2019_2020学年高中物理第一章2库仑定律练习含解析教科版选修
高中物理 第1章 静电场 第2节 库仑定律练习(含解析)新人教版选修31
第2节库仑定律点电荷的理解1.下列关于点电荷的说法中,正确的是( B )A.体积大的带电体一定不是点电荷B.当两个带电体的大小、形状对它们间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看做点电荷C.点电荷就是体积足够小的电荷D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体解析:带电体能否看成点电荷,不能以体积大小、电荷量多少而论.一个带电体能否看成点电荷,要依具体情况而定,只要在测量精度要求的范围内,带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略,即可视为点电荷,故选项B正确.2.(多选)对点电荷的理解,你认为正确的是( AD )A.点电荷可以是带电荷量很大的带电体B.点电荷的带电荷量可能是2.56×1 CC.只要是均匀的球形带电体,不管球的大小,都能被看做点电荷D.当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体都能看做点电荷解析:能否把一个带电体看做点电荷,不是取决于带电体的大小、形状等,而是取决于研究问题的实际需要,看带电体的形状、大小和电荷分布情况对电荷之间的作用力的影响是否可以忽略.库仑定律的理解及基本应用3.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的小.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( B )A.F1B.F2C.F3D.F4解析:据“同电相斥,异电相吸”规律,确定电荷c受到a和b的库仑力方向,考虑a的带电荷量小于b的带电荷量,故F ac与F bc的合力只能为F2,选项B正确.4.(2016银川一中期中)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷后,将它们固定在相距为a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,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为( B )A.2∶1B.60∶1C.16∶1D.15∶4解析:相互接触前,F1=k=k,相互接触后,两小球上的电荷量先中和再平分,接触后两小球所带电荷量q′==Q,接触后两小球之间的库仑力为F2=k=k=F1,故B正确.5.(2016惠州市一中月考)如图,同一直线上有A,B,C三点,A,B处均固定着一正电荷,C处的负电荷受A,B的库仑力的合力记为F,若将C处的电荷向B移近一些,力F会( B )A.变小B.变大C.不变D.变大、变小均有可能解析:根据库仑定律F=,因A,B处均固定着一正电荷,C处的负电荷受A,B的库仑力的合力方向向左,大小记为F,若将电荷q向B移近一些,则A对C的库仑力变大,而B对C的库仑力也变大,由于方向相同,故合力F在变大;故A,C,D错误,B正确.电荷的平衡问题6.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电荷量Q1>Q2,点电荷q置于Q1,Q2连线上某点时,正好处于受力平衡状态,则( B )A.q离Q2比离Q1远B.q离Q2比离Q1近C.q一定是正电荷D.q一定是负电荷解析:根据电荷平衡的特点,q可能带正电也可能带负电,由于Q1>Q2,要使q平衡,只有q离Q2近些,才有可能使Q1对q的库仑力等于Q2对q的库仑力,选项B正确.7.如图所示,两根细线挂着两个质量相同的小球A,B,上、下两根细线的拉力分别为F A,F B,现使A,B带上同种电性的电荷,此时上、下细线受力分别为F A′,F B′,则( B )A.F A=F A′,F B>F B′B.F A=F A′,F B<F B′C.F A<F A′,F B>F B′D.F A<F A′,F B<F B′解析:两球都不带电时,F B=m B g,F A=(m A+m B)g,两球都带同种电荷时,有静电斥力作用,设为F,则F B′=F+m B g,把A,B看做一个系统,则两球之间的斥力为内力,故F A′=(m A+m B)g,所以F B′>F B,F A′=F A,故选项B正确.库仑定律在动力学中的综合应用8.(2016桂林十八中开学考试)真空中有P1和P2两个点电荷,不计重力作用,P1的电荷量是P2的2倍,P1的质量是P2的一半,将它们释放时,P2的加速度的大小等于a,则P1加速度的大小等于( C )A.a/4B.a/2C.2aD.4a解析:P2所受的合力是P1施给它的库仑力,所以库仑力F=m2a,则P1所受的合力为P2施给它的库仑力,两个电荷间的库仑力是相互作用的一对力.所以a1==a=2a.故C正确,A,B,D错误.9.如图所示,光滑绝缘的水平面上的P点固定着一个带正电的点电荷,在它的右侧N点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点).以向右为正方向,下图中能反映小球运动速度随时间变化规律的是( A )解析:小球向右运动过程中,所受库仑力减小,小球的加速度减小,在v t图像中,图线切线的斜率表示加速度,而选项A中图线切线的斜率逐渐减小,选项A正确.10.不带电的金属球A的正上方有一点B,该处有带电液滴自静止开始落下,到达A球后电荷全部传给A球,不计其他阻力的影响,则下列叙述中正确的是( D )A.第一个液滴做自由落体运动,以后的液滴做变加速直线运动,而且都能到达A球B.当液滴下落到重力等于库仑力位置时,速度为零C.当液滴下落到重力等于库仑力位置时,开始做匀速运动D.一定有液滴无法到达A球解析:在第一滴液滴落在A上后,其他的液滴越靠近A受到库仑力越大.当液滴下落到重力等于库仑力位置时,速度最大;继续靠近A做减速运动,故选项B,C错误;液滴落在A上的数目越多,A上的电荷量越大,A球与液滴间斥力逐渐增大,设某液滴下落过程中在库仑力和重力作用下,先加速再减速到达A球时速度刚好为零,则以后滴下的液滴将无法到达A球,故选项A 错误,D正确.11.质量为m的小球A在绝缘细杆上,杆的倾角为α.小球A带正电,电荷量为q.在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷,将小球A由距B点竖直高度为H处无初速释放.小球A下滑过程中电荷量不变.不计A与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中.已知静电力常量为k、重力加速度为g.A,B间的距离足够大.求:(1)A球刚释放时的加速度是多大?(2)当A球的动能最大时,求此时A球与B点的距离.解析:(1)根据牛顿第二定律mgsin α-F=ma,根据库仑定律F=k,r=H/sin α,解得a=gsin α-.(2)当A球受到合力为零、加速度为零时,动能最大.设此时A球与B点间的距离为R, 则mgsin α=,解得R=.答案:见解析定距离变为A.F=k= =k,=D.等于L受重力、细线的拉力和库仑力若距离不变,两球的电荷量减小一半;若距离也减小一半即大于=k,f= =4Q:(1)k(2)4Q。
库仑定律讲解及习题附含答案解析
第1章静电场第02节库仑定律[知能准备]1．点电荷：无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫．它是一个理想化的模型．2．库仑定律的容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的成正比，跟它们的距离的成反比，作用力的方向在它们的．3．库仑定律的表达式：F = 221r q q k ； 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们的距离，k 为比例系数，也叫静电力常量， k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1．点电荷是一个理想化的模型．实际问题中，只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体方可视为点电荷．一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比拟，与带电体的大小无关．2．库仑定律的适用围：真空中〔枯燥的空气也可〕的两个点电荷间的相互作用，也可适用于两个均匀带电的介质球，不能用于不能视为点电荷的两个导体球．例1半径为r 的两个一样金属球，两球心相距为L (L ＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q ，那么它们之间相互作用的静电力FA ．带同种电荷时,F ＜22L q kB ．带异种电荷时,F ＞22Lq k C ．不管带何种电荷,F ＝22Lq k D ．以上各项均不正确 解析：应用库仑定律解题时，首先要明确其条件和各物理量之间的关系．当两带电金属球靠得较近时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，两球所带电荷的“中心〞偏离球心，在计算其静电力F 时，就不能用两球心间的距离L 来计算．假设两球带同种电荷，两球带电“中心〞之间的距离大于L ，如图1—2—1〔a 〕所示，图1—2—1 图1—2—2那么F ＜22Lq k ，故A 选项是对的，同理B 选项也是正确的．3．库仑力是矢量．在利用库仑定律进展计算时，常先用电荷量的绝对值代入公式进展计算，求得库仑力的大小；然后根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定库仑力的方向．4．系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力，然后再用力的平行四边形定那么求其矢量和．例2 如图1—2—2所示，三个完全一样的金属球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 的小．c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4解析：根据“同电相斥、异电相吸〞的规律，确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向，考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量，因为F b 大于F a ，F b 与F a 的合力只能是F 2，应选项B 正确． 例2 两个大小一样的小球带有同种电荷〔可看作点电荷〕，质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上，如图1—2—3所示，假设θ1＝θ2,那么下述结论正确的选项是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1＝q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1＝q 2, m 1＝ m 2图1—2—3解析：两小球处于静止状态，故可用平衡条件去分析．小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用，建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示，此时只需分解F 1.由平衡条件得： 0sin 11221=-θF rq q k 0cos 111=-g m F θ所以.21211grm q kq tg =θ同理，对m 2分析得：.22212gr m q kq tg =θ图1—2—4 因为21θθ=，所以21θθtg tg =，所以21m m =. 可见，只要m 1= m 2，不管q 1、q 2如何，1θ都等于2θ.所以，正确答案是C.讨论：如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样？如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样？(两球仍处同一水平线上)因为.21211grm q kq tg =θ.22212gr m q kq tg =θ不管q 1、q 2大小如何，两式中的221gr q kq 是相等的． 所以m 1> m 2时，1θ<2θ, m 1< m 2时，1θ>2θ.5．库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的合成和分解法那么，遵从牛顿定律等力学根本规律．动能定理，动量守恒定律，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法．