2022年高二物理 第13单元45分钟过关检测(训练21 电荷 库仑定律)(有解析) 大纲人教版第二册

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资源描述
2022年高二物理 第13单元45分钟过关检测(训练21 电荷 库仑定律)(有解析) 大纲人教版第二册基础巩固站起来,拿得到!1.电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时相互作用力为F,则( )A.如果q1、q2恒定,当距离变为r/2时作用力将变为2FB.如果其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时,作用力变为2FC.如果它们的电荷量和距离都加倍时,作用力不变D.如果它们的电荷量都加倍,距离变为r时,作用力变为2F答案:BCD解析:由库仑定律F=k有:q1、q2恒定,r=时F=4F,A错.其中一个电荷的电荷量减半,r=时,F=2F,B对.它们的q和r都加倍时,F=k=F,C对.它们的q加倍而r=r时,F=2F,D对. 2.下列说法中正确的是( )A.只要是体积很小的带电体,就可看作点电荷B.只要是球形带电体就可以看作点电荷C.公式F=k只适用于计算真空中点电荷间的库仑力D.由公式F=k可知,r0时,F 答案:C解析:点电荷是个理想化的模型,实际带电体能否看作点电荷不是看带电体的大小,也不是看它的形状,而是要看带电体的大小和形状对相互作用力的影响的大小.如果带电体自身的大小相对于它们之间的距离来说足够小,乃至它们的大小和形状对相互作用力的影响小得可以忽略不计,那么这样的带电体就可以看成点电荷.库仑定律表达式F=k只适用于计算真空中的点电荷间的库仑力,当两带电体无限靠近,即r0时,带电体就不能看成点电荷了,当然也就不能用库仑定律公式来计算. 由以上分析可知,体积很小的带电体,如果它们之间的距离很近,就不能看作点电荷;球形带电体间的距离很近时,也不能看作点电荷,r0时,带电体不能看作点电荷,公式F=k不适用,因此正确选项为C.3.如图所示,两根细线挂着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线中的拉力分别为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,TBTB B.TA=TA,TBTBC.TATB D.TATA,TBTB答案:A解析:A、B带电前:选A、B整体为研究对象:TA=2mg,选B为研究对象:TB=mg.A、B带电后:选A、B整体为研究对象:TA=2mg(下段绳对A、B的拉力及A、B之间库仑力为系统内力) 选B为研究对象:TB=mg+F库故选A.Z_xx_k4.绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球a,a的表面镀有铝膜,在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时,a、b都不带电,如图所示.现使a、b分别带正、负电,则( )A.b将吸引a,吸引后不放开B.b先吸引a,接触后又把a排斥开C.a、b之间不发生相互作用 D.b立即把a排斥开答案:B 解析:因a带正电,b带负电,异种电荷相互吸引,轻质小球将向b靠拢并与b接触;当小球a与b接触后,将对两球所带的电荷进行重新分配,结果两球带同种电荷(正电或负电),因此两球将会被排斥开.若a、b原带电荷量相等,则a、b接触后中和而都不带电,a、b自由分开.5.两个完全相同的金属小球,所带电荷量之比为35,当它们相距为R(R远大于小球半径r)时,相互作用力大小为F.现让两球接触一下,然后放到相距为2R的两点,这时两球相互作用力大小可能是( )A.F B.F C.F D.F答案:AD解析:设q1q2=35,则有q1=3q,q2=5q未接触前,由库仑定律有:F=k接触后:若两球原来带同种电荷,两相同金属球电荷平均分配,有:q1=q2=4q此时库仑力F=k=k=F若两球原来带异种电荷,两相同金属球先中和再平均分配电荷,有:q1=q2=q此时库仑力F=k=k=.6.如图所示,在一条直线的A、B、C三点上分别放置QA=+310-9 C,QB=-410-9 C,QC=+310-9 C的点电荷.试求作用在A电荷上的作用力.答案:9.910-4 N解析:力的大小等于9.910-4 N,力的方向由A指向C.研究A点电荷,分析A受到B、C电荷的静电力,如图所示,根据库仑定律:FBA= N=1.0810-3 NFCA= N=9.010-5 N规定沿这条直线由A指向C为正方向,则A点电荷受到的合力大小为FA=FBA-FCA=1.0810-3-9.010-5 N=9.910-4 N.所以A点电荷受到的合力方向为由A指向C.7.如图所示,真空中有两个点电荷,它们带电荷量分别是qA=410-8 C和qB=-910-8 C,两电荷A、B间的距离为r.今有第三个点电荷qC,放入A、B所形成的电场中,A、B仍静止且距离r保持不变,若A、B、C之间仅有电场力作用,则qC应为_电荷,放在_处,带电荷量qC=_. 答案:负 A电荷外侧距A2r 310-7 C解析:依题意qC应带负电荷,放在带电荷量较小的A电荷的外侧,设距A为x处,如题图所示.