高中物理 1.2库仑定律同步练习 新人教版选修31.doc

2库仑定律a组1.两个点电荷相距为d,相互作用力大小为f;保持两个点电荷电荷量不变,改变它们之间的距离,使相互作用力大小变为4f,则两点电荷之间的距离应变为()a.4db.2dc.d.答案:c2.如图所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定()a.两球都带正电b.两球都带负电c.大球受到的静电力大于小球受到的静电力d.两球受到的静电力大小相等解析:由题图可知,两带电球相互排斥,说明两球一定带有同号电荷,但不能确定是正电荷,还是负电荷,故选项a、b错误;两带电球间的静电力具有一般力的共性,符合牛顿第三定律,故选项c错误,选项d正确。答案:d3.两个分别带有电荷量为-q和+3q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r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,则两球间库仑力的大小为()a.fb.fc.fd.12f解析:本题考查库仑定律及带电体电荷量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为f=k,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电荷量先中和后均分,所以两球分开后各自电荷量为+q,距离又变为原来的,库仑力为f=k,所以两球间库仑力的大小为f,选项c正确。答案:c4.如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和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,加速度变大解析:根据同种电荷相斥,每个小球在库仑斥力的作用下运动,由于力的方向与运动方向相同,均做加速直线运动,速度变大;再由库仑定律公式f=k知随着距离的增大,两小球间的库仑斥力减小,加速度减小,所以只有选项c正确。答案:c5.(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()a.若m1m2,则12b.若m1=m2,则1=2c.若m12d.若q1q2,则1=2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ftsin 1=f斥ftcos 1=m1g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,故选项b、c正确。答案:bc6.如图所示,有三个点电荷a、b、c位于一个等边三角形的三个顶点上,已知a、b都带正电荷,a所受b、c两个电荷的静电力的合力如图中fa所示,那么可以判定点电荷c所带电荷的电性为()a.一定带正电b.一定带负电c.可能带正电,也可能带负电d.无法判断解析:因a、b都带正电,所以库仑力表现为斥力,即b对a的作用力沿ba的延长线方向,而不论c带正电还是带负电,a和c的作用力方向都必须在a、c连线上,由平行四边形定则知,合力必定为两个分力的对角线,所以a和c之间必为引力,所以c带负电,选项b正确。答案:b7.如图所示,悬挂在o点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个所带电荷量不变的小球a。在两次实验中,均缓慢移动另一带同号电荷的小球b,当b到达悬点o的正下方并与a在同一水平线上,a处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为。若两次实验中b的电荷量分别为q1和q2,分别为30和45,则为()a.2b.3c.2d.3解析:设细线长为l,a和b处在同一水平线上,以a为研究对象,小球a受到重力、库仑力f和绳子的拉力ft三个力的作用。a处于平衡状态,则库仑力f=mgtan 。当1=30时,有=mgtan 30,r1=lsin 30;当2=45时,有k=mgtan 45,r2=lsin 45,联立得=2。答案:c8.有a、b两带电小球,a固定不动,b的质量为m。在库仑力作用下,b由静止开始运动。已知初始时,a、b间的距离为d,b的加速度为a。经过一段时间后,b的加速度变为,此时,a、b间的距离应为多少?解析:如图所示,设a、b带的电荷量分别为q1、q2b的加速度为时,a、b间的距离为x由库仑定律和牛顿第二定律可得=ma=m联立求得x=2d。答案:2db组1.(多选)对于库仑定律,下面说法正确的是()a.凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用公式f=kb.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,它们之间的库仑力大小一定相等d.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所带的电荷量解析:库仑定律适用于真空中的两个点电荷,当两个带电小球离得非常远时,可以看成点电荷来处理,而带电小球离得比较近时,小球上的电荷分布会发生变化,不再均匀分布,库仑定律不再适用。两点电荷间的库仑力是作用力和反作用力,所以选项a、c正确。答案:ac2.(多选)将两个半径极小的带电小球(可视为点电荷)置于一个绝缘的光滑水平面上,从静止开始释放,则下列叙述中正确的是()a.它们的加速度一定在同一直线上,而且方向可能相同b.它们的加速度可能为零c.它们的加速度方向一定相反d.它们的加速度大小之比保持不变解析:两个带电小球之间的静电力是相互作用力,大小相等,方向相反。所以,它们的加速度方向一定相反,由a=知,加速度大小之比始终等于质量之比的倒数,保持不变。若两个小球带同号电荷,两个小球相互排斥,距离增大,静电力减小,加速度越来越小;若两个小球带异号电荷,两个小球相互吸引,距离减小,静电力增大,加速度越来越大。综上,选项c、d正确。答案:cd3.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30 g,则b带的电荷量是多少?(g取10 m/s2)解析:因为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tan 30=,l= cm=10 cm。对b球进行受力分析,如图所示,依据物体平衡条件解得库仑力f=mgtan 30=3010-310 n=0.3 n。依据f=k得f=k解得q=l=1010-2 c=1.010-6 c。答案:1.010-6 c4.两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内,两棒与水平面间均成45角,棒上各穿有一个质量为m、电荷量为q的相同小球,如图所示。现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多远时,小球的速度达到最大值?解析:小球在下滑过程中先加速后减速,当a=0时,速度达到最大值,此时两球相距l。对任一小球,此时所受重力、弹力、库仑力三者的合力为零。f=k=tan 45,解之得l=。答案:5.光滑的绝缘水平面上的带电小球a、b质量分别为m1=2 g,m2=1 g;它们的电荷量相等,q1=q2=10-7 c,a球带正电,b球带负电,现在水平恒力f1向右作用于a球,这时a、b一起向右运动,且保持距离d=0.1 m不变,如图所示,试问:f1多大?它们如何运动?解析:a、b运动时距离保持不变,说明二者速度、加速度均相等,对于