2016-2017学年高中物理 第一章 电场粤教版选修3-1_1

1 第一章 电场 第二节探究静电力 A 级 抓基础 1下列说法中正确的是( ) A点电荷就是体积很小的带电体 B点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 C根据公式 F k ，当 r0 时， F q1q2r2 D静电力常量的数值是由实验得出的 解析：带电体能否看成点电荷取决于所研究的问题，并不是取决于它的实际大小和带 电量的多少当 r0 时，库仑定律已不再适用静电力常 量是由库仑通过扭秤实验测量 得到的 答案：D 2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所示， O 是一个带电 的物体，若把系在丝线上的 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( ) A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：利用控制变量法可知：库仑力的大小与电量 大小以及距离有关 答案：C 3两个半径为 r 的金属小球带同种电荷，带电量分别为 q1和 q2，当两球心相距为 3r 时，相互作用的库仑力大小为( ) A F k B Fk q1q29r2 q1q29r2 2 C Fk D无法确定 q1q29r2 解析：当两球心相距为 3r 时，两球不能看成点电荷，因带同种电荷，导致电量间距大 于 3r，根据库仑定律 F k ，可知，它们相互作用的库仑力大小 Fk ，故 C 正确， q1q2r2 q1q29r2 ABD 错误故选 C. 答案：C 4关于库仑定律的公式 F k ，下列说法中正确的是( ) q1q2r2 A当真空中的两个点 电荷间的距离 r时，它们之间的静电力 F0 B当真空中的两个点电荷间的距离 r0 时，它们之间的静电力 F C当两个点电荷之间的距离 r时，库仑定律的公式就不适用了 D当两个点电荷之间的距离 r0 时，电荷也能看成是点电荷，库仑定律的公式同样 适用 解析：当真空中的两个点电荷的距离 r时，它们之间的静电力 F0，故 A 正确， C 错误当两个点电荷距离趋于 0 时，两电荷不能看成点电荷，此时库仑定律的公式不再 适用故 B 错误，D 错误 答案：A 5如图所示， A、 B 两个点电荷的电量分别为 Q 和 q，放在光滑绝缘水平面上， A、 B 之间用绝缘的轻弹簧连接当系统平衡时，弹簧的伸长量为 x0，若弹簧发生的均是弹 性形变，则( ) A保持 Q 不变，将 q 变为 2q，平衡时弹簧的伸长量等于 2x0 B保持 q 不变，将 Q 变为 2Q，平衡时弹簧的伸长量小于 2x0 C保持 Q 不变，将 q 变为 q，平衡时弹簧的缩短量等于 x0 D保持 q 不变，将 Q 变为 Q ，平衡时弹簧的缩短量小于 x0 解析：设弹簧的劲度系数为 K，原长为 x.当系统平衡时，弹簧的伸长量为 x0，则有： Kx0 k . Qq（ x x0） 2 保持 Q 不变，将 q 变为 2q 时，平衡时有： Kx1 k ， 2Qq（ x x1） 2 由解得： x12x0，故 A 错误；同理可以得到保 持 q 不变，将 Q 变为 2Q，平衡时弹 簧的伸长量小于 2x0，故 B 正确；同 理可以得到保持 Q 不变，将 q 变为 q，平衡时弹簧的 3 缩短量大于 x0，同理可以得到保 持 q 不变，将 Q 变为 Q，平衡时弹簧的缩短量大于 x0， 故 D 错误故选 B. 答案：B 6(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于 Q 点，电子在库仑力作用下，沿以 Q 点为 一个焦点的椭圆轨道运动 M、 N、 P 为椭圆上的三点， P 点离 Q 点最远在从 M 点经 P 点到 达 N 点的过程中，电子的( ) A库仑力大小不变 B库仑力先减小后增大 C速率先增大后减小 D速率先减小后增大 解析：电子从 M 点经 P 点到达 N 点的过程中，电子先远离正电荷后靠近正电荷，根据 库仑定律 F k ，电子受到库仑引力先减小后增大，故 A 错误 B 正确；电子从 M 点经 P q1q2r2 到达 N 点的过程中，电子先远离正电荷后靠近正电荷，电子只受库仑引力作用，库仑力先 做负功后做正功，故动能先减小后增大，则速率先减小后增大，故 C 错误，D 正确 答案：BD B 级 提能力 7(多选)一根套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球 A 通过绝缘细线系在细环上， 另一带正电的小球 B 固定在绝缘支架上， A 球处于平衡状态，如图所示现将 B 球稍向右 移动，当 A 小球再次平衡(该过程 A、 B 