2012高二物理课件 1.2 库仑定律 3（人教版选修3-1）.ppt

课课 堂堂 作作 业业 课课 后后 作作 业业 1.2 库仑定律库仑定律 一、选择题一、选择题(85，共，共 40 分分)1下列关于点电荷的说法，正确的是下列关于点电荷的说法，正确的是()A只有体积很大的带电体才能看成点电荷只有体积很大的带电体才能看成点电荷 B体积很大的带电体一定不能看成点电荷体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C一切带电体一切带电体都能看成点电荷都能看成点电荷 D当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力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的影响可以忽略时，这两个带电体才可以看成点电荷 解析：解析：带电体能否被看成点电荷，与体积大小无关当带带电体能否被看成点电荷，与体积大小无关当带电体的大小及形状对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体的大小及形状对相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成点电荷例如，两带电球体半径均为电体就可以看成点电荷例如，两带电球体半径均为 a，若将，若将它们放在球心相距它们放在球心相距 3a 的位置时，它们不能看成点电荷；若将它的位置时，它们不能看成点电荷；若将它们放在相距们放在相距 100a 的位置时，因为它们的大小和形状对相互作用的位置时，因为它们的大小和形状对相互作用力的影响非常小，小到可以忽略的程度，故此时两带电球体可力的影响非常小，小到可以忽略的程度，故此时两带电球体可以看成点电荷以看成点电荷 答案：答案：D 2两个半径均为两个半径均为 r 的金属球放在绝缘支架上，两球的金属球放在绝缘支架上，两球面最近面最近距离为距离为 r，带等量异种电荷，电荷量为，带等量异种电荷，电荷量为 Q.两球之间的静电力为两球之间的静电力为下列选项中的哪一个下列选项中的哪一个()A等于等于 kQ29r2 B大于大于 kQ29r2 C小于小于 kQ29r2 D等于等于 kQ2r2 解析：解析：两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化两球间的距离和球本身的大小差不多，不符合简化为点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，为点电荷的条件，因为库仑定律的公式计算只适用于点电荷，所以不能用公式去计算，我们可以根据电荷间的相互作用的规所以不能用公式去计算，我们可以根据电荷间的相互作用的规律来作一个定性分析由于两带电体带等量异种电荷，电荷间律来作一个定性分析由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在导体球上的分布相互吸引，因此电荷在导体球上的分布不均匀，会向正对的一不均匀，会向正对的一面集中，电荷间的距离就要比面集中，电荷间的距离就要比 3r 小小 根据库仑定律，静电力一定大于根据库仑定律，静电力一定大于 kQ29r2.电荷的吸引不会使电荷全电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为部集中在相距为 r 的两点上，所以说静电力也不等于的两点上，所以说静电力也不等于 kQ2r2.正确正确选项为选项为 B.答案：答案：B 3对于库仑定律，下面说法中正确的是对于库仑定律，下面说法中正确的是()A凡计算两个点电荷的相互作用力，就可以使用公式凡计算两个点电荷的相互作用力，就可以使用公式 FkQ1Q2r2 B两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律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，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它们之间的库仑力大小一定相等 D两两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半 解析：解析：公式公式 FkQ1Q2r2只适用于真空中的两个点电荷，故只适用于真空中的两个点电荷，故 A错当两个带电小球的距离非常近时，已不能视为点电荷，因错当两个带电小球的距离非常近时，已不能视为点电荷，因而不符合应用库仑定律的条件，故而不符合应用库仑定律的条件，故 B 错虽然两个点电荷的电错虽然两个点电荷的电荷量不同，但是它们之间的库仑力是作用力与反作用力，二者荷量不同，但是它们之间的库仑力是作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故大小相等，方向相反，故 C 正确正确 根据库仑定律，当两个点电荷距离不变时，作用力跟它们的电根据库仑定律，当两个点电荷距离不变时，作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，而不是跟某一电荷的电荷量成正比，所以荷量的乘积成正比，而不是跟某一电荷的电荷量成正比，所以它们之间的作用力应变为原来的它们之间的作用力应变为原来的14.答案：答案：C 4两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量Q 和和3Q 的相同金属小球的相同金属小球(均可均可视为点电荷视为点电荷)，固定在相距为，固定在相距为 r 的两处，它们间库仑力的大小为的两处，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两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大，则两球间库仑力的大小为小为()A.112F B.34F C.43F D12F 解析：解析：两带电点电荷间库仑力公式：两带电点电荷间库仑力公式：Fkq1q2r2，故有，故有 F3kQ2r2，两带电小球接触后电荷中和，各自都带上，两带电小球接触后电荷中和，各自都带上Q 的电荷量，的电荷量，故故 FkQ2 r2 24kQ2r2所以所以 F43F，选，选 C.