由库仑定律有:k=k=k=解得:qC=3.610-7 C,x=2r.能力提升踮起脚,抓得住!8.如图,两个带电金属小球中心距离为r,带电荷量均为Q,则对于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是( )A.若是同种电荷FkC.若是同种电荷Fk D.若是同种电荷F=kZ|xx|k答案:AB解析:当带电体之间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用库仑定律.在该题中,若两个带电体的电荷量全部集中在球心上,则有:F=k,由题图可知两个带电体不能看作点电荷,显然Fk.若两个带电体带有等量的异种电荷,由于异种电荷的相互吸引,使电荷分布在两球较靠近的球面处,如左下图所示,这样这两部分电荷的距离小于r,所以有Fk.同理若两球带有同种电荷,由于同种电荷相互排斥,使电荷分布在两球较远离的球面处,如右下图所示,则有Fk. 9.如图所示,两个质量相等带电荷量分别为q1、q2的小球,用长为L的两根细绳悬挂在同一点,静止时两悬线和竖直方向夹角均为30.现要使两夹角都增大到60,可行的办法是( )A.两悬线长度都减小L/3B.任一小球带电荷量增大到原来的9倍C.任一小球质量减小到原来的1/9D.两个小球的质量都减小到原来的1/3答案:B解析:两球各自受力平衡,当夹角为60时F库=mgtan60=mg,当夹角为30时F库=mg.由F库=k知B项正确.10.一个单摆的摆球带有正电荷,其摆长为L,周期为T.现将一个带负电的小球放在单摆的悬点,设单摆的周期变为T,则( )A.TTC.T=T D.无法确定答案:C 解析:根据单摆(5)周期公式T=2,知T只与l、g有关.题中悬点有负电荷,绳子的张力T减小,回复力表达式F=mgsin与悬点没有负电小球时相同,即l、g没变,故T=T,选C.11.如图所示,在光滑绝缘的水平面上固定着等质量的a、b、c三个带电小球,且三球共线.如果只释放a,其初始加速度为1 m/s2,方向向左.若只释放c,其初始加速度为3 m/s2,方向向右.现如果只释放b,其初始加速度应为( )A.2 m/s2,方向向左B.1 m/s2,方向向左C.2 m/s2,方向向右 D.1 m/s2,方向向右答案:A解析:依题意,只释放a时,Fba+Fca=ma1Z&xx&k只释放b时,Fcb+Fab=ma2只释放c时,Fac+Fbc=ma3由牛顿第三定律,三式相加有:0=ma1+ma2+ma3,取向右为正方向有:a2=-2 m/s2,故选A.拓展应用跳一跳,够得着! 12.两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m1和m2,带电荷量分别为q1和q2,用绝缘轻细线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角1和2,且两球处于同一水平线上,如图所示.若1=2,则下述结论正确的是( )Z,xx,kA.q1一定等于q2 B.一定满足=C.m1一定等于m2 D.必须同时满足q1=q2,m1=m2答案:C解析:小球所处状态是静止平衡,用平衡条件求解.小球m1受三个力FT、F、mg作用,以水平和竖直方向建立直角坐标系如图所示,此时只需分解FT.由平衡条件Fx=0,Fy=0得tan1=同理,对m2分析得tan2=因为1=2,所以tan1=tan2,m1=m2.可见,只要m1=m2,不管q1和q2如何,1都等于2.13.A、B、C是三个完全相同、带有绝缘棒的金属小球,已知其中一个带电.如果A球先后与B、C球相接触,A、C球放在距离为r的两位置上,测得它们之间的库仑力为F1;设法使三个球恢复初始状态,然后用C球先后和B、A球相接触,再把A、C球放在距离为r的两位置上,此时两球间的库仑力仅为.由此可以判断原先哪个球带有电荷?答案:C球解析:假定原先A球带有电荷.设电荷量为q,F1=k=,F2=k=4F1所以不可能A球带有电荷.假定原先C球带有电荷,设电荷量为q,因为三个球完全相同,因此,两球接触后,电荷平均分配.F1=k=F2=k=F1所以原先带有电荷的是C球.14.如图所示,质量均为m的三个带电小球A、B、C,放置在光滑的绝缘水平面上,彼此相隔的距离为L(L比球半径r大许多),B球带电荷量为Qb=-3q,A球带电荷量为Qa=6q.若在C上加一个水平向右的恒力F,要使A、B、C三球始终保持L的间距运动,求:(1)F的大小为多少?(2)C球所带电荷量为多少?带何种电荷? 答案:(1)F= (2)8q 正解析:将A、B、C三小球看成一个系统,则三个小球之间的库仑力为系统内力,当C上加一恒力F,并使三球始终保持L的间距运动,则三球的加速度相同,均为,且方向为水平向右.对于B球,由于受A球的库仑引力,且力的方向水平向左,那么受C球的库仑引力必向右,才可能产生向右的加速度,这样C球带正电荷.设C球带电荷量为Qc,则由库仑定律和牛顿第二定律有:对B:k-k=ma 对A:k-k=ma 由联立得:Qc=8q,a=根据牛顿第二定律,有A、B、C三小球构成系统的合外力F=3ma=.
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