例3 a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1＝9 q 2，都是正电荷；现引入点电荷c ，这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态．试问：点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析：点电荷c 应为负电荷，否那么三个正电荷相互排斥，永远不可能平衡．由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，三个点电荷只有处在同一条直线上，且c 在a 、b 之间才有可能都平衡．设c 与a 相距x ，那么c 、b 相距(0.4－x)，如点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡原理可列平衡方程：a 平衡：=2214.0q q k 231x q q kb 平衡：.)4.0(4.0232221x q q k q q k -= c 平衡：231x q q k ＝.)4.0(232x q q k - 显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x ＝30cm 所以 c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．q 3＝12161169q q =，即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷) 例4 有三个完全一样的金属球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量﹣Q ，C 不带电．将A 、B 固定，然后让C 反复与A 、B 接触，最后移走C 球．问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析： C 球反复与A 、B 球接触，最后三个球带一样的电荷量，其电荷量为Q ′＝3)(7Q Q -+＝2Q ．A 、B 球间原先的相互作用力大小为F ＝./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F ′=kQ ′1Q ′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即F ′＝ 4F ／7.所以：A 、B 间的相互作用力变为原来的4／7．点评：此题考察了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等容．利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时，通常不带电荷的正、负号，力的方向根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引〞来判断．如图1—2—5所示．在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放，刚释放时Q A 的加速度为a ，经过一段时间后(两电荷未相遇)，Q B 的加速度也为a ，且此时Q B 的速度大小为v ，问：(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能？ 解析：题目虽未说明电荷的电性，但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律)．两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大)．对Q A 和Q B 构成的系统来说，库仑力是力，系统水平方向动量是守恒的．(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1，那么：F 1＝ m a ．当Q B 的加速度为a 时，作用力大小为F 2，那么：F 2＝2 m a ．此时Q A 的加速度a ′＝.222a mm a m F ==方向与a 一样． 设此时Q A 的速度大小为v A ，根据动量守恒定律有：m v A ＝2 m v ，解得v A ＝2 v ，方向与v 相反．(2) 系统增加的动能E k ＝kA E ＋kB E ＝221A mv ＋2221mv ⨯＝3m 2v 6．库仑定律说明，库仑力与距离是平方反比定律，这与万有引力定律十分相似，目前尚不清楚两者是否存在在联系，但利用这一相似性，借助于类比方法，人们完成了许多问题的求解．[同步检测]1．以下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．对于库仑定律，下面说确的是A ．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F = 221rq q k ； B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C ．相互作用的两个点电荷，不管它们的电荷量是否一样，它们之间的库仑力大小一定相等D ．当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量3．两个点电荷相距为d ，相互作用力大小为F ，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F ，那么两点之间的距离应是A ．4dB ．2dC ．d/2D ．d/44．两个直径为d 的带正电的小球，当它们相距100 d 时作用力为F ，那么当它们相距为d 时的作用力为( )A ．F ／100B ．10000FC ．100FD ．以上结论都不对图13—1—55．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，假设同时释放两球，它们的加速度之比将A．保持不变B．先增大后减小C．增大D．减小6．两个放在绝缘架上的一样金属球相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的电荷量，相互作用的斥力为3F．现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，那么它们的相互斥力将变为A．O B．F C．3F D．4F７．如图1—2—6所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，静止时两球位于同一水平面上，绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢，且α < β，由此可知A．B球带电荷量较多B．B球质量较大C．A球带电荷量较多D．两球接触后，再静止下来，两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′，那么仍有α′< β′８．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长均为L的两根细线，悬挂在同一点上，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，那么小球的质量为.９．两个形状完全一样的金属球A和B，分别带有电荷量qA ＝﹣7×108-C和qB＝3×108-C，它们之间的吸引力为2×106-N．在绝缘条件下让它们相接触，然后把它们又放回原处，那么此时它们之间的静电力是(填“排斥力〞或“吸引力〞)，大小是．(小球的大小可忽略不计) 10．如图1—2—7所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A等高，假设B的质量为303g，那么B带电荷量是多少?(g 取l0 m／s2)[综合评价]1．两个带有等量电荷的铜球，相距较近且位置保持不变，设它们带同种电荷时的静电力为F 1，它们带异种电荷时(电荷量绝对值一样)的静电力为F2，那么F1和F2的大小关系为：A．F1＝F2D．F1> F2C．F1< F2D．无法比拟2．如图1—2—8所示，在A点固定一个正点电荷，在B点固定一负点电荷，当在C点处放上第三个电荷q时，电荷q受的合力为F，假设将电荷q向B移近一些，那么它所受合力将A．增大D．减少C．不变D．增大、减小均有可能．3．真空中两个点电荷，电荷量分别为q1＝8×109-C和q2＝﹣18×109-C，两者固定于相距图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—820cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示．有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点，恰好能静止，那么这点的位置是A ．a 点左侧40cm 处B ．a 点右侧8cm 处C ．b 点右侧20cm 处D ．以上都不对．4．如下图，+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷，Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么 〔〕A.Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边．5．如图1—2—10所示，两个可看作点电荷的小球带同种电，电荷量分别为q 1和q 2，质量分别为m 1和m 2，当两球处于同一水平面时，α >β，那么造成α >β的可能原因是：A ．m 1>m 2B ．m 1<m 2C q 1>q 2D ．q 1>q 26．如图1—2—11所示，A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动．m A ＝2m B ，A v ＝20v ，B v ＝0v ．当两电荷相距最近时，有A ．A 球的速度为0v ，方向与A v 一样B ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相反C ．A 球的速度为20v ，方向与A v 一样D ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相反．7．真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ，q A ＝+2.0×108-C ，q B ＝+8.0×108-C ，现引入电荷C ，电荷量Qc ＝+4.0×108-C ，那么电荷C 置于离A cm ，离Bcm 处时，C 电荷即可平衡；假设改变电荷C 的电荷量，仍置于上述位置，那么电荷C 的平衡状态 (填不变或改变)，假设改变C 的电性，仍置于上述位置，那么C 的平衡，假设引入C 后，电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡，那么C 电荷电性应为，电荷量应为 C ．8．如图1—2—12所示，两一样金属球放在光滑绝缘的水平面上，其中A 球带9Q 的正电荷，B 球带Q 的负电荷，由静止开场释放，经图示位置时，加速度大小均为a ，然后发生碰撞，返回到图示位置时的加速度均为．9．如图1—2—13所示，两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ，连接小球的绝缘细线长度都是l ，静电力常量为k ，重力加速度为g ．那么连结A 、B 的细线中的力为多大? 连结O 、A 的细线中的力为多大?10．如图1—2—14所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B 静止在图示位置．固定的带正图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—13电荷的A 球电荷量为Q ，B 球质量为m 、电荷量为q ，θ＝30°，A 和B 在同一水平线上，整个装置处在真空中，求A 、B 两球间的距离．第二节库仑定律知能准备答案：1.点电荷 2.乘积平方连线上同步检测答案：1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力，3.8×107-N 10.106-C综合评价答案：1.C 2. D 3.A 4.A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变，不变，负，8×910-8.16a/9 9.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3。
2019-2020年教科版物理选修3-1讲义：第1章+2 库仑定律及答案
