2021-2022学年新教材高中物理 第9章 静电场及其应用 2 库仑定律练习（含解析）新人教版必修第三册.docx

1、库仑定律课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.下列说法正确的是()A.点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是不存在的B.点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体C.根据F=kq1q2r2可知,当r0时,FD.用库仑定律计算出的两电荷间的作用力是二者受力的总和答案:A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,看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计;库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,当r0时,F=kq1q2r2不再适用,故A正确。2.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.每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍,电荷

2、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12D.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14答案:A解析:本题通过考查库仑定律的运用,培养科学思维。根据库仑定律F=kq1q2r2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,A正确;同理可求得B、C、D中F均不满足条件,故B、C、D错误。3.两个相同的金属小球(可看成点电荷),带有同种电荷,且电荷量之比为17,在真空中相距为r,二者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力是原来的

3、()A.7B.37C.97D.167答案:D解析:若两球原来带电Q和7Q,接触分开后电荷量均为4Q,根据库仑定律的公式F=kq1q2r2,它们间的库仑力是原来的167,故D正确。4.如图所示,在绝缘光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球。同时从静止释放,则两个小球的速度大小和加速度大小随时间变化的情况是()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,加速度变大答案:C解析:两小球在水平方向上受静电力作用,由静止开始运动,因小球的运动方向与电荷间的静电力方向相同,故小球将一直做加速运动,又由于两小球间距离增大,它们之间的静电力越来越小,故加速度

4、越来越小。5.如图所示,在一条直线上的三点分别放置QA=+310-9 C、QB=-410-9 C、QC=+310-9 C的A、B、C三个点电荷,则作用在点电荷A上的作用力的大小为()A.9.910-4 NB.9.910-3 NC.1.1710-4 ND.2.710-4 N答案:A解析:点电荷A同时受到B和C的库仑力作用,因此作用在A上的力应为两库仑力的合力。可先根据库仑定律分别求出B、C对A的库仑力,再求合力。A受到B、C电荷的库仑力如图所示,根据库仑定律有FBA=kQBQArBA2=9109410-9310-90.012N=1.0810-3NFCA=kQCQArCA2=9109310-931

5、0-90.032N=910-5N规定沿这条直线由A指向C为正方向,则点电荷A受到的合力大小为FA=FBA-FCA=(1.0810-3-910-5)N=9.910-4N。故选项A正确。6.如图所示,一质量为m、电荷量为Q的小球A系在长为l的绝缘轻绳下端,另一电荷量也为Q的小球B位于悬挂点的正下方(A、B均视为点电荷),轻绳与竖直方向成30角,小球A、B静止于同一高度。已知重力加速度为g,静电力常量为k,则两球间的静电力为()A.4kQ2l2B.kQ2l2C.mgD.3mg答案:A解析:本题计算A、B两球间的静电力,可以从两个方面考虑,一是根据库仑定律计算,二是根据平衡条件计算。A、B两球之间的距

6、离r=lsin30=l2,所以根据库仑定律,两球间的静电力为F=kQ2r2=k4Q2l2,故选项A正确,选项B错误。由于A球处于静止状态,分析A球受力,如图所示,由共点力平衡得FTcos30=mg,FTsin30=F,解得F=mgtan30=33mg,故选项C、D错误。7.如图所示,把质量为0.2 g的带电小球A用丝线吊起,若将电荷量为+410-8 C的小球B靠近它,当两小球在同一高度且相距3 cm 时,丝线与竖直方向夹角为45。g取10 m/s2。(1)此时小球B受到的库仑力F的大小为多少?(2)小球A带何种电荷?(3)小球A所带电荷量大小是多少?答案:(1)210-3 N(2)负电荷(3)

7、510-9 C解析:(1)根据题给条件,可知小球A处于平衡状态,分析小球A受力情况如图所示。则F=mgtan45=0.210-3101N=210-3N,小球B受到的库仑力与小球A受到的库仑力为作用力和反作用力,所以小球B受到的库仑力大小为210-3N。(2)小球A与小球B相互吸引,小球B带正电荷,故小球A带负电荷。(3)题中小球A、B都可视为点电荷,它们之间的作用力大小F=kqAqBr2=mgtan45,所以qA=210-3(310-2)29.0109410-8C=510-9C。选考奠基素养提升1.A、B两个带电小球的质量分别为m1、m2,所带电荷量分别为q1、q2。如图所示,当A、B两小球静

8、止时,两悬线与竖直方向的夹角分别为1、2,且两小球恰好处于同一水平面上。下列判断正确的是()A.若q1=q2,则1=2B.若q12C.若m1=m2,则1=2D.若m1m2,则114x1D.x214x1答案:C解析:本题考查应用库仑定律和胡克定律综合分析问题,培养科学探究能力。由题意知,漏电前、后两球最终均受力平衡,于是有k0x1=kq2(l0+x1)2,k0x2=14kq2(l0+x2)2,则x1x2=4(l0+x2)2(l0+x1)2,因为l0+x2l0+x1,所以x1x24,故C正确。5.在边长为a的正方形的每个顶点上都放置一个电荷量为q的同种点电荷,如果保持它们的位置不变,每个点电荷受到

9、的其他三个点电荷的静电力的合力是多大?答案:(22+1)kq22a2解析:对角线上的点电荷之间的库仑斥力为F1=kq2(2a)2,同一边上两个点电荷之间的库仑斥力大小均为F2=F3=kq2a2,根据力的合成法则,每个点电荷所受的静电力的合力大小为F=kq2(2a)2+2kq2a2cos45=(22+1)kq22a2。6.如图所示,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静止于光滑绝缘的倾角为30的斜面上且恰与A等高,若B的质量为303 g,g取10 m/s2,则B的电荷量是多少?答案:1.010-6 C解析:B静止于光滑绝缘的倾角为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tan30=hl,l=htan30=1033cm=103cm对B进行受力分析,如图所示,依据物体平衡条件解得库仑力F=mgtan30=30310-31033N=0.3N。依据F=kq1q2r2得F=kq2l2。解得q=Fl2k=0.39109(10310-2)2C=1.010-6C。