人教版高二物理选修3-1第一章 1.2库仑定律 同步课时作业

2020-2021学年高二物理人教版选修3-1同步课时作业
（2）库仑定律
1.关于库仑定律，下列说法中正确的是(
)
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B．根据,当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大
C．若点电荷的电荷量大于的电荷量，则对的静电力大于对的静电力
D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律
2.如图所示,半径相同的两个金属球带有等量的电荷,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小为F.今让第三个不带电的相同金属球C先后与两球接触后移开,这时,两球之间的相互作用力的大小为(
)
A.
B.
C.
D.
3.如图所示，是点电荷电场中的一条直线，是直线上两点，已知直线上点的场强最大，大小为点场强大小为，已知间的距离为，静电力常量为，则场源电荷的电量为（
）
A.
B.
C.
D.
4.如图所示,三个点电荷固定在一条直线上,与间距离为与间距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为(
)
A.9:1:9
B.9:4:36
C.3:2:9
D.3:2:6
5.使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上和的电荷后，将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为的两点，它们之间库仑力的大小为，则与之比为(
)
A．
B．
C．
D．
6.两相同带电小球,带有等量的同种电荷,用等长的绝缘细线悬挂于O点,如图所示。平衡时,两小球相距r,两小球的直径比r小得多,若将两小球的电荷量同时各减少一半,当它们重新平衡时,两小球间的距离(
)
A.大于r/2
B.等于r/2
C.小于r/2
D.无法确定
7.如图,三个固定的带电小球和c,相互间的距离分别为。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于的连线。设小球所带电荷量的比值的绝对值为k,则(??
)
A.
的电荷同号,
B.
的电荷异号,
C.
的电荷同号,
D.
的电荷异号,
8.半径为r的两个相同金属球,两球心相距为L(),它们所带电荷量的绝对值均为q,则对它们之间相互作用的静电力F的说法,正确的是(
)
A.带同种电荷时,
B.不论带何种电荷,
C.带异种电荷时,
D.以上各项均不正确
9.甲、乙、丙三个电荷在同一直线上,甲带电荷量为,乙带电荷量为()每个点电荷受其余两个点电荷的作用力的合力都等于零,则下列关于丙电荷说法正确的是(
)
①一定带正电
②电荷量大于q
③电荷量小于Q
④在甲、乙连线之间
A.①②
B.①③
C.②③
D.③④
10.如图所示,质量分别是和、带电荷量分别为和的小球,用长度不等的轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是α和,两小球恰在同一水平线上,那么(
)
A.两球一定带同种电荷
B.一定大于
C.一定等于
D.两球所受库仑力一定大小相等
11.如图所示,直径为L的光滑绝缘半圆环固定在竖直面内,电荷量为的两个正点电荷分别置于半圆环的两个端点处,半圆环上穿着一带正电的小球(可视为点电荷),小球静止时位于P点,
与间的夹角为α。若不计小球的重力,下列关系式中正确的是(??
)
A.
B.
C.
D.
12.用两根长度均为的绝缘细线各系一个小球，并悬挂于同一点。已知两小球质量均为，当它们带上等量同种电荷时，两细线与竖直方向的夹角均为，如图所示。已知静电力常量为，取重力加速度。求：
（1）小球受绝缘细线拉力T的大小；
（2）小球所带的电荷量q的大小。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.库仑定律适用于点电荷，点电荷并不是体积很小的球体，故A错误。
B.当两个点电荷距离趋于0时,两带电体已不能看出点电荷了,该公式，不适用了，故电场力并不是趋于无穷大，故B错误。
C.两点电荷之间的作用力是相互的,根据牛顿第三定律,无论点电荷的电荷量与的电荷量大小如何,对的电场力大小上总等于对电场力。故C错误。
D.库仑定律的表达式为,万有引力定律的表达为，故两表达式相似，都是平方反比定律，故D正确。
故选：D
2.答案：A
解析：假设开始时A带电荷量为Q,B带电荷量为-Q,两球之间的相互吸引力的大小是.第三个不带电的相同金属球C与A接触后,A和C的电荷量都为,C再与B接触时由于二者带异种电荷,则分开后电荷量均为.这时,两球之间的相互作用力的大小,A正确.