2 库仑定律[学习目标] 1.通过演示实验，定性了解电荷之间的作用力大小与电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系． 2.知道点电荷是个理想模型，知道带电体简化为点电荷的条件．(重点) 3.理解库仑定律的文字表述及其公式表述，会用库仑定律进行有关计算．(重点、难点) 4.了解库仑扭秤实验.一、探究影响点电荷之间相互作用的因素1．点电荷(1)定义：在研究带电体与其他带电体的相互作用时，该带电体的形状及电荷在其上的分布状况均无关紧要，该带电体可以看作一个带电的点，即为点电荷．(2)点电荷是一个理想化的物理模型．(3)带电体看成点电荷的条件 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，带电体就能看成点电荷．2．实验探究1．内容真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线．2．公式：F ＝k Q 1Q 2r2． 3．静电力常量：k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2．4．适用条件：真空中的点电荷，对空气中的点电荷近似适用．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷. ( )(2)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． ( )(3)小球所带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越大.( ) (4)根据F ＝kQ 1Q 2r 2，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大． ( )(5)若点电荷Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量，则Q 1对Q 2的静电力大于Q 2对Q 1的静电力．( )[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×2．(多选)下列说法中正确的是 ( )A ．点电荷是一种理想模型，真正的点电荷是不存在的B ．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C ．根据F ＝k Q 1Q 2r2可知，当r →0时，F →∞D ．一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计AD [点电荷是一个理想化模型，实际并不存在，一个带电体能否看作点电荷与物体本身大小、电荷量多少无关，要看物体本身的大小与物体相互之间的距离相比能否忽略，故A 、D 正确，B 错误；当r →0时，带电体不能看作点电荷，公式F ＝k Q 1Q 2r 2不再成立，故C 错误．] 3．(多选)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，上夸克带电荷量为23e ，下夸克带电荷量为－13e ，e 为电子所带电荷量的大小．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L ＝1.5×10－15 m ，则质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)约为( )A ．斥力46 NB ．引力23 NC ．引力46 ND ．斥力23 NAB [质子带电荷量为＋e ，所以它是由2个上夸克和1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应为：F 上上＝k 23e ×23e L 2＝49k e 2L 2 代入数据得F上上≈46 N ，为斥力，上夸克与下夸克之间的静电力为F 上下＝k 23e ×13e L 2＝29k e 2L 2 代入数据得F 上下≈23 N ，为引力．]1．适用条件库仑定律成立的条件是真空中两个点电荷间的相互作用力．但空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算．2．库仑力的合成空间中有多个电荷时，某电荷所受的静电力是其他所有电荷单独对其作用的库仑力的矢量和(力的合成)．3．库仑力的性质两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律，即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大．4．库仑力的计算用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q 1、Q 2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别．【例1】 如图所示，两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量为Q ，关于两球之间的静电力，下列选项中正确的是( )A ．等于k Q 29r 2B ．大于k Q 29r 2C ．小于k Q 29r 2D ．等于k Q 2r2 思路点拨：①当电荷之间的距离不够大的时候，金属球就不能看成是点电荷． ②两球靠的比较近时考虑电荷间的作用，电荷重新分布．B [“半径均为r 、球面最近距离为r ”两带电球“不可看作点电荷”，库仑定律公式不再适用，即F ≠k Q 29r 2，故A 项错误；异种电荷相互吸引，如图：电荷重新分布．使两带电小球等效距离r′＜3r，故F＞k Q29r2，故答案为B.]两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看作点电荷，若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时F<k Q1Q2r2；若带异种电荷时，如图(b)，由于吸引而距离变小，此时F＞k Q1Q2r2.训练角度1点电荷的理解1．下列关于点电荷的说法正确的是()A．任何带电球体都可以看成电荷全部集中于球心的点电荷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．一个带电体能否看成点电荷应以具体情况而定D[一个带电球体能否看成点电荷，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，因此选项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，所以选项C错误．] 训练角度2库仑定律的理解与应用2.如图所示，两个完全相同的可视为点电荷的金属小球A、B带有电荷量相等的电荷，相隔一定的距离，两球间相互吸引力的大小是F，今让与A、B大小相等、相同材料制成的不带电的第三个小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B 两球之间的相互作用力的大小为()A ．18FB ．14FC ．38FD ．34F A [两球间相互吸引，故带异种电荷．设A 、B 两球心之间的距离为r ，A 球带电荷量为q ，B 球带电荷量为－q ，依库仑定律知A 、B 两球间的吸引力F ＝k q 2r 2.当C 球先后与A 、B 两球接触后移开，A 球带电荷量为q 2，B 球带电荷量为－q 4，A 、B 两球之间相互吸引力大小为F ′＝k q 2·q 4r 2＝18F ，故A 正确．]1余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和．2．电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则．【例2】 中国的FY －3A 卫星上可观测到高能质子和高能电子．如图所示，分别在A 、B 两点放置点电荷Q 1＝＋2×10－14 C 和Q 2＝－2×10－14 C ．在AB 的垂直平分线上有一点C ，且AB ＝AC ＝BC ＝6×10－2 m ．如果有一高能电子在C 点处，它所受的库仑力的大小和方向如何？[解析] 电子在C 点同时受A 、B 处点电荷的作用力F A 、F B ，如图所示．由库仑定律得F A ＝F B ＝k Q 1e r 2 ＝9.0×109×2×10－14×1.6×10－19（6×10－2）2 N ＝8.0×10－21 N由平行四边形定则得：静止在C 点的电子受到的库仑力F ＝F A ＝F B ＝8.0×10－21 N ，方向平行于AB 向左．[答案] 8.0×10－21 N 方向平行于AB 向左1．如果高能电子在AB 连线的中点处，它所受的库仑力的大小和方向如何？[解析] 如图所示电子受F A 、F B .由库仑定律得F A ＝F B ＝k Q 1e r ′2＝9.0×109×2×10－14×1.6×10－19（3×10－2）2N ＝3.2×10－20 N 由力的合成法则知F ＝2F A ＝6.4×10－20 N ，方向沿AB 连线指向A .[答案] 6.4×10－20 N 方向沿AB 连线指向A2．高能电子仍处在AB 连线中点处，若把Q 2换成等量的正电荷，则高能电子所受的库仑力又如何？[解析]电子受力如图所示，F A ＝F B ＝3.2×10－20 N由平行四边形定则知F＝0.[答案]0如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中F A所示，则下列说法正确的是()A．C带正电，且Q C＜Q BB．C带正电，且Q C＞Q BC．C带负电，且Q C＜Q BD．C带负电，且Q C＞Q BC[对A电荷受力分析，B对A的是库仑斥力，沿AB连线向上，C如果是正电荷，则C对A的库仑斥力沿CA连线向上，这两个斥力的合力是向上的，不可能偏向右，只有C带负电，C对A的库仑力沿AC连线向下，与B对A的作用力的合力才偏向右侧，故C一定带负电，由平行四边形定则及库仑定律知Q C＜Q B，故C项正确．]方法一样，具体步骤是：1．确定研究对象，进行受力分析；2．根据平衡条件建立平衡方程，常用方法：(1)合成法或分解法；(2)正交分解法：F x合＝0，F y合＝0.【例3】在真空中有两个相距r的点电荷A和B，带电荷量分别为q1＝－q，q2＝4q.(1)若A、B固定，在什么位置放入第三个点电荷q3，可使之处于平衡状态？平衡条件中对q3的电荷量及正负有无要求？(2)若以上三个点电荷皆可自由移动，要使它们都处于平衡状态，对q3的电荷量及电性有何要求？思路点拨：①“q1＝－q，q2＝4q”说明A、B带异种电荷．②“第(1)问中，A、B固定”说明只要满足q3二力平衡即可．③“第(2)问三个电荷都不固定”说明三个点电荷均要二力平衡．[解析](1)q3受力平衡，必须和q1、q2在同一条直线上，因为q1、q2带异号电荷，所以q3不可能在它们中间．再根据库仑定律，库仑力和距离的平方成反比，可推知q3应该在q1、q2的连线上，在q1的外侧(离带电荷量少的电荷近一点的地方)，如图所示．设q3离q1的距离是x，根据库仑定律和平衡条件列式：k q3q1x2－kq3q2（x＋r）2＝0将q1、q2的已知量代入得x＝r，对q3的电性和电荷量均没有要求．(2)要使三个电荷都处于平衡状态，就对q3的电性和电荷量都有要求，首先q3不能是一个负电荷，若是负电荷，q1、q2都不能平衡，也不能处在它们中间或q2的外侧，设q3离q1的距离是x.根据库仑定律和平衡条件列式如下：对q3：k q3q1x2－kq3q2（x＋r）2＝0对q1：k q1q3x2－k q1q2r2＝0解上述两方程得：q3＝4q，x＝r.[答案](1)在q1的外侧距离为r处，对q3的电性和电荷量均没有要求(2)电荷量为4q，且带正电三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反．(2)规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷；三个点电荷的电荷量满足q外1q外2＝q内q外1＋q内q外2.(多选)两个质量分别是m1、m2的小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线与竖直方向的夹角为θ1、θ2，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，则下列说法正确的是()A．若m1>m2，则θ1>θ2B．若m1＝m2，则θ1＝θ2C．若m1<m2，则θ1>θ2D．若q1＝q2，则θ1＝θ2BC[以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示，由共点力平衡得T sin θ1＝F库①T cos θ1＝m1g ②由①②得tan θ1＝F 库m 1g ，同理tan θ2＝F 库m 2g ，因为不论q 1、q 2大小如何，两带电小球所受库仑力属于作用力与反作用力，永远相等，故从tan θ＝F 库mg 知，m 大，则tan θ小，θ也小⎝ ⎛⎭⎪⎫θ＜π2，m 相等，θ也相等，故选项B 、C 正确．]1．(多选)关于点电荷和元电荷的说法中，正确的是( ) A ．只有很小的球形带电体才叫作点电荷B ．带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至带电体的形状和大小对它们之间的作用力影响可以忽略不计时，带电体就可以视为点电荷C ．元电荷就是电子D．