库仑定律.docx
- 文档编号:30754408
- 上传时间:2023-08-20
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:85.73KB
库仑定律.docx
《库仑定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《库仑定律.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
库仑定律
高二物理(1-2库仑定律)同步测试题及答案
A卷[能力训练]
1.关于点电荷的说法,正确的是()
A.只有体积很小的带电体才能看作点电荷
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及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
D.一切带电体都可以看成是点电荷
2、真空中有两个点电荷,它们之间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大到原来的3倍,它们之间作用力的大小等于()
A.F B.3F C.F/3 D.F/9
3.A、B两点电荷间的距离恒定,当其他电荷移到A、B附近时,A、B间相互作用的库仑力将()
A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.无法确定
4.真空中两个相同的金属小球A和B,带电荷量分别为QA=2×10-8C和QB=4×10-8C,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.FC.
D.
5.有A、B、C三个塑料小球,A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的,如果A带正电,则()
A.B和C两球均带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B和C两球中必有一个带负电,而另一个不带电
D.B和C两球都不带电
6.关于库仑定律的公式
,下列说法中正确的是()
A.当真空中两个电荷间距离r→∞时,它们间的静电力F→0
B.当真空中两个电荷间距离r→0时,它们间的静电力F→∞
C.当两个电荷间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了
D.当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了
7.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法中可行的是()
A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变
B.保持点电荷的带电荷量不变,使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍
C.使一个点电荷的带电荷量加倍,另一个点电荷电荷量保持不变,同时将两点电荷间的距离减小为原来的
D.保持点电荷的带电荷量不变,将两点电荷间的距离减小为原来的
8.两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b,分别带有等量异种电荷,被固定在绝缘水平面上,这时两球间静电引力的大小为F.现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触,再与b球接触后移去,则a、b两球间静电力大小变为()
A.
B.
C.
D.
9、在国际单位制中,静电力常量K的单位是。
10、在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的________成正比,跟它们间的_______成反比,作用力的方向在_________,这就是库仑定律。
[素质提高]
11.有三个完全相同的金属小球A、B、C,其中,A球带电荷量为7Q,B球带电荷量为-Q,C球不带电.将A和B固定起来,然后让C球反复与A球和B球接触,最后移去C球,求A和B间的相互作用力将变为原来的多少倍。
12.两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r,它们带有等量同种电荷q时,相互间的库仑力为F1,若距离不变,它们带有等量异种电荷q时,库仑力为F2,则两力大小()
A.F1>F2B.F1<F2
C.F1=F2D.无法确定
参考答案
1C2D3C4A5C6AD7AD8D9N·m2/c210电荷量的乘积距离的平方114/712B
B卷[能力训练]
1、关于点电荷的说法中正确的是()
A、真正的点电荷是不存在B、点电荷是一种理想化的物理模型
C、小的带电体就是点电荷D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体
2.两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,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()
(该题考查电荷守恒定律和库仑定律,以及带电体间电荷的分配关系。
)
A.0B.FC.3FD.4F
3.如图1-2-6所示,质量分别是m1和m2带电量分别为q1和q2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.q1一定大于q2
C.m1一定小于m2
D.m1所受库仑力一定大于m2所受的库仑力
4.两点电荷A、B带电量qA>qB,在真空中相距为L0,现将检验电荷q置于某一位置时所受库仑力恰好为零,则此位置当A、B为:
A.同种电荷时,在A、B连线上靠近B一侧
B.同种电荷时,在A、B连线上靠近A一侧
C.异种电荷时,在BA连线的延长线上靠近A一侧
D.异种电荷时,在AB连线的延长线上靠近B一侧
5.如图图1-2-7所示,有大小相同的A、B、C三个金属球,A、B带等量异种电荷,中间连接一个轻质绝缘的弹簧,放在光滑的绝缘水平面上,平衡时弹簧压缩量为X0,现将不带电的C球和A球接触一下,然后拿走,则产生新平衡时弹簧的压缩量X为()
A。
X=
X0
B.X>
X0
图1-2-7
C.X<
X0
D.X=X0
6.真空中有甲、乙两个点电荷相距为r,它们间的静电引力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的
,它们间的距离变为2r,则它们之间的静电引力将变为()
A.
B.
C.
D.
7.两个相同的金属小球,带电荷量之比为1:
7,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的()
A.
B.
C.
D.
