2016-2017学年高中物理第1章静电场第2节静电力库仑定律学业分层测评鲁科版选修

静电力 库仑定律(建议用时：45分钟)学业达标1(多选)在库仑扭秤实验中，对于库仑力的研究，用到了下述哪些思想方法()A均分思想B放大法C控制变量法D补偿法【解析】在研究F与q、r的关系时，用到了控制变量法；为了改变点电荷的电荷量，用到了电荷量均分的思想，把带电小球的电荷量q分为，为了比较力的大小，通过改变悬丝扭转的角度可以使较小的力得到放大，所以正确选项为A、B、C.【答案】ABC2(多选)关于点电荷的下列说法中正确的是()【导学号：34660012】A真正的点电荷是不存在的B点电荷是一种理想化模型C足够小的电荷就是点电荷D球形带电体都可以看作点电荷【解析】点电荷是一种理想化模型，带电体的形状和大小，对研究结果的影响可以忽略时，才可将带电体看作点电荷，并不是由带电体的带电量大小或形状完全决定的，故A、B正确，C、D错误【答案】AB3用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素，如图126所示，O是一个带电的物体，若把丝线和带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来，若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示，则以下对该实验现象的判断正确的是()图126A保持Q、q不变，增大d，则变大，说明F与d有关B保持Q、q不变，减小d，则变大，说明F与d成反比C保持Q、d不变，减小q，则变小，说明F与q有关D保持q、d不变，减小Q，则变小，说明F与Q成正比【解析】保持Q、q不变，根据库仑定律公式F，增大d，库仑力变小，则变小，减小d，库仑力变大，则变大，F与d的二次方成反比，故A、B错误；保持Q、d不变，减小q，则库仑力变小，变小，知F与q有关，故C正确；保持q、d不变，减小Q，则库仑力变小，变小，根据库仑定律公式Fk，知F与两点电荷的乘积成正比，故D错误【答案】C4关于库仑定律，下列说法中正确的是()【导学号：34660013】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Fk，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q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1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【解析】点电荷是实际带电体在一定条件下的理想化模型，只有带电体的大小和形状对电荷的作用力影响很小时，实际带电体才能视为点电荷，故选项A错；当两个“点电荷”之间的距离趋近于零时，这两个“点电荷”已相对变成很大的带电体，不能再视为点电荷，公式Fk已不能用于计算此时的静电力，故选项B错；q1和q2之间的静电力是一对相互作用力，遵从牛顿第三定律，它们的大小相等，故选项C错；库仑定律与万有引力定律的表达式相似，研究和运用的方法也很相似，都是平方反比定律，故选项D对【答案】D5如图127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()图127AF1BF2CF3DF4【解析】据同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引，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，因此Fb大于Fa，Fb与Fa的合力只能为F2，故选项B正确【答案】B6人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h处，恰处于悬浮状态现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处，无初速释放，则此带电粉尘将()A向星球地心方向下落B飞向太空C仍在那里悬浮D沿星球自转的线速度方向飞出【解析】均匀带电的星球可视为点电荷粉尘原来能悬浮，说明它所受的库仑力与万有引力相平衡，即G，可以看出，r增大，等式仍然成立，故选C.【答案】C7(多选)如图128所示，两根丝线挂着两个质量相同的小球A、B，此时上、下丝线所受的力分别为TA和TB.如果使A带正电荷，使B带负电荷，上、下丝线所受的力分别为TA、TB，则()【导学号：34660014】图128ATATABTATACTATADTBTB【解析】以A、B两球组成的整体为研究对象，无论是小球带电还是小球不带电，分析其受力情况并根据平衡条件可知：上方丝线的拉力大小总是等于下面两球重力的大小以B球为研究对象并分析其受力情况可知，当A、B球不带电时：TBmBg；当A、B球带异种电荷时：TBmBgF，F为A、B两球间的库仑力故选项A、D正确【答案】AD8有三个完全一样的球A、B、C，A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为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】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Fk据电荷均分原理可知，当A、C两球接触时，两球均带电Q当B、C两球接触时，两球均带电(QQ)Q故后来A、B两球间的作用力FkF.【答案】能力提升9(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，两丝线张开一定的角度1、2，如图129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()图129A若m1m2，则12B若m1m2，则12C若m1m2，则12D若q1q2，则12【解析】以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示由共点力平衡得FT sin 1F斥FT cos 1m1g由得tan 1，同理tan 2，因为不论q1、q2大小如何，两带电小球所受库仑力属于作用力与反作用力，大小永远相等，故从tan 知，m大，则tan 小，亦小()，m相等，亦相等，故B、C正确【答案】BC10如图1210所示，在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)若它们恰能处于平衡状态，则这三个小球所带电荷量及电性的关系，可能为下面的()【导学号：34660015】图1210A9q、4q、36qB4q、9q、36qC3q、2q、8qD3q、2q、6q【解析】据三个点电荷平衡规律：两同夹异、两大夹小，可知A、D可能正确再由kkk及rACrABrBC得，其中QA、QB、QC是电荷量的大小，代入可知，只有A正确【答案】A11如图1211所示，A、B是两个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静止于光滑绝缘倾角为30的斜面上且恰与A等高，若B的质量为30 g，则B带电荷量是多少？(取g10 m/s2)图1211【解析】因为B静止于光滑绝缘倾角为30的斜面上且恰与A等高，设A、B之间的水平距离为L.依据题意可得tan 30，L cm10 cm对B进行受力分析，如图所示，依据物体的平衡条件解得库仑力：Fmgtan 303010310 N0.3 N依据Fk得：Fk.解得Q10102 C1.0106 C.【答案】1.0106 C12如图1212所示，真空中A、B两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为0.9 g，分别用两根10 cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板上的同一点，当平衡时B球偏离竖直方向60，A球竖直且与墙壁接触g取10 m/s2，求：【导学号：34660016】图1212(1)每个小球的电荷量；(2)每根细线中的拉力大小【解析】(1)B球在重力、绳的拉力和库仑力作用下平衡，且三力互成120角，受力分析如图甲所示，故Fmg9103 N，r0.1 m，得q1107 C.甲(2)绳子对B球的拉力FB9103 N，A球在墙壁的弹力、重力、绳的拉力和库仑力作用下平衡，受力分析如图乙所示，绳子对A球的拉力FAmgFcos 601.35102 N.乙【答案】(1)1107 C(2)9103 N1.35102 N6