1.2电荷相互作用的规律课时作业—2020-2021学年高一下学期物理沪科版（2019）必修第三册（word 含答案）

2020-2021学年高一物理沪科版（2019）必修第三册第一章第二节电荷相互作用的规律课时作业
第I卷（选择题）
一、单选题
1．下列哪些带电体可视为点电荷（　　）
A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷
C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
D．带电的金属球一定不能视为点电荷
2．两个带同种电荷的小球放在光滑绝缘的水平桌面上，由静止释放，运动过程中两球的（ ）
A．速度逐渐变小
B．加速度逐渐变大
C．库仑力逐渐变小
D．库仑力逐渐变大
3．使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上﹣Q和+7Q的电荷后，将它们固定在相距为L的两点，它们之间库仑力的大小为F1．现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们放回原位置，它们之间库仑力的大小为F2．则F1与F2之比为（ ）
A．1：1 B．9：1 C．7：9 D．4：3
4．两个半径为1cm的导体球分别带上+Q和-3Q的电量，两球心相距90cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小 （ ）
A．300F（ B．1200F C．900F D．无法确定
5．两个放在绝缘架上的相同金属球，相距r，球的半径比r小得多，带电荷量大小分别为q和3q，相互作用的斥力为3F。现让这两个金属球相接触，然后分开，仍放回原处，则它们之间的相互作用力将变为（　　）
A．F B．
C．4F D．以上三个选项之外的一个值
6．如图所示，、是带有等量的同种电荷的两小球，它们的质量都是，它们的悬线长度是，悬线上端都固定在同一点，球悬线竖直且被固定，球在力的作用下，在偏离球的地方静止平衡，此时受到绳的拉力为；现保持其他条件不变，用改变球质量的方法，使球在距离为处静止平衡，则受到绳的拉力为　　
A． B． C． D．
7．如图所示，把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B。现给B一个垂直AB方向的速度v0，B球将（　　）
A．若A、B为异种电荷，B球可能做圆周运动
B．若A、B为异种电荷，B球一定做加速度、速度均变小的曲线运动
C．若A、B为同种电荷，B球一定做远离A的变加速曲线运动
D．若A、B为同种电荷，B球的动能一定会减小
8．如图所示，用OA、OB、AB三根轻质绝缘绳悬挂两个质量均为m、带等量同种电荷的小球(可视为质点)，三根绳子处于拉伸状态，且构成一个正三角形，AB绳水平，OB绳对小球的作用力大小为T．现用绝缘物体对右侧小球施加一水平拉力F，使装置静止在图所示的位置，此时OA绳竖直，OB绳对小球的作用力大小为T′．根据以上信息可以判断T和T′的比值为(　　)
A． B． C． D．条件不足，无法确定
9．三个相同金属球，原来有两个小球带电荷量相等，相互间的引力为F，用第三个不带电的小球，依次接触两个带电小球后再移走，则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为
A． B．
C． D．
10．A、B两带电小球，质量分别为mA、mB，电荷量分别为qA、qB，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A、B两球处于同一水平面。若B对A及A对B的库仑力大小分别为FA、FB，则下列判断正确的是（　　）
A．FA=FB ，qA > qB
B．AC细线对A的拉力
C．OC细线的拉力TC=（mA+mB）g
D．同时烧断AC、BC细线后，A、B组成的系统下落过程机械能守恒
11．两个通电小球带电后相互排斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角、，且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示，所带电荷量用q和Q表示。若已知，则下列说法不正确的是（　　）
A．两球一定带同种电荷 B．m一定小于M
C．q一定大于Q D．m受到的电场力大小一定等于M所受的电场力大小
12．如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球A、B、C（可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是（　　）
A．A对B的静电力一定是引力