8.如图1-2-8所示,两根细线拴着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线中的拉力分别是TA、TB,现在使A、B带同种电荷,此时上、下细线受力分别为TA′、TB′,则()
A.TA′=TA,TB′>TBB.TA′=TA,TB′ C.TA′ 9.真空中两个同种点电荷Q1和Q2,它们相距较近,使它们保持静止状态今释放Q2,且Q2只在Q1的库仑力作用下运动,则在Q2运动过程中速度和加速度的变化情况是() A.速度不断变大,加速度不断变大B.速度不断变大,加速度不断变小 C.速度不断变小,加速度不断变大D.速度不断变小,加速度不断变小 10.三个电量相同的正电荷Q,放在等边三角形的三个顶点上,问在三角形的中心应放置多大的电荷,才能使作用于每个电荷上的合力为零? [素质提高] 11.如图1-2-9所示,A、B是带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上,B平衡于绝缘的倾角为30°的光滑斜面上时,恰与A等高,若B的质量为 ,则B带电荷量是多少? (g取10m/s2) 12.如图1-2-10所示,在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球A、B、C,三球质量均为m,相距均为L,若三球均带电,且qA=+10q,qB=+q,为保证三球间距不发生变化,将一水平向右的恒力F作用于C球,使三者一起向右匀速运动。 求: (1)F的大小; (2)C球的电性和电量。 二、库仑定律 (二) 1ABD2D3AC4AD5C6B7CD8A9B 10 11 且 , 12.解: 因为A球必须受到C球向右的库仑引力作用,所以C球带负电。 对A、B、C三球整体: F=3ma 对A球: ma 对B球: ma 解得: qc= qF= 类型一——关于点电荷和元电荷的理解 1、关于元电荷,下列说法中正确的是: ( ) A、元电荷实质上指电子和质子本身 B、所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C、元电荷的数值通常取作e=1.6×10-19C D、电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 思路点拨: 此题考查对元电荷的理解,应从元电荷的概念出发。 解析: 元电荷实际上是指电荷量,数值是1.6×10-19C,不要误认为元电荷是指具体的电荷,元电荷是电荷量值,没有正负电性的区别,宏观上所有带电体的电荷量只是元电荷的整数倍,元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的,测量精度相当高。 答案: BCD 总结升华: 注意理解元电荷的概念,不要误认为元电荷是指具体的电荷。 2、关于点电荷的下列说法中错误的是: ( ) A、真正的点电荷是不存在的 B、点电荷是一种理想模型 C、足够小(如体积小于1mm3)的电荷,就是点电荷 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问题的影响是否可忽略不计 思路点拨: 此题考查点电荷的概念,要注意到它是一个理想化的模型。 解析: 点电荷为理想模型,实际并不存在,但是当实际带电体的大小远小于它们间的距离时,可把它们作为点电荷处理,与带电体本身绝对大小无关。 因此C答案是错误的。 答案: C 总结升华: 一定要注意点电荷是一个理想化的模型并理解实际中可作为点电荷来处理问题的条件。 类型二一——对静电感应的理解 3、如图所示,Q是一个绝缘金属导体,把一个带正电的绝缘金属球P移近Q,由于静电感应,A端出现的感应电荷量大小为qA,B端为qB,同下列结论中正确的是: ( ) A、导体Q上,qA>qB B、导体Q上,qA=qB C、用手触一下Q的A端,拿走P后Q带正电 D、用手触一下Q的B端,拿走P后Q带负电 解析: 因为P带正电,所以Q上的A端出现负电荷,受P的吸引;而在B端出现正电荷,受P的排斥。 不管用手接触Q的哪一处都是大地上的负电荷与Q上的正电荷中和,使Q带负电,用手接触导体的过程是一个接地过程,导体接地时都是远端(离带电体较远的一端)的电荷入地。 静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程,由此可知qA=qB。 答案: BD 总结升华: 静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程,导体近端感应出异种电荷,远端感应出同种电荷。 举一反三 【变式】如图,带正电的小球A靠近不带电的金属导体B,由于静电感应,导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,下列说法正确的是: ( ) A、用手摸一下B的左端,B将带正电 B、用手摸一下B的右端,B将带正电 C、用手摸一下B的中部,B将不带电 D、用手摸一下B的任何部分,B都将带负电 解析: 用手摸一下B时,B和地球连成一个导体,无论用手摸一下B的哪一部分,B都是该组合导体中靠近带正电小球A的一端,因此在连接瞬间B将带上负电。 在不动A的情况下,松开手后,负电将保留在B上。 故选D。 