任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍BD[点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，是一种理想化的物理模型，带电物体能不能看成点电荷，不是看物体的体积大小和电荷量大小，而是看物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，A错误，B正确；元电荷是带电荷量的最小值，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，它不是电荷，C错误，D 正确．]2．(多选)关于库仑定律的理解，下面说法正确的是()A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式C．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的D．用毛皮摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑带正电或不带电CD[库仑定律适用于真空中的点电荷，故A、B错．库仑力也符合牛顿第三定律，C对．带负电的橡胶棒吸引纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，D对．] 3．真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的13，距离变为2r，则它们之间的静电力变为()A．3F8B．F6C．8F3D．2F3B[设甲、乙两点电荷原带电荷量分别为Q甲、Q乙，距离为r，由库仑定律得F＝k Q甲Q乙r2，当Q′甲＝2Q甲，Q′乙＝13Q乙，r′＝2r时，F′＝k2Q甲·13Q乙4r2＝16kQ甲·Q乙r2＝16F，故答案应选B.]4．如图所示三个点电荷Q1、Q2、Q3在一条直线上，Q2和Q3的距离为Q1和Q2距离的两倍，每个点电荷所受静电力的合力为零，由此可以判定，三个点电荷的电荷量之比Q1∶Q2∶Q3为()A ．(－9)∶4∶(－36)B ．9∶4∶36C ．(－3)∶2∶(－6)D ．3∶2∶6A [由三点电荷平衡模型的特点“两同夹异”可知，Q 1和Q 3为同种电荷，它们与Q 2互为异种电荷．设Q 1和Q 2距离为r ，则Q 2和Q 3的距离为2r ，电荷量均取绝对值，对Q 1有：k Q 1Q 2r 2＝k Q 1Q 3（3r ）2 ①对Q 2有：kQ 1Q 2r 2＝kQ 2Q 3（2r ）2 ②对Q 3有：kQ 2Q 3（2r ）2＝k Q 1Q 3（3r ）2③联立①②③可解得Q 1∶Q 2∶Q 3＝9∶4∶36. 所以每个点电荷的电荷量之比Q 1∶Q 2∶Q 3为(－9)∶4∶(－36)或9∶(－4)∶36， 只有A 项正确．]5.如图所示，把质量为m 的带负电小球A ，用绝缘细绳悬挂．若将带电荷量为Q 的带正电球B 靠近A ，当两个带电小球在同一高度相距r 时，绳与竖直方向成α角．试求：(1)A 球受到的绳子拉力多大？ (2)A 球带电荷量是多少？[解析] (1)带负电的小球A 处于平衡状态，A 受到库仑力F 、重力mg 以及绳子的拉力T 的作用，受力如图所示．竖直方向：mg －T cos α＝0 ① 水平方向：F －T sin α＝0 ② 解得T ＝mgcos α③ F ＝mg tan α.④ (2)设A 球带电荷量为q ，根据库仑定律F ＝k qQr 2⑤联立④⑤解得q ＝mgr 2tan αkQ . [答案] (1)mg cos α(2)mgr 2tan αkQ。
2020-2021学年高中物理 第一章 静电场 2 库仑定律练习(含解析)教科版选修3-1-20
库仑定律(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(2020·泉州高二检测)下列说法中正确的是( )A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体才可以看成点电荷D.两个带电小球如果相距非常近,也能直接用库仑定律【解析】选C。
元电荷是指最小的电荷量,不是指质子或者是电子,A错误;摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,而感应起电是从物体的一部分转移到另一部分,B错误;两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体才可以看成点电荷,故C正确;两个带电小球相距非常近,不能看成点电荷,则不能直接用库仑定律,故D错误。
2.(2020·泸州高二检测)点电荷A的电荷量与点电荷B的电荷量之比为3∶2,则A对B的作用力大小跟B对A的作用力的大小之比为( ) A.3∶2 B.2∶3 C.1∶1 D.6∶1【解析】选C。
由点电荷库仑力的公式F=k知,库仑力大小与电量的乘积有关,而A对B的作用力大小跟B对A的作用力大小是属于作用力与反作用力,因此不论电量大小如何,它们的大小相等,即1∶1,故C正确,A、B、D错误,故选C。
3.两点电荷相距为d,相互作用力为F,保持两点电荷电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力的大小变为4F,则两电荷之间的距离应变为( )A.4dB.2dC.D.不能确定【解析】选C。
当距离为d时有:F=k①当距离变化后依据题意有:4F=k②联立①②可得r=,故A、B、D错误,C正确。
【加固训练】真空中有两个静止的点电荷,它们之间静电力的大小为F,如果这两个点电荷的带电量和它们之间的距离都变为原来的2倍,那么它们之间的静电力的大小为( ) A.2F B. C.F D.【解析】选C。
距离和电量改变之前电荷间的库仑力为:F=k,当距离和电量变为原来的2倍时:F'=k=F,故C正确,A、B、D错误。
专题1.2 库仑定律- 课时同步练2019-2020学年高二物理人教版(选修3-1)(解析版)
第一章 静电场第2节 库仑定律1．关于库仑定律，下列说法正确的是A ．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21F r∝ B ．根据122q q F kr =，当两电荷的距离r 趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C ．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体D ．若点电荷1q 的电荷量大于2q 的电荷量，则1q 对2q 的静电力大于2q 对1q 的静电力 【答案】A【解析】库仑定律的表达式为F =k122Q Q r ，万有引力定律的表达为F =G 122m m r ，故两表达式相似，都是平方反比定律，故A 正确。
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F =k 122Q Qr不适用了，故电场力并不是趋于无穷大，故B 错误。
库仑定律适用于点电荷，点电荷并不一定是体积很小的球体，故C 错误。
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q 1的电荷量与q 2的电荷量大小如何，q 1对q 2的电场力大小上总等于q 2对q 1电场力，故D 错误。
2．（2019·西安莲湖承远中高考培训中心期末）下述说法正确的是 A ．元电荷就是质子B ．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍C ．体积大的带电体肯定不能看成点电荷D ．由库仑定律221r q q k F =可知，当两电荷间距离r →0时，F →∞ 【答案】B【解析】A 、元电荷是电子所带的电量的值，并非是质子也不是电子，A 错误。
B 、元电荷是最小的电量，所有的带电体所带电量只能是元电荷的整数倍，B 正确。
C 、当带电体的大小对所研究的问题没有影响时，可以将带电体看成点电荷，与所研究问题有关，不能只看自身大小，C 错误。
D 、库仑定理适用真空中的点电荷，当r →0时，已经无法看成点电荷，公式不再适用，D 错误。
3．（2019·四川期中）两个放在绝缘支架上的相同金属球相距为L ，球的半径比L 小得多，分别带q 和3q的电荷量，相互斥力为3F 。
【高中教育】2020高中物理第一章静电场第2节库仑定律课时训练含解析教科版选修3
【20xx精选】最新高中物理第一章静电场第2节库仑定律课时训练含解析教科版选修3【测控导航】知识点题号1。
点电荷1(易)2。
库仑定律的理解与应用2(易),3(易)3。
库仑定律与平衡问题6(中),7(中),9(中),10(中)4。
综合应用4。
(易),5(易),8(中),11(难)1。
下列关于点电荷的说法正确的是( D )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错误。
2。
在真空中有两个带电小球,带电荷量分别是q1和q2,则( C ) A。
电荷量大的小球受到的库仑力大B。
电荷量小的小球受到的库仑力大C。
两个小球受到的库仑力大小相等D。
只有两个带电小球所带电荷量相等,它们受到的库仑力的大小才相等解析:两个带电小球之间的库仑力是两球间的相互作用力,由牛顿第三定律可知,它们一定是大小相等、方向相反,C正确。
3。
要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法可行的是( A )A。
每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变B。
保持点电荷的电荷量不变,使两个电荷间的距离增大到原来的2倍C。
一个点电荷的电荷量加倍,另一个点电荷的电荷量保持不变,同时使两个点电荷间的距离减小为原来的D。
保持点电荷的电荷量不变,将两个点电荷间的距离减小为原来的解析:根据库仑定律可知,当r不变时,q1,q2均变为原来的2倍,F变为原来的4倍,选项A正确。
同理可知选项B,C,D中F均不满足条件,选项B,C,D错误。
4。
(20xx·青岛高二检测)真空中有P1和P2两个点电荷,不计重力作用,P1的电荷量是P2的2倍,P1的质量是P2的一半,将它们释放的瞬间,P2的加速度的大小等于a,则P1加速度的大小等于( B )A。
2019-2020学年高中物理第一章电场电流一电荷库仑定律练习(含解析)新人教版选修1-1
电荷库仑定律、选择题1 •在晴朗干燥的冬日里，如果用塑料梳子梳干燥的头发，会发现头发越梳越蓬松，其主要原因是（）A. 梳头时，空气进入头发B. 头发和梳子摩擦后，头发带同种电荷相互排斥C. 梳子对头发有力的作用D. 梳头时，头发的毛囊会收缩解析：头发蓬松的原因是梳子和头发摩擦后，头发带同种电荷相互排斥.答案：B2 .（多选）一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在了，这说明（）A. 小球上原有的负电荷逐渐消失了B. 在此现象中，电荷不守恒C. 小球上负电荷减少的原因是潮湿的空气将电子导走了D. 该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律解析：绝缘金属小球电荷减少是由于电子通过空气导电转移到了外界，这个过程中，小球的电荷量是减少了，但是这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍然保持不变，遵循电荷守恒定律.答案：CD3.（多选）关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是（）A. 当真空中的两个点电荷间的距离r is时，它们之间的静电力「0B. 当真空中的两个点电荷间的距离r i0时，它们之间的静电力F isC.当两个点电荷之间的距离r is时，库仑定律的公式就不适用了r i0时，电何不能看成是点电何，库仑定律的公式就不适D.当两个点电荷之间的距离用了解析：根据库仑定律的公式F= k：?, r is时，它们之间的静电力F i0,所以A正确,C错误；两个点电荷之间的距离r i0时，电何不能看成是点电何，库仑定律的公式就不适用，所以D正确，B错误.答案：AD4 .关于点电荷，下列说法中不正确的是（）A. 点电荷是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型B. 点电荷自身不一定很小，所带电荷不一定很少C. 体积小于1 mm 3的带电体就是点电荷D. 体积大的带电体，只要满足一定的条件也可以看成点电荷解析：一个带电体能否看作点电荷，应视具体情况而定，与其大小、形状无关，故选项 C错.答案：C5•小华做练习时，发现有一个关键数字看不清，拿来请教老师•如果你是老师，你认为 可能是下列几个数字中的哪一个（ ）A. 6.2 X 10 -19C—19C. 6.6 X 10 C—19解析：元电荷e = 1.6 X 10 C ,任何带电体所带电荷量或者等于 e ,或者等于e 的整数倍，选项中只有B 项满足.答案：B6 •两个直径为d 的带电小球，当它们相距 100d 时的作用力为F ,当它们相距d 时的作用力为（）4—B. 10 FC. 100FD.