9.2库仑定律 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022人教版（2019）高二物理必修三9.2库仑定律
学校:___________姓名：___________班级：___________
一、单选题
1．如图所示的光滑绝缘环沿竖直方向固定，两个可视为质点的带电圆环套在绝缘环上，其中带电圆环Q与绝缘环的圆心O等高，已知Q带正电，两环平衡时∠OQP=30°。则下列说法正确的是（　　）
A．圆环P带负电
B．圆环P、Q的质量之比为2：1
C．圆环P、Q的电荷量之比为1：2
D．圆环P、Q受绝缘环弹力之比为1：1
2．甲、乙两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力的大小为（　　）
A．F B．F C．F D．12F
3．两个质量分别是的小球，各用长为L的丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷、且电荷量分别为时，两丝线张开一定的角度，如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．若，则
B．若，则
C．若，则
D．若，则
4．真空中两个相同的金属小球和，带电荷量分别为和，相互作用力为F ，若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为（　　）
A． B． C． D．
5．下列说法正确的是（　　）
A．点电荷是指体积小的带电体
B．大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷
C．库仑定律表达式，适用于任何电场
D．带电量Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍
6．假如自然界存在第三种电荷，且遵循已有的电荷间的作用规律。a、b、c三个轻质小球分别带正电荷、负电荷和第三种电荷，均用绝缘细线竖直悬挂，相互靠近但始终不接触，三个小球的最终状态可能为（　　）
A． B．
C． D．
7．绝缘细线上端固定，下端悬挂一带电小球N，由绝缘支架支撑着一带电小球M，当M靠近N时，N偏离竖直方向，如图所示。下列关于 M、N带电情况表述正确的是（将两小球看成点电荷，不考虑静电感应）（　　）
A．M一定带正电
B．M、N都带正电
C．M、N都带负电
D．M、N一定带异种电
8．如图所示，两个电荷量均为的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接，静止在光滑的绝缘水平面上。两个小球的半径，k表示静电力常量。则轻绳的张力大小为（　　）
A．0 B． C． D．
9．在真空中，两个带电荷量分别为+2q和-4q的相同小球A、B（视为点电荷），相隔一定的距离，A受库仑力大小为F；若现将A、B两球接触一下再放回原处，则A受库仑力大小为：（　　）
A． B． C． D．F
二、多选题
10．下列关于点电荷的说法正确的是（　　）
A．两个带电体无论多大，只要它们之间的距离远大于它们的大小，这两个带电体就可以看作点电荷
B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷
C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷
D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
11．下列说法与事实相符的是（　）。
A．富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质相同，并命名了正电荷和负电荷
B．库仑用油滴实验测量了电子的电量
C．法拉第不仅提出了电场的概念，还用电场线形象地描述电场
D．密立根利用扭秤装置提出了真空中静止的点电荷间的作用规律
12．甲、乙是两个完全相同的带电金属球，其中甲金属球所带电荷量为，乙金属球所带电荷量大小为。已知甲、乙两金属球相距d时（甲、乙可视为点电荷），它们间的库仑排斥力大小为F。现将甲、乙两金属球接触后分开，仍使甲、乙相距d，则关于乙金属球的电性以及分开后甲、乙间库仑力大小分别为（　　）
A．乙带正电荷 B．乙带负电荷 C． D．
三、解答题
13．如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A。在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B。当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡状态时，悬线偏离竖直方向的角度为θ。若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，对应的悬线偏离角度θ分别为30°和45°，则是多少？
14．如图所示，一质量m，电荷量q的带正电小球A用长为L的轻质绝缘细线悬挂于O点，另一带电量未知的小球B固定在O点正下方绝缘柱上（A、B均可视为点电荷）。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角θ。已知重力加速度g，静电力常量k，求∶
（1）小球B的电性；
（2）小球A受到的静电力大小；
（3）小球B的电荷量。
15．甲球带有4.8×10－16C的正电荷，乙球带有3.2×10－16C的负电荷，放在真空中相距为10cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10cm。