3.答案：B
解析：a点的场强最大，说明场源电荷离a点最近，场源电荷与a点连线与直线垂直，设场源电荷到的距离为r，到b的距离为d，设场源电荷的电量为Q则，则，由几何关系得r=L，因此有,B项正确。
4.答案：B
解析：分析可知,三个电荷的电性有两种情况,若带正电,则带负电;若带负电,则带正电.由于三个电荷均处于平衡状态,所以对有,对有,对有,联立解得.根据题意可知,所以,故选B.
5.答案：D
解析：两个完全相同的金属小球相互接触后,带电荷量为,距离变为原来的两倍,根据库仑定律可知选项D正确
6.答案：A
解析：电荷量减少,根据库仑定律知库仑力减小,两球间的距离减小,假设两球距离等于r/2,则库仑力大小与原来相等,重力不变,则细线的拉力方向应与原来的方向相同,与假设矛盾,所以两球的距离应大于r/2,故A正确.
7.答案：D
解析：对小球c所受库仑力分析,画出a对c的库仑力和b对c的库仑力,a对c的库仑力为排斥力,
的电荷同号,b对c的库仑力为吸引力,
电荷为异号,所以的电荷为异号。设与的夹角为θ,利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得,
,,电荷量的比值,联立解得:
,选项D正确。
8.答案：AC
解析：由于两球心间距离,不满足远大于r的条件,故两球不能看成点电荷,若两球带同种电荷,由于同种电荷相互排斥,则两球等效中心间的距离大于3r,此时库仑力,A正确;若两球带异种电荷,由于异种电荷相互吸引,则两球等效中心间的距离小于3r,此时库仑力,C正确.
9.答案：A
解析：设丙电荷所在位置与甲电荷的距离为,与乙电荷距离为,丙处于平衡状态,所以甲电荷对丙电荷的库仑力大小等于乙电荷对丙的库仑力大小.根据库仑定律,由于,所以,所以丙电荷离甲电荷较远;假设丙放在甲电荷和乙电荷之间,则无论丙带何种电荷,甲电荷对丙电荷的库仑力和乙电荷对丙电荷的库仑力方向都相同,丙不能处于平衡状态,故④错误;由④同理分析可知乙电荷处在甲电荷与丙电荷之间,又乙电荷受它们的库仑力合力为零,所以丙电荷一定带正电荷,故①正确;对甲电荷进行受力分析,甲电荷受其余两个电荷的库仑力合力为零,因为丙电荷离甲电荷远,所以丙电荷的电荷量一定大于乙电荷的电荷量,故②正确;对乙电荷进行受力分析,乙电荷受其余两个电荷的库仑力合力为零,由于丙电荷与乙电荷的距离和甲电荷与乙电荷的距离大小关系未知,所以丙与甲所带电荷量关系无法确定,故③错误;综上所述,选项A正确,选项B、C、D错误.
10.答案：D
解析：由图知两球相互吸引,必定带异种电荷,故A错误;两球间的库仑力是一对相互作用力,大小相等,无法判断电荷量的大小关系,故B错误,D正确;设两球间库仑力大小为F,对两球分别有,,则,因,可得,故C错误.
11.答案：A
解析：对小球进行受力分析
根据库仑定律,①
，
②
小球在与垂直的方向平衡
根据平衡条件有
③
联立①②③解得,故B、C、D错
误，A正确。
12.答案：(1)对小球进行受力分析，如图所示。
设绳子对小球的拉力为T，
根据平衡条件得：，
解得；
(2)设小球在水平方向受到库仑力的大小为F，
根据平衡条件得,
根据库仑定律得：，而。
解得：。
解析：