学教科版选修31 1.2库伦定律 作业（5）.docxVIP

2017-2018学年度教科版选修3-1 1.2库伦定律 作业（5）1如图所示，固定在竖直面内的光滑金属细圆环半径为r，圆环的最高点通过长为l的绝缘细线悬挂质量为m、可视为质点的金属小球，已知圆环所带电荷量均匀分布且带电荷量与小球相同，均为q(未知)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，已知静电力常量为k，重力加速度为g，细线对小球的拉力为f(未知)，下列说法正确的是()a. q ，f b. q ，fc. q ，f d. q ，f2如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有ab两个带电小球，a球固定不动，现给b球一个垂直ab连线方向的初速度 ，使b球在水平桌面上运动，b球在水平方向仅受电场力，有关b球运动的速度大小v和加速度大小a，不可能发生的情况是()a. v和a都变小b. v和a都变大c. v和a都不变d. v变小而a变大3如图所示，探究电荷间相互作用力的示意图，图中金属球a带电，置于绝缘支架上，带电小球b悬于绝缘丝线的下端，质量为。当悬在p1点，b球静止时，两带电小球刚好在同一高度，此时绝缘丝线与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（ ）a. a、b间的库仑力为b. a、b间的库仑力为c. 将悬点移到p2，平衡时b低于ad. 将悬点移到p2，平衡时a、b仍在同一高度4物理学是一门实验学科，是以实验为基础的.在物理学的发展过程中，许多重要的物理规律都是由实验发现或由实验验证了的，下列有关物理实验中涉及的思想或方法说法正确的是( ) a. (a)图为探究影响电荷间相互作用力的因素的实验图，该实验利用了等效替代的思想b. (b)图库伦的扭秤实验装置图，该实验利用了微小量放大法的思想c. (c)图为伽利略研究落体运动的规律，在该实验中伽利略通过减小斜面的倾角，直接验证了物体下落的速度与时间成正比d. (d)图为探究求合力的方法的实验装置图，该实验利用了控制变量的思想5两个质量相同的小球用不可伸长的细线连接，置于场强为e的匀强电场中，小球1和小球2均带正电，电量分别为和（），将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示。若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力t为（不计重力及两小球间的库仑力）a. b. c. d. 6如图所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上o点套有一个电荷量为q的小环，在杆的左侧固定一个电荷量为q的点电荷，杆上a、b两点与q正好构成等边三角形，c是ab的中点。使小环从o点无初速度释放，小环通过a点的速率为v。若已知aboal，静电常量为k，重力加速度为g。则a. 在a点，小环所受弹力大小为b. 在c点，小环的动能最大c. 在c点，小环的电势能最大d. 在b点，小环的速率为 7以下涉及物理学史的四个重大发现符合事实的是（ ）a. 楞次发现了电流热效应的规律b. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律c. 焦耳发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕d. 亚里士多德将斜面实验的结论合理外推，证明了自由落体运动是匀变速直线运动8在国际单位制(si)中，力学和电学的基本单位有m(米)、kg(千克)、s(秒)、a(安培)库仑定律中k的单位用上述基本单位可表示为()a. kgm3a2s1 b. kgm3a2s2c. kgm3a2s3 d. kgm3a2s49如图所示，a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中a、b、c三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕o点做半径为r的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分。小球d位于o点正上方h处，且在外力f作用下恰处于静止状态，已知a、b、c三小球的电a. 小球a一定带正电b. 小球b的周期为c. 小球c的加速度大小为d. 外力f竖直向上，大小等于mg10如图所示，两个带电小球a、b分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内，用水平向左的推力f作用于b球，两球在图示位置静止现将b球移动一些，发现a球随之移动少许，两球在虚线位置重新平衡则重新平衡时的情况与移动前相比，下列说法中正确的是a. 推力f变小b. 墙面对a的弹力变大c. 斜面对b的弹力变大d. 两小球之间的距离变大11光滑绝缘的水平地面上有相距为l的点电荷a、b，带电荷量分别为+4q和-q，今引入第三个点电荷c，由静止释放后使三个自由点电荷都处于平衡状态，试求c的电荷量和放置的位置。