于本实验的下列说法中,正确的是
A. 由小球受力平衡可知 ,故 的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 来表示
B. 保持小球电荷量不变,依次将小球悬挂于 、 、 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 与物体 和小球间距离成反比
C. 保持小球悬挂于位置 ,减少 所带的电荷量 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 与 所带电荷量 成正比
D. 保持小球悬挂于位置 ,减少小球所带的电荷量 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 与小球所带电荷量 成正比
二、填空题(共4小题;共24分)
11. 真空中有两个点电荷 、 ,其带电荷量 ,当二者相距 时,相互作用力为 ,则其带电荷量分别为 , 。
12. 在真空中,电荷量分别是 和 的两个点电荷相距 ,它们之间的库仑力大小是 。
13. 如图所示, 、 、 分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知 与 之间的距离为 , 与 之间的距离为 ,且三个点电荷都处于平衡状态
(1)若 为负电荷,则 为 电荷, 为电荷。
(2) 、 、 三者电量大小之比是 。
14. 真空中两个固定的点电荷 , 相距 , 的电荷量 , 的电荷量 ,现引入电荷 ,电荷量 ,则电荷 置于离 处时,离 处时, 电荷即可平衡;若改变电荷 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷 的平衡状态 (填‘‘不变”或“改变”),若改变 的电性,仍置于上述位置,则 的平衡 ,若 , 为自由点电荷,引入 后,电荷 ,, 均在库仑力作用下平衡,则 电荷电性应为 ,电荷量关系是 (填““、“”或‘‘ ”).
三、解答题(共3小题;共39分)
15. 如图所示,在 、 两点分别放置点电荷 和 ,在 、 连线的垂直平分线上有一点 ,且 。如果有一个电子在 点,它所受到的库仑力的大小和方向如何
16. 已经证实,质子、中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的,上夸克的带电荷量为 ,下夸克的带电荷量为 , 为电子所带电荷量的大小,即质子所带电荷量。如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为 ,,静电力常量 ,。
(1)画出质子的三个夸克的组成示意图,夸克用小圆圈表示,并在每个夸克旁标出该夸克所带电荷量;
(2)计算质子内每相邻两个夸克之间的静电力。(结果保留一位小数)
17. 如图所示,带电荷量分别为 和 的小球 、 固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为 。若细杆上套一带电小环 ,带电体 、 和 均可视为点电荷。
(1)求小环 的平衡位置。
(2)若小环 带电荷量为 ,将小环拉离平衡位置一小位移 )后静止释放,试判断小环 能否回到平衡位置。
答案
第一部分
1. C
【解析】“质点”、“点电荷”这两个概念的建立所体现的共同的科学思维方法是理想化模型,故ABD错误,C正确。
故选C。
2. C
【解析】能否把一个带电体看成点电荷,关键在于它的大小、形状等是否可以忽略不计。能否把一个带电体看作点电荷,不能以它的大小而论,应该根据具体情况而定。若带电体的大小、形状及电荷分布状况可不予考虑,就可以将其看成点电荷。故选C。
3. A
【解析】在研究电荷之间作用力大小的决定因素时,采用控制变量的方法进行,如本实验,根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小,由于没有改变电性和电量,不能研究电荷之间作用力和电性、电量关系,故BCD错误,A正确。
4. B
【解析】AC、只要带电体的大小和形状与所研究的问题无关或影响很小时,才能看做点电荷,与带电体的大小无关。AC错误;
B、不论带电体多大,只要距离远大于它们的大小,其电荷的分布对研究的问题影响可以忽略,就能看成是点电荷。B正确;
D、当两个球形带电体相距远大于其半径时,可以将其看做点电荷,当它们距离很近时,因为电荷的相互作用,其带电会重新分布,不能再看做点电荷。D错误。
5. B
【解析】在研究电荷之间作用力大小的决定因素时,应采用控制变量的方法,如本实验,根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小,即两电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关,由于没有改变电性和电荷量,不能研究电荷之间作用力和电性、电荷量的关系,选项A、C、D错误,B正确。
6. D
【解析】一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断,因此D正确,A、B错误.