B．A对B的静电力可能是斥力
C．A的电量可能比B少
D．C的电量一定比B少
13．如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比b的大。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
第II卷（非选择题）
二、填空题
14．真空中的库仑定律是指：真空中两静止的点电荷间相互作用力跟它们电量的乘积成______比，跟它们距离的平方成______比；作用力的方向在它们的连线上，此定律是由______通过______实验得出的。
15．如图所示，带电量分别为和的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d。若杆上套一带电小环C（图上未画），带电体A、B和C均可视为点电荷。则小环C的平衡位置为______；将小环拉离平衡位置一小位移x（x小于d）后静止释放，则小环C______回到平衡位置。（选填“能”“不能”或“不一定”）
16．如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电量均为＋Q的物体A和B（A、B均可视为质点），它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为μ。则
（1）A受的摩擦力为_____________；
（2）如果将A的电量增至＋4Q，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，A、B各运动了距离为____________。
三、解答题
17．如图所示，在光滑绝缘的水平面上从左向右依次放着三个质量都是，间隔为的带电小球。其中球带电荷量为，B球带电荷量为，现用水平向右的力拉C球，使三球在运动中保持距离不变，求：
（1）C球的电性和带电荷量；
（2）的大小。
18．真空中有甲、乙两个点电荷，固定在相距的A、两点，电荷量均为（已知静电力常量为）。
(1)求它们之间的库仑力的大小。
(2)若在A、连线之间距点的点，放入第三个点电荷丙，其电荷量为，求丙所受到静电力的大小和方向。
19．如图所示，A、B为绝缘天花板上的两点，带正电的小球1固定在A点，带电小球2用绝缘细线悬挂在B点，并保持平衡。在图中标出小球2的带电性质，且将小球2的受力示意图补充完整。
参考答案
1．C
【详解】
A．电子和质子在研究的范围非常小，与它们的大小差不多时，不能看作点电荷，选项A错误；
B．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体在一定的条件下可视为点电荷，选项B错误；
C．带电的细杆在它的大小相比研究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，选项C正确；
D．带电的金属球在它的大小相比研究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，选项D错误。
故选C。
2．C
【详解】
因为两小球带同种电荷,所以他们之间的相互排斥,所以两个小球由静止释放后,在库仑力的作用下,沿相反的方向运动,并且受到的库仑力与其运动方向相同,所以两个小球的速度越来越大,两小球的间距越来越大,根据公式,它们之间的库仑力在不断减小,根据牛顿第二定律,可得加速度减小,所以只有C正确。
故选C。
3．C
【详解】
两小球相互接触前，由库仑定律得
两小球相互接触后，电量均分，故两球分别带电
又由库仑定律得
故C正确、ABD错误。
故选C。
4．D
【详解】
改变两小球的距离前，半径远远小于两者的距离，可用库仑定律计算它们之间的相互作用力，但是改变距离后两者相距3cm，两小球不能看做点电荷，所以库仑定律不再适用，
故选D。
5．C
【详解】
由库仑定律可得
得
而两球接触后再分开平分总电量，故分开后两球的带电量为2q；则库仑力
故选C。
6．D
【详解】
小球受到重力、库仑力和绳的拉力，由平衡条件得知，、的合力与大小相等、方向相反，作出、的合力如图，
由三角形相似得
得
根据库仑定律得知，当间距离变化为时，库仑力变为原来的4倍，不变，则得变为原来的8倍，即得后来绳的拉力大小为．故ABC错误，D正确；
故选D。
7．C
【详解】
A．若A、B为异性电荷，A、B间存在引力，只有当A对B的引力恰好等于B球所需要的向心力时，B球才做圆周运动，否则不做圆周运动。故A错误；
B．若A、B为异种电荷，AB之间的库仑力为吸引力，当AB之间的库仑力大于需要的向心力的时候，B球做向心运动，速度和加速度都要变大，当AB之间的库仑力小于需要的向心力的时候，B球做离心运动，速度和加速度都要减小，故B错误；