答案：答案：C 5半径为半径为 R 的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带等量同种电荷都带等量同种电荷 Q 时它们之间的库仑力为时它们之间的库仑力为 F1，两球带等量异，两球带等量异种电荷种电荷 Q 与与Q 时库仑力为时库仑力为 F2，则，则()AF1F2 BF1F2 CF1F2 D无法确定无法确定 解析：解析：因为两个金属球较大，相距较近，电荷间的相互作因为两个金属球较大，相距较近，电荷间的相互作用力使电荷分布不均匀，故不能简单地把两球看成点电荷带用力使电荷分布不均匀，故不能简单地把两球看成点电荷带同种电荷时，两球的电荷在距离较远处分布得多一些，带异种同种电荷时，两球的电荷在距离较远处分布得多一些，带异种电荷时，在距离较近处分布得多一些，可见带同种电荷时两球电荷时，在距离较近处分布得多一些，可见带同种电荷时两球电荷中心间距离大于带异种电荷时电荷中心间距离，所以有电荷中心间距离大于带异种电荷时电荷中心间距离，所以有F1F2.答案：答案：B 6如图如图 1 所示，用两根丝线挂着两个质量相同的小球所示，用两根丝线挂着两个质量相同的小球 M、N，此时上、下丝线的弹力分别为，此时上、下丝线的弹力分别为 FM和和 FN，如果使，如果使 M 球带正球带正电，电，N 球带负电，上、下丝线的弹力分别为球带负电，上、下丝线的弹力分别为 FM和和 FN，则，则()AFMFN CFMFM DFNFN 图图 1 解析：解析：设球设球 M、N 的质量均为的质量均为 m.取取 M 和和 N 整体为研究对整体为研究对象，根据平衡条件可知：象，根据平衡条件可知：FMFM2mg 取取 N 为研究对象，为研究对象，M、N 间库仑力为间库仑力为 F，由平衡条件知：，由平衡条件知：M、N 不带电时，不带电时，FNmg，M、N 带电时，带电时，FFNmg 所以所以 FNmgF，即，即 FN0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为 k0的轻质弹簧绝的轻质弹簧绝缘连接当缘连接当 3 个小球处于静止状态时，每根弹簧长度为个小球处于静止状态时，每根弹簧长度为 l.已知已知静电力常量为静电力常量为 k，若，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为长为()图图 3 Al5kq22k0l2 Blkq2k0l2 Cl5kq24k0l2 Dl5kq22k0l2 解析：解析：本题考查库仑定律和胡克定律，意在考查考生对定本题考查库仑定律和胡克定律，意在考查考生对定律的理解和受力分析的能力对最右边的小球受力分析可知，律的理解和受力分析的能力对最右边的小球受力分析可知，小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为 F1kq2 2l 2和和 F2kq2l2，由力的平衡可知弹簧弹力的大小，由力的平衡可知弹簧弹力的大小 FF1F25kq24l2；故弹簧的伸长量为；故弹簧的伸长量为 lFk05kq24k0l2，所以选，所以选 C.答案：答案：C 二、非选择题二、非选择题(9、10 题各题各 10 分，分，11、12 题各题各 20 分，共分，共 60分分)9 在光滑绝缘水平面上有在光滑绝缘水平面上有 A、B 两带电小球，两带电小球，A 固定不动，固定不动，B 的质量为的质量为 m，在库仑力作用下，在库仑力作用下，B 由静止开始运动已知初由静止开始运动已知初始时，始时，A、B 间的距离为间的距离为 d，B 的加速度为的加速度为 a，经过一段时间后，经过一段时间后，B 的加速度变为的加速度变为a4，此时，此时 A、B 间的距离应为间的距离应为_ 解析：解析：根据牛顿第二定律，根据牛顿第二定律，B 小球的加速度与其受到的库小球的加速度与其受到的库仑力成正比，而库仑力又与仑力成正比，而库仑力又与 A、B 两球间距离的平方成反比，两球间距离的平方成反比，即即 aF1r2，aa4r2ABd2，解得，解得 rAB2d.答案：答案：2d 10如图如图 4 所示，一个半径为所示，一个半径为 R 的绝缘球壳上带有电荷量的绝缘球壳上带有电荷量为为 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，另有一个电荷量为电荷量为 q 的正点电荷固定在球心的正点电荷固定在球心 O 处，由于对称性，点电荷处，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所受静电力为零 现在球壳上挖去一个半径为 r(rR)的小圆孔的小圆孔(球壳上的电荷量仍为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，则此时球心处的点电荷所受的静电力的大小为力的大小为_，方向为，方向为_ 图图 4 解析：解析：根据对称性，和小圆孔对称处的另一侧等大面积上根据对称性，和小圆孔对称处的另一侧等大面积上电荷电荷 q与点电荷与点电荷 q 的静电力就是所求的题目答案，的静电力就是所求的题目答案，qQ4R2r2Qr24R2，根据库仑定律，根据库仑定律 FkqqR2kqQr24R4，方向指向缺口处，方向指向缺口处 答案：答案：kQqr24R4 指向缺口处指向缺口处 11长为长为 L 的绝缘细线下系一带正电的小球，其带电荷量的绝缘细线下系一带正电的小球，其带电荷量为为 Q，悬于，悬于 O 点，如图点，如图 5 所示，当在所示，当在 O 点另外固定一个正电荷点另外固定一个正电荷时，如果球静止在时，如果球静止在 A 处，则细线拉力是重力处，则细线拉力是重力 mg 的两倍现将的两倍现将球拉至图中球拉至图中 B 处处(60)，放开球让它摆动，问：，放开球让它摆动，问：(1)固定在固定在 O 处的正电荷的带电荷量为多少？处的正电荷的带电荷量为多少？(2)摆球回到摆球回到 A 处时悬线拉力为多大？处时悬线拉力为多大？图图 5 解析：解析：(1)球静止在球静止在 A 处时受三个力作用：重力处时受三个力作用：重力 mg、静电、静电力力 F 和细线拉力和细线拉力 F拉拉，由受力平衡和库仑定律列式：，由受力平衡和库仑定律列式：F拉拉Fmg，FkQqL2，F拉拉2mg，三式联立解得：，三式联立解得：qmgL2kQ(2)摆回的过程只有重力做功，所以机械能守恒，令最低点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：重力势能等于零，列如下方程：mgL(1cos60)12mv2，F拉拉mgFmv2L 由由(1)知静电力知静电力 Fmg 解上述三个方程得：解上述三个方程得：F拉拉3mg.答案：答案：(1)qmgL2k