以上均不对解析：当两小球相距 d 时，不满足点电荷的条件，库仑定律不再适用，故选项 D 正确.答案：D7 •如图所示，将带正电的球 C 移近不带电的枕形金属导体时，枕 「形导体上电荷的移动情况是（）宙" 朋A. 枕形导体中的正电荷向 B 端移动，负电荷不移动B. 枕形导体中电子向 A 端移动，正电荷不移动C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向 B 端和A 端移动D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向 A 端和B 端移动解析：根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，又由于枕形导体内有自由移动的电 子，可判断B 正确.答案：B8 .两个放在绝缘架上的相同金属球，相距为d ,球的半径比d 小得多，分别带有 q 和3q的同种电荷量，相互斥力为 3F .现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相 互斥力将变为（）B . 6.4 X 10—19C—19D. 6.8 X 10 CA.A. 0 B . F C. 3F D. 4F解析：将这两个金属球接触，然后分开，考查了接触带电的电荷量分配特点，两球电荷量各为2q,所以斥力变为4F, D正确.答案：D9•半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F.现让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移回原位置，这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是（）1 1 33A.8FB.4FC.8F解析：此题考查库仑定律的应用，同时考查了接触带电的电荷量分配原则•设A、B原来的电荷量是q,当第三个半径相同的不带电的金属小球先后与 A B两球接触后移回原位置后，A B的带电荷量分别变为q和贾根据F=kQ?得两者之间的力变为原来的8即答案是C.答案：C10. 如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来,Il I I 些靠近导体的带正电的金属球.若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体T切开，将导体分为A B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别^4^1■ I i为Q、Q,则下列结论正确的有（）?：'A. 沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q>QB. 只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且Q= QC. 沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q>QD. 沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且C B= Q,而Q、Q的值与所切的位置有关解析：静电感应使得A部分带正电，B部分带负电.导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分有了多余的电子而带负电；A部分缺少了电子，因而带正电.A部分失去的电子数目和B部分多余电子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的.但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C 的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀.越靠近右端，负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大.所以从不同位置切开时，导体的带电荷量的值是不同的.故只有D正确.答案：D、非选择题11. 如图所示，放在光滑绝缘水平面上的两个小球，相距0.18 已知Q电荷量为+ 1.8 x 10 T2 C,此时两个点电荷间的静电斥力_12 922=1.0 X 10 N，静电力常量k = 9.0 X 10 N・m/C.求:（1）Q带正电还是带负电，所带的电荷量是多少？⑵当它们的距离为0.36 m时，它们之间的静电力是多大? 解析：（1）因为两点电荷之间是静电斥力，所以Q2带正电.2QQ Fr 一12因为F= k》2，所以Q= kQ = 2X 10 12 C.—13(2) F1 = kr = 2.5 X 10 N. r 1答案：⑴正电2X 10一12 C (2)2.5 X 10 T3 N<?«6 Q荷的电荷量均为4.0 X 10 _12C, Q、Q相距0.1 m , Q、Q3相距0.2 m,求Q所受的静电力的大小和方向.解析：首先库仑力是一种性质力，仍然遵守力的合成法则，根据库仑定律得:一11Q2对Q的作用力F2为1.44 X 10 N，是斥力，向左,Q对Q的作用力F3为1.6 X 10一12 N，也是斥力，向左.所以Q受到的静电力大小为两者之和，即 1.6 X 10 11 N，方向向左.答案：1.6 X 10 i N 方向向左会员升级服务第一拨・清北季神马】有清华北大学越方法论课；还有清华学崩向所有的父母亲注自己求学之路;衝水名梭试程悄悄的上线了iGqq^BS官阎不首发课程尸很寥人我没吿诉他須！舍员qq专專等你来撩"…-12•真空中三个同种点电荷固定在一条直线上如图所示，三个点电。
物理教科版选修3-1课后训练：1-2-库仑定律 含解析 精
2.库仑定律练习1．真空中两个带同种电荷的点电荷q1、q2，现在固定q1，使q2由静止开始释放，且q2只在q1的库仑力作用下运动，则q2将做()．A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．加速度不断减小的加速运动D．加速度不断减小的减速运动2．孤立的A、B两点电荷相距R，A的电荷量是B的a倍，A的质量是B的b倍，已知A受到的静电力大小为F，则B受到的静电力大小为()．A．F B．(a＋b)FC．(a－b)F D．abF3．两个相同的带电金属球，它们之间的距离为球半径的4倍，当它们带同种电荷时，它们之间的作用力的大小为F1；当它们带异种电荷时，电荷量与之前相同，距离也与之前相同，它们之间的作用力大小为F2，则()．A．F1＝F2B．F1＜F2C．F1＞F2D．不能确定4．带电荷量分别为4q和－6q的两个相同的金属小球保持一定的距离(比小球的直径大得多)，相互作用的静电力为F；若将它们接触后分开，并再放回原处，它们的相互作用力为()．A．24F B．25FC．F/24 D．25F/245．在光滑绝缘的水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球．现由静止同时释放这两个小球，则这两个小球的加速度和速度大小随时间的变化情况是()．A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大6．如图所示，两根丝线挂着两个质量相同的小球A、B，开始时两球都不带电，此时上、下丝线的张力分别为T A和T B；如果使A带正电，使B带负电，此时上下丝线的张力分别为T A′和T B′，则()．A．T A′＝T A B．T A′＜T AC．T A′＞T A D．T B′＜T B7．如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B 都带正电荷，A受B、C两个电荷的静电力的合力如图中F A所示，那么可以判定点电荷C 所带电荷的电性为()．A．一定带正电B．一定带负电C．可能带正电，可能带负电D．无法判断8．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长为L的两根绝缘细线悬挂在同一地点，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为______．9．如图所示，一个半径为R的绝缘球壳上带有电荷量为Q的正电荷，正电荷均匀地分布在球壳的外表面，另有一个电荷量为q的正点电荷固定在球心O处，由于对称性，点电荷所受静电力为零．现在球壳上挖去一个半径为r(r≪R)的小圆孔(球壳上的电荷量仍为Q)，则此时球心处的点电荷所受的静电力的大小为__________，方向为__________．参考答案1. 答案：C2. 答案：A3. 答案：B 解析：本题中两个金属球不能视为点电荷．当它们带同种电荷时，同种电荷相互排斥，电荷尽量分布在相对较远的表面；当它们带异种电荷时，电荷之间相互吸引，电荷分布在相对较近的表面上，所以前者电荷间平均距离大于后者，前者间的库仑力小于后者，故选B.4. 答案：C 解析：两球接触后，正负电荷发生中和，其净电荷量为－2q .两球分别分配得到的电荷量为－q .根据库仑定律可得：两球接触前：F ＝24(6)q q k r- 两球接触后：F ′＝22()q k r -可知接触后再放回原位置时，它们间静电力为原来的1/24. 5. 答案：C 解析：因电荷间的库仑力与电荷的运动方向相同，故电荷将一直做加速运动，速度变大，但由于两电荷间距离增大，它们之间的库仑力越来越小，故加速度越来越小．C 正确．6. 答案：AD 解析：以A 、B 两球组成的整体为对象，无论小球带电还是不带电，分析其受力情况并根据平衡条件可知：上方丝线的拉力总是等于下面两球的重力大小，但是以B 球为对象分析其受力情况可知，当A 、B 球不带电时：T B ＝m B g ，当A 、B 球带异种电荷时：T B ′＝m B g －F .7. 答案：B 解析：A 、B 带正电，B 对A 静电力方向沿B →A ，依据平行四边形或三角形定则可以判定C 对A 的力沿A →C ，故C 带负电．8. 解析：以其中的任一球为研究对象，进行受力分析，静电力和重力的合力与细线在同一直线上，由几何关系得：tan θ＝F mg，还可以得到静止时两球间的距离为L ，θ＝30°.由库仑定律得F ＝122q q k L ，解得m ＝122tan q q k gL θ，m 9. 答案：244qQr k R指向缺口处 解析：根据对称性，和小圆孔对称处的另一侧等大面积上电荷q ′与点电荷q 的静电力就是所求的题目答案，q ′＝222244Q Qr r R R ππ=，根据库仑定律F ＝2244q q qQr k k R R '=，方向指向缺口处．。
库仑定律讲解及习题(附含答案解析)
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1．点电荷：无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 ．它是一个理想化的模型． 2．库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比，跟它们的距离的 成反比，作用力的方向在它们的 ．3．库仑定律的表达式：F = 221rq q k ； 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们的距离，k 为比例系数，也叫静电力常量，k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1．点电荷是一个理想化的模型．实际问题中，只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体方可视为点电荷．一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．2．库仑定律的适用范围：真空中（干燥的空气也可）的两个点电荷间的相互作用，也可适用于两个均匀带电的介质球，不能用于不能视为点电荷的两个导体球．例1半径为r 的两个相同金属球，两球心相距为L (L ＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q ，则它们之间相互作用的静电力FA ．带同种电荷时,F ＜22L q kB ．带异种电荷时,F ＞22Lq k C ．不论带何种电荷,F ＝22Lq k D ．以上各项均不正确 解析：应用库仑定律解题时，首先要明确其条件和各物理量之间的关系．当两带电金属球靠得较近时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，两球所带电荷的“中心”偏离球心，在计算其静电力F 时，就不能用两球心间的距离L 来计算．若两球带同种电荷，两球带电“中心”之间的距离大于L ，如图1—2—1（a ）所示，图1—2—1 图1—2—2则F ＜ 22Lq k ，故A 选项是对的，同理B 选项也是正确的．3．库仑力是矢量．