CD．若A、B为同种电荷，AB之间的库仑力为排斥力，并且力的方向和速度的方向不再一条直线上，所以B球一定做曲线运动，由于AB之间的距离越来越大，它们之间的库仑力也就越来越小，所以B球的加速度在减小，而库仑力做正功，故动能不断变大，故C正确，D错误。
故选C。
8．A
【详解】
①图中，对B球受力分析，受重力、OB绳子拉力T、AB间的库仑力，如图所示：
根据平衡条件，有：
②图中，先对小球A受力分析，受重力、AO绳子的拉力，AB间的库仑力以及AB绳的拉力，由于A处于平衡状态，则AB绳的拉力与库仑力大小相等，方向相反，再对B球受力分析，受拉力、重力和OB绳子的拉力，AB间的库仑力以及AB绳的拉力，而AB间的库仑力以及AB绳的拉力的合力为零，图中可以不画，如图所示；根据平衡条件，有：
T′=2mg
可见T′=T，即
故选A．
9．C
【详解】
因为题中两球之间为吸引力，故两者带等量异种电荷，假设A带电量为Q，B带电量为-，两球之间的相互吸引力的大小是，第三个不带电的金属小球C与A接触后，A和C的电量都为，C与B接触时先中和再平分，则C、B分开后电量均为，这时，A、B两球之间的相互作用力的大小
故选C。
10．C
【详解】
A．B对A及A对B的库仑力是作用力与反作用力，大小相等，即。与两球电荷量是否相等无关，故A错误；
B．对A球受力分析如图：
由平衡条件可得
解得
故B错误；
C．以C点下方部分为整体，对其受力分析可得OC细线的拉力等于总重力，即
故C正确；
D．同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向均只受重力，竖直方向加速度相同，但下落过程中有电场力做功，故系统机械能不守恒，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．两个球相互排斥，故一定带同种电荷，故A正确；
B．对左侧小球受力分析，受重力mg，拉力T和静电斥力F，如图，根据平衡条件，有
得
再对右侧小球受力分析，同理有
联立解得
故B正确；
CD．两球相互排斥，根据牛顿第三定律，相互排斥力大小相等，与带电量无关，故C错误，D正确。
本题选不正确的，故选C。
12．A
【详解】
AB．若三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则A、C一定是同种电荷，A、B一定异种电荷，即“两同夹异”的思想，故A正确，B错误；
C．由于AC间的距离大于BC间的距离，由C物体的平衡
可得
故C错误；
D．由于AC间的距离大于AB间的距离，由A物体的平衡
可知
故D错误。
故选A。
【点睛】
因题目中要求三个小球均处于平衡状态，故可分别对任意两球进行分析列出平衡方程即可求得结果。
13．A
【详解】
对c球受力分析，如图
由于a球的带电量比b球的大，故a球对c球的静电斥力较大，根据平行四边形定则，合力的方向如图，即沿着F1的方向。
选项A正确，BCD错误。
故选A。
14．正 反 库仑 库仑扭秤
【详解】
根据库仑定律可知
[1][2]真空中两静止的点电荷间相互作用力跟它们电量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
[3][4]此定律是由库仑通过库仑扭称实验得出的。
15．A、B连线的延长线上距离B为d处 不一定
【详解】
[1]小环C不能在AB间处于平衡，因为在AB间所受库仑力指向同一个方向，也不能处于A的左侧，因为在A的左侧受到A的库仑力大于B对它的库仑力，不能平衡，所以小环C处于B球的右侧。根据平衡有
解得
小环C在A、B连线的延长线上距离B为d处。
[2]若小环C带电量为q，将小环向右拉离平衡位置一小位移x，小环受合力向右，不能回到平衡位置。若小环C带电量为-q，将小环向右拉离平衡位置一小位移x，小环受合力向左，能回到平衡位置。所以不一定回到平衡位置。
16． A、B运动距离均为
【详解】
(1)[1] 对A受力分析如图所示
因A处于静止状态，故有库仑力F大小等于静摩擦力大小，则有
(2)[2] 当加速度为0时，有库仑力大小等于滑动摩擦力大小，即有
又有
解得
所以A、B各运动的距离为
17．（1）带负电，，（2）
【详解】
（1）要保持三个球的间距不变，则三个球的运动情况必相同，对三个球组成的系统，彼此间静电力为内力，由牛顿第二定律有
①
即三个球必均以加速度向右做匀加速直线运动，则三个球所受合外力均向右，因球带正电，易判断出球必带负电。
（2）对球有
②
对球有
③
联立①②④式得
18．(1)；(2)，方向由指向
【详解】
(1)由库仑定律得
(2)根据库仑定律知，甲对丙的静电力为
方向由指向A。
乙对丙的静电力为
方向由指向
根据矢量的合成法则，则丙所受到静电力的大小
方向由指向A。
19．见解析
【详解】
由于两个小球相互吸引，因此，球2一定到负电，受力如图所示