元电荷是电荷量,点电荷是带电体的抽象,两者的内涵不同,所以C错.
7. B
【解析】根据库仑定律,变化前 ;变化后 ,选项B正确,A、C、D错误。
8. D
【解析】库仑定律只适用于真空中静止的点电荷,A错误;如果在研究的问题中,带电体形状、大小以及电荷分布状况的影响可以忽略不计,即可将它看作点电荷,当两个带电体之间的距离非常小时,不能把它们看成点电荷,库仑定律不适用,B、C错误;两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,它们之间的距离保持不变,根据公式 ,可知它们之间的库仑力减为原来的 ,选项D正确。
9. C
【解析】点电荷是将带电物体简化为一个带电的点,元电荷是电量的最小值,点电荷的值可以等于元电荷,也可以是元电荷的整数倍,即点电荷的电荷量可多可少,故A错误;
在研究带电体间的相互作用时,若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时,才可把带电体看成点电荷,并不是所有电荷都可以看成点电荷,故B错误;
点电荷是理想化的物理模型,故C正确;
大的带电体,在间距更大的情况下,可以看成是点电荷,故D错误。
10. A
【解析】由小球受力平衡可知 ,故 的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 来表示,选项A正确;保持小球电荷量不变,依次将小球悬挂于 、 、 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 随着物体 和小球间距离的增大而减小,但是不能说明 与该距离成反比,选项B错误;保持小球悬挂于位置 ,减少 所带的电荷量 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 随 的减小而减小,但是不能说明 与 成正比,选项C错误;保持小球悬挂于位置 ,减少小球所带的电荷量 ,发现丝线偏离竖直方向的角度 越来越小,说明 随小球所带电荷量的减小而减小,但是不能说明 与小球所带电荷量 成正比,选项D错误。
第二部分
11. ;
12.
13. (1)正;正;(2)
【解析】若设 、 均带负电,则虽然 可以平衡,但 或 所受的两个库仑力由于均为斥力故而方向相同,不能平衡。若设 、 均带正电,则每个点电荷所受的两个库仑力均方向相反,可能平衡。因此, 、 均带正电。也就是说,在这种情况下, 、 必须是同种电荷且跟 是异种电荷。
受 水平向右的库仑引力作用和 水平向左的库仑斥力作用。
由库仑定律和力的平衡条件有 。
同理,对 有 ;对 有 。
以上三式相比,得
14. ;;不变;不变;负;
【解析】根据库伦定律,设电荷 置于离 为 ,则有:;代入数据,解得:;则电荷 置于离 为 ;有上式知, 平衡与其电量无关,若改变电荷 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷 仍处于平衡状态;若改变 的电性,仍置于上述位置,则 的仍处于平衡状态,若引入 后,电荷 、 、 均在库仑力作用下平衡,则电荷 应带负电,且 在中间电量应最小
第三部分
15. ;平行于 向左
【解析】电子在 点同时受 、 两点处点电荷对它的作用力 、 ,如图所示:
由库仑定律公式 ,得

由平行四边形定则和几何知识得:静止在 点的电子受到的库仑力 ,方向平行于 向左。
16. (1) 如图所示:
(2) 上夸克与上夸克之间的静电力大小为 ,是排斥力;上夸克与下夸克之间的静电力大小为 ,是吸引力。
【解析】质子所带电荷量为 ,所以它是由 个上夸克和 个下夸克组成的。按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处。这时上夸克与上夸克之间的静电力大小为:
代入数值,得 ,为排斥力。
上夸克与下夸克之间的静电力大小为:
代入数值,得 ,为吸引力。
17. (1) 平衡位置在 延长线上距离 为 处
【解析】设 在 连线的延长线上距离 为 处达到平衡,带电荷量为 ,
平衡条件 ,
解得 (舍去),。
所以平衡位置在 延长线上距离 为 处。
(2) 不能。因为该位置的左侧合力向左,右侧的合力向右,合力均不为零。
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