（1）试求两球之间的库仑力，并说明是引力还是斥力？
（2）将两个导体球相互接触再放回原处，其作用力多大？是斥力还是引力？
16．在距离电荷量的点电荷处，有一个电荷量、质量的带电质点。若带电质点的只受库仑力，。求：
（1）带电质点所受的库仑力的大小和方向；
（2）带电质点的加速度大小。
参考答案
1．B
【详解】
A．对圆环Q受力分析，如图所示，则Q静止须受圆环P的斥力，即圆环P应带正电，A错误；
B．根据力的平衡条件由Q的受力可知
对圆环P受力分析，如图所示，则由几何关系可知
F=mPg
F2=2mPgcos30°
所以
即
B正确；
D．由以上分析整理得
D错误；
C．由题中的条件不能确定两圆环所带电荷量的关系，C错误。
故选B。
2．C
【详解】
由库仑定律知
当两小球接触后，电荷量先中和再平分，甲、乙带电荷量分别为Q、Q，故后来库仑力
由以上两式解得
选项C正确。
故选C。
3．B
【详解】
两球之间的库仑力属于作用力和反作用力，它们一定大小相等，方向相反的，与电量是否相等无关，故无法判断电量大小关系，设其大小为F；
如果，则AB在同一水平线上，对A球受力分析，受重力、拉力和静电力，根据共点力平衡条件，有：
同理有
联立解得
m1=m2
将A球和B球看作一个整体，讨论如下：
①当m1＞m2，重心偏左，整体不能平衡，要向右摆动，则有θ1＜θ2；
②当m1＜m2，重心偏右，整体不能平衡，要向左摆动，则有θ1>θ2；
故ACD错误，B正确；
故选B。
4．A
【详解】
设A球的电荷量为Q，则B球的电荷量为2Q，未接触前，根据库仑定律，得
接触后两球带电量平分，再由库仑定律，得
则
BCD错误，A正确。
故选A。
5．B
【详解】
AB．点电荷是指本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷，能否看作点电荷与物体本身大小、质量等无关，要看物体本身的大小与物体相互之间的距离能否忽略，故A错误，B正确；
C．库仑定律的使用条件是：真空和点电荷，选项C错误；
D．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Q1的电荷量与Q2的电荷量大小如何，Q1对Q2的电场力大小总等于Q2对Q1的电场力大小，选项D错误。
故选B。
6．A
【详解】
a、b、c三个轻质小球分别带正电荷、负电荷和第三种电荷，则三个小球之间均为异种电荷，异种电荷相互吸引，三个轻质小球相互靠近时相互吸引。
A．a、b、c三个相互吸引，故A正确；
B．a、c相互排斥，b、c相互吸引，故B错误；
C．a、b、c三个相互排斥，故C错误；
D．b、c相互排斥，a、c相互吸引，故D 错误；
故选A。
7．D
【详解】
绝缘细线上端固定，下端悬挂一小球N，由绝缘支架支撑着一小球M，当M靠近N时，N偏离竖直方向，对N受力分析，根据平衡条件得：球N受重力、细线的拉力和水平向左的引力，所以M、N带异种电荷，所以M可能带正电，也可能带负电，故选D。
8．B
【详解】
根据小球平衡可知，绳子张力大小等于库仑力，因此有
故选B。
9．A
【详解】
两个完全相同的带电小球，接触时电荷先中和，后均分。
A、B小球没接触前，根据库仑定律
A、B小球接触后
根据库仑定律
故选A。
10．AD
【详解】
AC．无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，选项C错误；
B．尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体也不能被看作点电荷，选项B错误；
D．两个带电金属小球，若离的很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，因此选项D正确。
故选AD。
11．AC
【详解】
A．富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质相同，并命名了正电荷和负电荷，选项A正确；
B．密立根用油滴实验测量了电子的电量，选项B错误；
C．法拉第不仅提出了电场的概念，还用电场线形象地描述电场，选项C正确；
D．库仑利用扭秤装置提出了真空中静止的点电荷间的作用规律，选项D错误。
故选AC。
12．AD
【详解】
AB．两球间原来的库仑排斥力为
且甲、乙电性相同，均为正电，A正确，B错误；
CD．两球接触后再分开，电荷总量平分，故各带电荷量，两球间的库仑力为
对比可知
C错误，D正确。
故选AD。
13．2
【详解】
小球A受力平衡，则A球所受的库仑力
F=mgtanθ
即
联立两式得
14．(1)正电；(2)；(3)
【详解】
(1)小球A受重力、绳的拉力作用，要处于平衡状态，B对A的应为斥力，故B带正电。
(2)由平衡条件可得
可得A受到的静电力大小为
(3)由库伦定律可得
联立解得小球B的电荷量为
15．（1），引力；（2），斥力
【详解】
（1）根据库仑定律有
异种电荷相互吸引，所以该力为“引力”；
（2）将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，甲乙两球带电量均为
根据库仑定律有
由于两球带同种电荷，故为斥力。
16．（1）3.6N；（2）36m/s2
【详解】
（1）根据库仑定律，有
方向：沿两电荷的连线指向q
（2）根据牛顿第二定律，有
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