答案: D 类型三一——关于库仑定律的理解和应用 4、对于库仑定律,下面说法正确的是( ) A、库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力 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 思路点拨: 此题考查库仑定律的理解。 解析: 由库仑定律的适用条件知,A正确;两个小球若距离非常近则不能看作点电荷,库仑定律不成立,B错误;点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力,符合牛顿第三定律,故大小一定相等,C正确; 选项D项中两金属球不能看作点电荷,它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关,而且与电性有关,若带同种电荷,则在斥力作用下。 电荷分布如图(a)所示,若带异种电荷,则在引力作用下电荷分布如图(b)所示,显然带异种电荷相互作用力大,故D错误。 答案: AC 总结升华: 对于库仑定律的要注意它的适用条件,并理解库仑力和力学中所学的力一样,同样遵循力学规律。 举一反三 【变式】两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r,它们带有等量同种电荷q时,相互间的库仑力为F1;若距离不变,它们带有等量异种电荷q时,库仑力为F2,则两力的大小关系为: ( ) A、F1>F2 B、F1<F2 C、F1=F2 D、无法确定 解析: 两个体积不能忽略的金属球带有同种电荷时,由于同种电荷互相排斥,金属球上的电荷分布不是均匀的,而是远离的一侧电荷分布较密集;而当金属球带有异种电荷时,由于异种电荷互相吸引,金属球上的电荷情况是靠近的一侧电荷分布较密集,显然,这时两球间的静电力较前者大一些。 所以本题正确答案为B。 答案: B 5、试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。 已知电子的质量m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg,电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C。 解析: 电子和质子间的静电引力和万有引力分别是 总结升华: (1)这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列公式,化简之后,再求解。 (2)可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是: 首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力;其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计。 6、真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B(A、B可看作点电荷),分别固定在两处,二球间静电力为F。 用一个不带电的同样小球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B球间的静电力应为______F。 若再使A、B球距离增大一倍,则它们的静电力为______F。 思路点拨: 此题考察的电荷间的相互作用力的变化,考虑用库仑定律来求解。 解析: 设A、B两球带电量分别为q、-q,相距为r,则库仑力F=kq2/r2,为引力。 球C接触A后,A、C球电量平分均为q/2(平均分配); 再用C接触B时,电量先中和后平分,带电量均为-q/4(先中和后平均分配); 移去C,A、B间库仑力F'=kq2/8r2=F/8,为引力。 当A、B球间距离变为2r时库仑力F"=F/32为引力。 总结升华: ①完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电量平均分配,异种电荷先中和后平分。 ②F与r及q1、q2的关系是,F与r2成反比,而不是与r成反比;F正比于q1q2的乘积。 这一点与万有引力相似,因此我们在学习时可以把以前掌握的万有引力定律规律应用到这里来。 举一反三 【变式】有三个完全一样的金属小球A、B、C,A带电荷量为7Q,B带电荷量为-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,则A、B球间的作用力变为原来的多少倍? 解析: 开始时A、B两球间的作用力 ① 当A、C两球接触时,两球均带电 当B、C两球接触时,两球均带电 故后来A、B两球间的作用力 ② 由①②两式知(倍)。 类型四——同一直线上三个点电荷的平衡问题 7、真空中有两个点电荷,分别带电量q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C,它们固定于相距15cm的a、b点上。 现引入点电荷q3放在ab连线上并静止不动,求q3所处的位置? 思路点拨: 要q3平衡,则要q1对q3的库仑力F13与q2对q3的库仑力F23等大反向。 解析: q1=5×10-3C,q2=-2×10-2C为异种电荷,要q3平衡,则要q1对q3的库仑力F13与q2对q3的库仑力F23等大反向,由图可知q3必在q1、q2连线的左侧或右侧延长线上。 