两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位 置，下列说法正确的是( ) A细线对带电小球 A 的拉力变大 B细线对细环的拉力保持不变 C细环所受的摩擦力变大 D粗糙杆对细环 的支持力变大 解析：A、B 项以小球 A 为研究对象，分析受力情况：重力 mg、细线的拉力 T 和电场力 F，根据平衡条件得： T ， F 增大时， T 变大故 B 错误，A 正确；C、D 项以（ mg） 2 F2 小球和环整体为研究对象，分析受力如右图：总重力 G、杆对细环的支持力 N 和摩擦力 f， 电场力 F，根据平衡条件得： N G， f F. 4 当电场稍加大时，小球所受的电场力 F 增大，杆对细环的支持力保持不变，细环所受 的摩擦力变大，故 C 正确、D 错误 答案：AC 8(多选)如图所示为半径相同的两个金属小球， A、 B 带有电量相等的电荷，相隔一 定距离，两球之间的相互作用力大小是 F，今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后 与 A、 B 两球接触后移开这时， A、 B 两球之间的相互作用力的大小是( A、 B 两球均可看成 点电荷)( ) A. B. F8 F4 C. D. 3F8 3F4 解析：第一种情况，当两球带等量异种电荷时有：假设 A 带电量为 Q， B 带电量为 Q，两球之间的相互吸引力的大小是： F k .第三个不带电的金属小球 C 与 A 接触后， QQr2 A 和 C 的电量都为： ， C 与 B 接触时先中和再平分，则 C、 B 分开后电量均为： ，这时， Q2 Q4 A、 B 两球之间的相互作用力的大小： F k ，故 A 正确；同理当两球带有同种 Q2Q4 r2 F8 电荷时，有： F ，故 C 正确，BD 错误故选 AC. 3F8 答案：AC 9(多选)某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀 速圆周运动，那么电子运动( ) A半径越大，加速度越小 B半径越小，周期越大 C半径越大，角速度越小 D半径越小，线速度越大 解析：根据原子核对电子的库仑力提供向心力，由牛顿第二定律得： k ma m m 2r m ， e2r2 4 2rT2 v2r 5 得 a k ； T ； ； v . e2mr2 m4 2r3ke2 ke2mr3 ke2mr 半径越大，加速度越小，故 A 正确；半径越小，周期越小，故 B 错误；半径越大，角 速度越小，故 C 正确；半径越小，线速度越大，故 D 正确 答案：ACD 10如图所示，三个点电荷 q1、 q2、 q3固定在一直线上， q2与 q3间距离为 q1与 q2间 距离的 2 倍，每个电荷所受静电 力的合力均为零，由此可以判定，三 个电荷的电荷量之比 为( ) A(9)4(36) B9436 C(3)2(6) D326 解析：分别取三个点电荷为研究对象，由于三个点电荷只在静电力(库仑力)作用下保 持平衡，所以这三个点电荷不可能是同种电荷，这样可排除 B、D 选项，正确选项只可能在 A、C 中若选 q2为研究对象，由库仑定律知 ，因而得 q1 q3，即 q34 q1.若 kq2q1r2 kq2q3（ 2r） 2 14 以 q1为研究对象， k k 得 q2 q3， q1 q2，由于三个电荷平衡， q1与 q3为同种 q1q2r2 q1q39r2 19 94 电荷， q1与 q2为异种电荷故选项 A 恰好满足此关系，显然正确选项为 A. 答案：A 11相距为 L 的点电荷 A、 B 带电量分别为4 Q 和 Q，如图所示，今引入第三个点电 荷 C，使三个点电荷都 处于平衡状态，则 C 的电量为_，放置在_ 解析： A、 B、 C 三个电荷要平衡，必须三个电荷的一条直线，外侧二个电荷相互排斥， 中间电荷吸引外侧两个电荷，所以外侧两个电荷距离大，要平衡中间电荷的拉力，必须外 侧电荷电量大，中间电荷电量小，所以 C 必须为正电，在 B 的 右侧 设 C 所在位置与 B 的距离为 r，则 C 所在位置与 A 的距离为 L r，要能处于平衡状态， 所以 A 对 C 的电场力大小等于 B 对 C 的电场力大小，设 C 的电量为 q.则有： k k ，解得： r L. 4Qq（ L r） 2 Qqr2 对点电荷 A，其受力也平衡，则： k k ， 4QQ（ L r） 2 QqL2 解得： q4 Q. 故答案为：4 Q， B 的右侧 L 处 答案：4 Q B 的右侧 L 处 6 12真空中有两个相距 1 m 带电荷量相等的点电荷，它们间的静电力的大小为 3.6104 N，求每个点电荷的电荷量是多少？它是元电荷的多少倍(静电力常量 k9.010 9 Nm2/c2)? 解析：由 F k 得 q210 7 C， q2r2 N 1.2510 12， qe