在利用库仑定律进行计算时，常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算，求得库仑力的大小；然后根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定库仑力的方向．4．系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力，然后再用力的平行四边形定则求其矢量和．例2 如图1—2—2所示，三个完全相同的金属球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 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4解析：根据“同电相斥、异电相吸”的规律，确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向，考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量，因为F b 大于F a ，F b 与F a 的合力只能是F 2，故选项B 正确．例2 两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上，如图1—2—3所示，若θ1＝θ2,则下述结论正确的是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1＝q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1＝q 2, m 1＝ m 2图1—2—3解析：两小球处于静止状态，故可用平衡条件去分析．小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用，建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示，此时只需分解F 1.由平衡条件得：0sin 11221=-θF rq q k 0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理，对m 2分析得：.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=，所以21θθtg tg =，所以21m m =. 可见，只要m 1= m 2，不管q 1、q 2如何，1θ都等于2θ.所以，正确答案是C.讨论：如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样？如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样？(两球仍处同一水平线上)因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何，两式中的221grq kq 是相等的．所以m 1> m 2时，1θ<2θ, m 1< m 2时，1θ>2θ.5．库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律．动能定理，动量守恒定律，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法．例3 a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1＝9 q 2，都是正电荷；现引入点电荷c ，这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态．试问：点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析：点电荷c 应为负电荷，否则三个正电荷相互排斥，永远不可能平衡．由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，三个点电荷只有处在同一条直线上，且c 在a 、b 之间才有可能都平衡．设c 与a 相距x ，则c 、b 相距(0.4－x)，如点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡原理可列平衡方程：a 平衡： =2214.0q q k 231x q q kb 平衡： .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡： 231x q q k ＝.)4.0(232x q q k - 显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x ＝30cm 所以 c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．q 3＝12161169q q =，即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量﹣Q ，C 不带电．将A 、B 固定，然后让C 反复与A 、B 接触，最后移走C 球．问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析： C 球反复与A 、B 球接触，最后三个球带相同的电荷量，其电荷量为Q′＝3)(7Q Q -+＝2Q ．A 、B 球间原先的相互作用力大小为F ＝./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′＝ 4F ／7.所以 ：A 、B 间的相互作用力变为原来的4／7．点评： 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容．利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时，通常不带电荷的正、负号，力的方向根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”来判断．如图1—2—5所示．在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放，已知刚释放时Q A 的加速度为a ，经过一段时间后(两电荷未相遇)，Q B 的加速度也为a ，且此时Q B 的速度大小为v ，问：(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能？ 解析：题目虽未说明电荷的电性，但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律)．两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大)．对Q A 和Q B 构成的系统来说，库仑力是内力，系统水平方向动量是守恒的．(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1，则：F 1＝ m a ．当Q B 的加速度为a 时，作用力大小为F 2，则：F 2＝2 m a ．此时Q A 的加速度a′＝.222a mma m F == 方向与a 相同． 设此时Q A 的速度大小为v A ，根据动量守恒定律有：m v A ＝2 m v ，解得v A ＝2 v ，方向与v 相反．(2) 系统增加的动能 E k ＝kA E ＋kB E ＝221A mv ＋2221mv ⨯＝3m 2v 6．库仑定律表明，库仑力与距离是平方反比定律，这与万有引力定律十分相似，目前尚不清楚两者是否存在内在联系，但利用这一相似性，借助于类比方法，人们完成了许多问题的求解．[同步检测]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．对于库仑定律，下面说法正确的是A ．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F = 221r q q k ； B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C ．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D ．当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量3．两个点电荷相距为d ，相互作用力大小为F ，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F ，则两点之间的距离应是A ．4dB ．2dC ．d/2D ．d/44．两个直径为d 的带正电的小球，当它们相距100 d 时作用力为F ，则当它们相距为d时图13—1—5的作用力为( )A．F／100 B．10000F C．100F D．以上结论都不对5．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度之比将A．保持不变B．先增大后减小C．增大D．减小6．两个放在绝缘架上的相同金属球相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的电荷量，相互作用的斥力为3F．现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为A．O B．F C．3F D．4F７．如图1—2—6所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，静止时两球位于同一水平面上，绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢，且α < β，由此可知A．B球带电荷量较多B．B球质量较大C．A球带电荷量较多D．两球接触后，再静止下来，两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′，则仍有α ′< β′８．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长均为L的两根细线，悬挂在同一点上，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为.９．两个形状完全相同的金属球A和B，分别带有电荷量qA ＝﹣7×108-C和qB＝3×108-C，它们之间的吸引力为2×106-N．在绝缘条件下让它们相接触，然后把它们又放回原处，则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”)，大小是．(小球的大小可忽略不计)10．如图1—2—7所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A等高，若B的质量为303g，则B带电荷量是多少?(g取l0 m／s2)[综合评价]1．两个带有等量电荷的铜球，相距较近且位置保持不变，设它们带同种电荷时的静电力为F 1，它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2，则F1和F2的大小关系为：A．F1＝F2D．F1> F2C．F1< F2D．无法比较2．如图1—2—8所示，在A点固定一个正点电荷，在B点固定一负点电荷，当在C点处放上第三个电荷q时，电荷q受的合力为F，若将电荷q向B移近一些，则它所受合力将A．增大D．减少C．不变D．增大、减小均有可能．图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—83．真空中两个点电荷，电荷量分别为q 1＝8×109-C 和q 2＝﹣18×109-C ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示．有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点，恰好能静止，则这点的位置是A ．a 点左侧40cm 处B ．a 点右侧8cm 处C ．b 点右侧20cm 处D ．以上都不对．4．如图所示，+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷，Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么（ ）A.Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边．5．如图1—2—10所示，两个可看作点电荷的小球带同种电，电荷量分别为q 1和q 2，质量分别为m 1和m 2，当两球处于同一水平面时，α >β，则造成α >β的可能原因是：A ．m 1>m 2B ．m 1<m 2C q 1>q 2D ．q 1>q 26．如图1—2—11所示，A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动．已知m A ＝2m B ，A v ＝20v ，B v ＝0v ．