要F13=F23,因为q1<q2,故q3到q1的距离应较小,所以q3应在q1、q2连线的左侧。 设q3距q1距离为x,应有: …… (1) 解得: x=d=15cm 讨论1: 对q3的电性和电荷量大小有何要求? 由方程式 (1)分析可知: 对q3的电性和电荷量大小均无要求。 讨论2: 如果q1、q2为同种电荷,结果怎样? q1、q2为同种电荷,要q3平衡,则要q1对q3的库仑力与F13与q2对q3的库仑力F23仍需等大相反,由图可知q3必在q1、q2连线之间。 同样因为q1<q2,故q3到q1的距离应较小些。 结论: 要q3平衡 (1)q1、q2为同种电荷,q3应在q1、q2连结之间且靠近电荷量小的 (2)q1、q2为异种电荷,q3应在q1、q2连线延长线上且靠近电荷量小的一侧对q3的电性和电荷量大小均无要求。 讨论3: 若q1、q2不固定,要求q1、q2、q3均处于平衡状态。 对q3受力分析可得到其放置的位置仍符合上述结论,再对q1或q2进行受力分析,可得出对q3的要求。 题中对q1受力分析可得q3为负电荷,电荷量大小由方程: …… (2) 解得: q3=-2×10-2C 总结升华: 三个自由电荷平衡的特点是: 三点共线,两大夹小,两同夹异,近小远大。 (三个点电荷电量间的关系是,同学可以自己证明)。 举一反三 【变式1】如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电+Q,B带电-9Q。 现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问: C应带什么性质的电? 应放于何处? 所带电量为多少? 思路点拨: 由于C的带电正负不知,可采用假设法,再根据物体的平衡条件来分析。 解析: 电荷只有两种,先分析C带正电,放于任何地方三者都不能平衡,∴C只能带负电,并且只能放在二者连线的延长线上,靠近A。 设C距离A间距为x,带电量为C。 由题意可知,A、B、C均处于平衡,则三者所受合力为零。 对C: FAC=FBC 解得: x=0.2m 对A: FAC=FAB 。 ∴C应带负电,带电量为,应放于BA延长线上距A点0.2m处。 【变式2】如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷。 已知q1与q2之间的距离为,q2与q3之间的距离为,且每个电荷都处于平衡状态。 (1)如果q2为正电荷,则q1为________电荷,q3为________电荷。 (2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是________∶________∶________。 解析: 对q2,只要q1、q3是同性电荷就可以使其处于平衡状态,但q1、q3是正电荷时,q1、q3不能平衡,故q1、q3应带负电荷。 q2受力平衡,故有: 同理,对q1: 由以上方程解得: q1∶q2∶q3=∶1∶ 类型五——涉及库仑力的力学综合问题 8、如图所示,三个可视为质点的金属小球A、B、C处于静止状态,它们的质量都是m,带电量都是q,连接小球的绝缘细线长度都是,静电力恒量为k,重力加速度为g,则连结B、C细线张力为多少? 连结A、B的细线张力为多少? 思路点拨: 本题考察的是库仑定律与质点的平衡相结合的问题,其求解思路仍是力学中常用的规律和方法,可考虑采用隔离法或整体法选取研究对象。 解析: A、B、C作为整体受力分析可知: FOA=3mg 隔离C,受力分析可得: FBC=mg+=mg+ 隔离A,受力分析可得: +FOA=mg+FAB 所以: FAB=2mg+ 总结升华: 遇到连接体问题,要恰当选取“整体法”和“隔离法”进行分析,一般是“先整体后隔离”。 举一反三 【变式1】如图所示,光滑绝缘水平面上固定着三个带电小球,它们的质量均为m,间距均为r,A、B带负电,电量均为-q,现对C球施一个水平恒力F,同时将三个小球放开,若使三个小球间的距离r保持不变。 求: (1)C球带的电量及电性; (2)水平力F的大小。 思路点拨: 此题考查的是力和运动的问题,首先应进行受力分析,然后根据牛顿定律和库仑定律来求解。 解析: (1)对A球受力分析如图所示,A球受到B球库仑斥力和C球库仑力后,产生向右的加速度, 故为引力,C球应带正电。 根据库仑定律得: 又 所以 (2)对A球有: 对A、B、C系统整体: 答案: (1)C带正电,电量2q (2) 总结升华: 考虑电荷之间的相互作用的引力和斥力时,可以采用假设法判断C球的带电性质,注意隔离法和整体法的综合运用。 【变式2】如图所示,a、b为两个固定的带电荷量为+q的点电荷,相距为L,通过其连线中点O作此线段的垂直平分面,在此平面上有一个以O点为圆心,半径为的圆周,其上有一个质量为m、带电荷量为-q的点电荷c做匀速圆周运动,求c的速率。 解析: c受力如图所示,由于c到O点距离, 所以△abc是等边三角形 a、b对c作用力, 合力 由牛顿第二定律得 即 解得: 答案: 总结升华: 此题为库仑定律与圆周运动的结合。 分析的关键是选好研究对象,进行受力分析,找出向心力。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 库仑定律
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)