当两电荷相距最近时，有A ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相同B ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相反C ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相同D ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相反．7．真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ，已知q A ＝+2.0×108-C ，q B ＝+8.0×108-C ，现引入电荷C ，电荷量Qc ＝+4.0×108-C ，则电荷C 置于离A cm ，离Bcm 处时，C 电荷即可平衡；若改变电荷C 的电荷量，仍置于上述位置，则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变)，若改变C 的电性，仍置于上述位置，则C 的平衡 ，若引入C 后，电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡，则C 电荷电性应为 ，电荷量应为 C ．8．如图1—2—12所示，两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上，其中A 球带9Q 的正电荷，B 球带Q 的负电荷，由静止开始释放，经图示位置时，加速度大小均为a ，然后发生碰撞，返回到图示位置时的加速度均为 ．9．如图1—2—13所示，两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ，连接小球的绝缘细线长度都是l ，静电力常量为k ，重力加速度为g ．则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310．如图1—2—14所示，一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置．固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ，B 球质量为m 、电荷量为q ，θ＝30°，A 和B 在同一水平线上，整个装置处在真空中，求A 、B 两球间的距离．第二节 库仑定律知能准备答案：1.点电荷 2.乘积 平方 连线上 同步检测答案：1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力，3.8×107-N 10.106-C综合评价答案：1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变，不变，负，8×910-8.16a/99.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3 图1—2—14。
2019_2020学年高中物理第一章2第2节库仑定律练习(含解析)新人教版选修3_1
库仑定律(建议用时：40分钟) 【A 组 基础巩固】1．下列物体可以视为点电荷的是( ) A ．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B ．带电的球体一定能视为点电荷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解析：选C.带电体能否看做点电荷，要看它们自身的大小是否比它们的距离小得多，是否影响它们间的作用力大小，而与它们的大小、形状和电荷量无关，故A 、B 、D 错，C 对．2．在“探究影响电荷间相互作用力的因素”的实验中，将一带电轻质小球B 悬挂在铁架台上，靠近置于绝缘支架上的金属球A ，小球B 静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示．现增大金属球A 的电荷量，丝线与竖直方向的夹角将( )A ．增大B ．减小C ．不变D ．先减小再增大解析：选A.当增大金属球A 的电荷量时，据F ＝kq 1q 2r 2知，库仑力增大，小球B 水平方向受力增大，使丝线与竖直方向的夹角变大，选项A 正确．3.如图所示，有三个点电荷A 、B 、C 位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A 、B 都带正电荷，A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力如图中F A 所示，那么可以判定点电荷C 所带电荷的电性为( )A ．一定是正电B ．一定是负电C ．可能是正电，也可能是负电D ．无法判断解析：选B.由于点电荷B 对A 的库仑力沿BA 方向，根据A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力F A 的方向，可以确定点电荷C 对A 的库仑力沿AC 方向，即点电荷C 对A 的库仑力为引力，点电荷C 为负电荷，B 正确．4．A 、B 、C 三点在同一直线上，L AB ∶L BC ＝1∶2，B 点位于A 、C 之间，在B 处固定一电荷量为Q 的点电荷．当在A 处放一电荷量为＋q 的点电荷时，它所受的静电力为F ；移去A 处电荷，在C 处放一电荷量为－2q 的点电荷，其所受静电力为( )A ．－F2B.F2 C ．－FD ．F解析：选B.根据库仑定律有，在A 处放一电荷量为＋q 的点电荷时：F ＝kQq L 2AB， 在C 处放一电荷量为－2q 的点电荷时：F ′＝k 2QqL 2BC， 而L AB ∶L BC ＝1∶2，联立以上三式，解得F ′＝F2.无论B 处放正点电荷，还是负点电荷，A 、C 两处的点电荷所受静电力的方向都相同，故选项B 正确．5．两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为q 1和q 2，当两球心相距3R 时，相互作用的静电力大小( )A ．F ＝k q 1q 2（3R ）2B ．F ＞k q 1q 2（3R ）2C ．F ＜k q 1q 2（3R ）2D ．无法确定解析：选D.因为两球心间距离不比球的半径大很多，所以不能将其看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布：当q 1、q 2是同种电荷时，两球相互排斥，电荷分布于最远的两侧，距离大于3R ，如图甲所示；当q 1、q 2是异种电荷时，两球相互吸引，电荷分布于最近的两侧，距离小于3R ，如图乙所示，所以静电力可能小于k q 1q 2（3R ）2，也可能大于k q 1q 2（3R ）2，D 正确．6.在竖直平面内固定一半径为R 的金属细圆环，质量为m 的金属小球(视为质点)通过长为L 的绝缘细线悬挂在圆环的最高点．当圆环、小球都带有相同的电荷量Q (未知)时，发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，如图所示．已知静电力常量为k .则下列说法中正确的是( )A ．电荷量Q ＝mgL 3kRB ．电荷量Q ＝mg （L 2－R 2）32kRC ．绳对小球的拉力T ＝mgR LD ．绳对小球的拉力T ＝mgLL 2－R 2解析：选A.设圆环上总电荷量为Q ，由于圆环不能看成点电荷，我们取圆环上一部分Δx ，则该部分电荷量为Q 2πR Δx ，据库仑定律知，该部分对小球的库仑力F 1＝kQ ΔxQ2πL 2R，F 1的方向沿该点与小球连线指向小球，由对称性知，圆环上另一点对小球的库仑力大小F ′1＝F 1，如图甲所示，F 1与F ′1的合力方向向右，大小为2F 1cos θ.因圆环上各点对小球均有库仑力，其合力F ＝kQ 2L 2－R 2L 3，方向水平向右．小球受力如图乙所示，则有：T L ＝mg R ，绳对小球拉力T ＝mgL R ，选项C 、D 错误．由于FL 2－R 2＝mgR ，解得电荷量Q ＝mgL 3kR，选项A 正确，选项B 错误． 7．(2019·山西怀仁一中高二检测)宇航员在探测某行星时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q ，表面无大气．在一实验中，宇航员将一带负电q (q ≪Q )的粉尘置于距该星球表面h 高处，该粉尘恰好处于悬浮状态；宇航员又将此粉尘带到距该星球表面2h 处，无初速释放，则此带电粉尘将( )A ．向星球球心方向下落B ．背向星球球心方向飞向太空C ．仍处于悬浮状态D ．沿星球自转的线速度方向飞向太空解析：选C.将一带负电q (q ≪Q )的粉尘置于该星球表面h 高处，该粉尘恰好处于悬浮状态．知万有引力与静电力平衡，宇航员又将此粉尘带至距该星球表面2h 高处，由于库仑力与万有引力都是与距离的平方成反比，受力平衡与高度无关，仍然处于悬浮状态．故选C.8．(多选)对于库仑定律，下面说法正确的是( )A ．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F ＝k Q 1Q 2r 2B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C ．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D ．当两个半径为r 的带电金属球中心相距为4r 时，对于它们之间的静电作用力大小，只取决于它们各自所带的电荷量解析：选AC.库仑定律公式F ＝kQ 1Q 2r 2的适用条件是真空中的静止点电荷，故A 正确；两带电小球相距很近时，不能看做点电荷，公式F ＝kQ 1Q 2r 2不适用，故B 错误；相互作用的点电荷间的库仑力也是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故C 正确；当两带电球本身的半径不满足远小于它们间的距离时，就不能看做点电荷，公式F ＝k Q 1Q 2r 2不再适用，库仑力还与它们的电荷分布有关，故D 错误．9．(多选)如图所示，质量分别为m 1、m 2，电荷量分别为q 1、q 2的两小球，分别用绝缘轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为α和β(α>β)，两小球恰在同一水平线上，那么( )A ．两球一定带异种电荷B ．q 1一定大于q 2C ．m 1一定小于m 2D ．m 1所受的库仑力一定大于m 2所受的库仑力解析：选AC.由于两带电小球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项A 正确．设轻丝线与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件可得两球之间的库仑力F ＝mg tan θ，因此m 1g <m 2g ，即m 1<m 2，选项C 正确．【B 组 素养提升】10．(多选)在粗糙绝缘的水平面上有一物体A 带正电，另一带正电的物体B 沿着以A 为圆心的圆弧由P 到Q 缓慢地从物体A 的正上方经过，若此过程中物体A 始终保持静止，A 、B 两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是( )A ．物体A 受到地面的支持力先增大后减小B ．物体A 受到地面的支持力保持不变C ．物体A 受到地面的摩擦力先减小后增大D ．库仑力对物体B 先做正功后做负功解析：选AC.因PQ 是以A 为圆心的圆弧，在圆弧上各点B 受的库仑力方向始终沿半径方向，与速度方向始终垂直，故物体B 从P 到Q 过程中，库仑力不做功，D 错．而A 、B 两物体间的库仑力大小不变，但由于方向发生变化，且物体B 从P 到Q 过程中，物体A 受物体B 的库仑力先是向右下方，再转为向正下方、最后向左下方，在所受库仑力方向为正下方时，物体A 受地面的支持力最大，此时的摩擦力最小，故物体A 受地面的支持力先增大后减小，受到地面的摩擦力先减小后增大，正确答案为A 、C.11．(2019·大连高二检测)如图所示，带电小球A 和B 放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量为m 1＝m 2＝1 g ，所带电荷量q 1＝q 2＝10－7C ，A 带正电，B 带负电．沿斜面向上的恒力F 作用于A 球，可使A 、B 一起运动，且保持间距d ＝0.1 m 不变，求F .(g 取10 m/s 2)解析：两球相互吸引的库仑力：F 库＝kq 1q 2r2＝9×10－3N ，A 球和B 球的加速度相同，隔离B 球，由牛顿第二定律有F 库－m 2g sin 30°＝m 2a①把A 球和B 球看成整体，A 、B 间的库仑力为系统内力，由牛顿第二定律有F －(m 1＋m 2)g sin 30°＝(m 1＋m 2)a②代入数据，由①式得a ＝4 m/s 2， 由②式得F ＝1.8×10－2N. 答案：1.8×10－2N12．如图所示，一个半径为R 的圆环均匀带电，ab 为一段极小的缺口，缺口长为L (L ≪R )，圆环带的电荷量为Q L (正电荷)，在圆心处放置一带电荷量为q 的负点电荷，试求负点电荷受到的库仑力的大小和方向．解析：如图甲所示，在环上任取对称的两点(或两小段)P 、Q ，P 对O 点处的负电荷产生吸引力F P ，同样Q 对O 点处的负电荷产生吸引力F Q ，这两个力大小相同，方向相反，合力为零．同理还可取P ′、Q ′等相互对称的点，都具有相同的结论．而圆正是由无数这样的对称点组成的，所以在这样的圆环中心处的点电荷受力为零．再回到题图，只有与ab 缺口相对称的一小段没有与之相对称的对象存在．因此处于O 点处的点电荷受到的力就是与ab 缺口相对称的一小段a ′b ′(如图乙所示)对它产生的吸引力，由于a ′b ′很短(L ≪R )，可将其视为点电荷，其带电荷量为Q ′＝Q L2πR －L ·L ，由库仑定律可得F ＝kQ ′q R 2＝k LQ L q （2πR －L ）R2，受力方向指向a ′b ′(a ′b ′为带缺口的圆环上，与ab 缺口相对称的一小段)．答案：k LQ L q（2πR －L ）R 2 受力方向指向a ′b ′(a ′b ′为带缺口的圆环上，与ab 缺口相对称的一小段)。
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2.库仑定律基础巩固1.(多选)关于点电荷,以下说法正确的是()A.足够小的电荷,就是点电荷B.一个电子,不论在何种情况下均可视为点电荷C.在实际中点电荷并不存在D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它尺寸的绝对值,而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计解析:点电荷是一种理想模型,一个带电体能否看成点电荷不是看其大小,而是应具体问题具体分析,是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计.因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的,所以本题选项A、B错误,选项C、D正确.答案:CD2.对于库仑定律,下列说法正确的是()A.凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用公式F=B.求两个相距非常近的带电小球间的作用力,也能使用库仑定律C.相互作用的两个点电荷,不论它们的带电量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D.当两个半径为r的带电金属球中心相距4r时,它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所带的电荷量解析:库仑定律适用于真空中两个静止点电荷之间,A错误;当两个带电小球相距非常远时,可以将其看成点电荷,而相距非常近时小球的电荷分布会发生变化,不再均匀,故不能用库仑定律来计算两球间的作用力大小,B、D错误;两个点电荷之间的库仑力是作用力和反作用力,大小一定相等,C正确.答案:C3.由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带的电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为F=式中为静电力常量若用国际单位制的基本单位表示的单位应为A.kg·A2·m3B.kg·A-2·m3·s-4C.kg·m2·C-2D.N·m2·A-2解析:由F=得k则k的单位为 · · ·· · ··选项B正确.答案:B4.如图所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定()A.两球都带正电B.两球都带负电C.大球受到的静电力大于小球受到的静电力D.两球受到的静电力大小相等解析:两球相互排斥,说明它们带有相同性质的电荷,但它们具体带何种性质的电荷不确定,选项A、B错误.根据库仑定律及牛顿第三定律,两球受到的静电力大小相等,方向相反,选项C错误,选项D 正确.答案:D5.如图所示的实验装置为库仑扭秤.细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡,当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时,A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小,便可找到力F与距离r和电荷量q的关系.这一实验中用到了下列哪些方法()①微小量放大法②极限法③控制变量法④逐差法A.①②B.①③C.③④D.②④解析:把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度,并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系,是微小量放大法;保持电荷量不变,改变A和C的距离可得到F和r的关系,保持A和C的距离不变,改变电荷量q可得到F和q的关系,这是控制变量法.故选项B正确.答案:B6.如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一条直线上,q2与q3的距离为q1与q2的距离的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Q1∶Q2∶Q3为()A.(-9)∶4∶(-36)B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶(-6)D.3∶2∶6解析:由三个电荷平衡的特点“两同夹异,两大夹小”可知,选项B、D错误;由于r23=2r12,根据知Q1∶Q3=1∶4,选项C错误,选项A正确.答案:A7.如图所示,把一电荷量为-5×10-8 C的小球A用绝缘细绳悬起,若将电荷量为4×10-6 C的小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距30 cm时,绳与竖直方向成 5°角,g取10m/s2,k=9.0×109 N·m2/C2,且A、B两小球均可视为点电荷,求:(1)A、B两球间的库仑力;(2)A球的质量.解析:(1)由库仑定律得F库代入数据得F库=0.02N.(2)由牛顿第三定律知,B所受库仑力与A所受库仑力大小相等,对A受力分析有F库=mg tanα代入数据得m=2×10-3kg.答案:(1)0.02 N(2)2×10-3 kg8.有三个完全一样的球A、B、C,A球电荷量为7Q,B球电荷量为-Q,C球不带电,将A、B两球固定,然后让C球先跟A球接触,再跟B球接触,最后移去C球.若三个球均可视为点电荷,则A、B球间的作用力变为原来的多少?解析:设A、B两球间的距离为r,由库仑定律知,开始时A、B两球之间的作用力为F=当A、C两球接触时,据电荷均分原理可知,两球均带电当B、C两球接触时,两球均带电-5故后来A、B两球间的作用力F'=55答案:5能力提升1.下列关于点电荷的说法错误的是()A.点电荷是一个带电体的几何点,它是实际带电体的抽象,是一种理想化的模型B.带电体如果本身大小和形状对它们间的相互作用的影响可忽略,则可视为点电荷C.真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们之间的距离成反比D.真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们所带的电荷量的乘积成正比解析:点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型,是由实际物体抽象所得,选项A对;一个带电体,无论它多大,只要它的大小和形状对它们间的相互作用的影响可忽略,它就可视为点电荷,选项B对;由F=知,真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们之间的距离的二次方成反比,跟它们所带的电荷量的乘积成正比,选项C错,D对.答案:C2.如图所示,光滑绝缘水平面上固定一金属小球A,用原长为l0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x1,若两球的电荷量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x2,则有()A.x2C.x2解析:两小球间的库仑力等于弹簧的弹力,两球的电荷量都减半时,库仑力减为原来的若不考虑两球距离的变化对库仑力的影响,则x2但实际上距离减小后库仑力增大,故正确答案是x2答案:C3.如图所示,两根细线挂着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线的拉力分别为F A、F B,现使两球带同种电荷,此时上、下细线受力分别为F A'、F B',则()A.F A=F A',F B>F B'B.F A=F A',F B<F B'C.F A<F A',F B>F B'D.F A<F A',F B<F B'解析:两个小球都不带电时,F A=G A+F B,F B=G B;使两球带同种电荷后,F A'+F斥=G A+F B',F B'=G B+F斥, F A=F A',故F B<F B',故B项正确.答案:B4.两个轻质小球带电后相互排斥,如图所示.两悬线a、b跟竖直方向的夹角分别为α、β,两球在同一水平面上.A、B两球质量用m1和m2表示,所带电荷量用q和Q表示.若已知α>β,则一定有的关系是()A.A受到的库仑力一定大于B所受库仑力B.悬线a受到的拉力一定大于悬线b受到的拉力C.m1一定小于m2D.q一定小于Q解析:A与B间的库仑力是作用力与反作用力的关系,且F选项A、D错误;由于α>β,可知m2>m1,选项C正确;由A、B的受力情况可判断绳子的拉力F由于α>β,所以F a<F b,选项B错误.答案:C5.两根长度均为L的绝缘细线分别系住质量相等、电荷量均为+Q的小球a、b,并悬挂在O点.当两个小球静止时,它们处在同一高度上,且两细线与竖直方向间夹角均为α= 0°,如图所示,静电力常量为k,则每个小球的质量为()A解析:对小球a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,结合三角形知识,可得α,根据库仑定律得,小球在水平方向受到库仑力F解得m故A正确.答案:A6.如图所示,竖直绝缘墙壁上的Q处有一个固定的质点A,在Q的上方P点用丝线悬挂着另一个质点B,PQ等于丝线的长度.A、B两质点因带同种电荷而相斥致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电,A、B两质点的电荷量逐渐减少,在电荷漏完之前悬线对P点的拉力大小将()A.保持不变B.先变小后变大C.逐渐减小D.逐渐增大解析:分析B球的受力,如图,并利用力的三角形和几何三角形相似处理.以B球为研究对象,由相似三角形对应边成比例知所以T故T保持不变.答案:A7.(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6 C 的正电荷.两线夹角为 0°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为 0.2 kg(重力加速度g取10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则()A.支架对地面的压力大小为2.0 NB.两线上的拉力大小F1=F2=1.9 NC.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 ND.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866 N解析:由库仑定律得F库=0N,支架对地面压力F压=F a=m B g-F库=1.1N,A项错误;取小球A为研究对象,则2F1·co 60°=m A g+F库,解得F1=1.9N=F2,B项正确;若将小球B移至无穷远,则2F1·co 60°=m A g,解得F1=F2=1N,D项错误;将B右移至M,A、B共线,则AB间距l AB'=0.6m,F库'库0 5N,取小球A为研究对象,则水平方向上F1·co 0°=F2·co 0°+F库'·co 0°,竖直方向上F1· 0°+F2· 0°=m A g+F库'· 0°,以上两式联立得F1=1.225N,F2=1.0N,C项正确.答案:BC8.长为l的绝缘细线下系一带正电的小球,其电荷量为Q,悬于O点,如图所示,当在O点另外固定一个正电荷时,如果球静止在A处,则细线拉力是重力mg的两倍.现将球拉至图中B处(θ=60° ,放开球让它摆动,问:(1)固定在O处的正电荷的电荷量为多少?(2)摆球回到A处时悬线拉力为多大?解析:(1)球静止在A处时受三个力作用:重力mg、静电力F和细线拉力T.由受力平衡和库仑定律列式:T=F+mg,F=三式联立解得q(2)摆回的过程只有重力做功,所以机械能守恒,令最低点重力势能等于零,列如下方程:mgl(1-co 60°T'-mg-F=由(1)知静电力F=mg解上述三个方程得T'=3mg.答案:(1。