(必须画出分析图)12如图所示，在真空中有a、b两个带电小球，a被固定，b被一绝缘轻线悬挂于o点当b静止时，a、b在同一水平线上，轻线与竖直方向的夹角为.已知b球质量为m，电荷量为q，a、b球均可视为质点(1)试说明小球b带正电还是带负电；(2)计算小球a在小球b处所激发的电场强度的大小；(3)要使角变大，可以采用什么方法？13如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球b， 静止在图示位置，若固定的带正电小球a 的电荷量为3q，b 球的质 量为m，带电荷量为q，=37，a 和b 在同一条水平线上，整个装置处于真空中， （tan37=0.75）求： (1)a 球受到的库仑力的大小 (2)a、b 两球间的距离14如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度， ， 求：（1）小球所受电场力的大小（2）小球的质量（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1d【解析】由于圆环不能看成点电荷，采用微元法，小球受到的库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为研究对象，进行受力分析，如图所示则，其中，解得设圆环各个点对小球的库仑力的合力为fq，水平方向上有，解得，故d项正确，abc三项错误。2d【解析】abc：若a、b带异种电荷，a、b之间的库仑力为吸引力，当a、b之间的库仑力恰好完全提供向心力，b球绕着a球做匀速圆周运动，此时b球速度的大小和加速度的大小都不变；当a、b之间的库仑力小于需要的向心力，b球做离心运动，速度大小和加速度大小都要减小；当a、b之间的库仑力大于需要的向心力，b球做向心运动，速度大小和加速度大小都要变大。故a、b、c项情况可能发生。d：若a、b带同种电荷，a、b之间的库仑力为排斥力，并且力的方向和速度的方向不在一条直线上，所以b球一定做曲线运动，由于a、b之间的距离越来越大，它们之间的库仑力也就越来越小，所以b球的加速度大小在减小，由于库仑力做正功，速度增大。故d项不可能发生。综上答案为d。3c【解析】当b球处于平衡状态时，刚好与a球在同一水平面上，其受力如图所示，a、b带同种电荷；由力的平行四边形定则可得：f库=mgtan，故ab错误；若把悬点移到p2，由库仑定律可知，距离越远，a、b间的库仑力越小，b球越低，故c正确，d错误。故选c.点睛：本题考查物体的平衡、库仑定律的应用，对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法4b【解析】a：(a)图为探究影响电荷间相互作用力的因素的实验图，该实验利用了控制变量法的思想。故a项错误。b：(b)图是库仑的扭秤实验装置图，法国物理学家库仑利用扭秤实验发现电荷之间的相互作用规律时利用了放大法的思想。故b项正确。c：(c)图为伽利略研究落体运动的规律，伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上的理想化推理。故c项错误。d：(d)图为探究求合力的方法的实验装置图，该实验利用了等效替代法的思想。故d错误。点睛：知道物理学史，知道物理学家的成就和相应研究中的物理方法。5a【解析】对球1、2整体受力分析，根据牛顿第二定律得： 对球2受力分析，由牛顿第二定律得： 两式联立得： ，故选项a正确，选项bcd错误。点睛：解决本题关键在于把牛顿第二定律和电场力知识结合起来，在研究对象上能学会整体法和隔离法的应用。6d【解析】在a点，小环所受的库仑力沿aq方向，大小为，水平方向小球受力平衡，所以小球受到向右的弹力大小等于库仑力沿水平方向的分力，故a错误；从c点到b点，小环所受重力做正功，库仑力做负功，由于重力和库仑力大小关系未知，在c点，小环的动能不一定最大，故b错误；c点距离正点电荷q最近，对应电势最高，带负电荷的小环在c点电势能最小，故c错误；从a点到b点，由点电荷电场分布特点及几何关系知，a、b两点电势相等，则电场力不做功，应用动能定理： ，解得： ，故d正确。所以d正确，abc错误。7b【解析】焦耳发现了电流热效应的规律，选项a错误；库仑总结出了点电荷间相互作用的规律，选项b正确；奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，选项c错误；伽利略将斜面实验的结论合理外推，证明了自由落体运动是匀变速直线运动，选项d错误；故选b.8d【解析】理量的单位可以有物理公式推导而出，由，则，所以k的单位可以表示为，又根据牛顿第二定律和电流强度的定义、，可得、，可得k的单位为kgm3a2s4，d正确9cd【解析】小球a、b、c均做半径相同的圆周运动，且受力情况相同，故三个小球的各运动参量大小均相等。以小球a为例，小球a做圆周运动的向心力由小球d对小球a的引力的水平分力及小球b、c对小球a斥力的合力提供，仅可以判断四个小球所带电荷电性的异同，不能确定小球a是否带正电，a项错；由牛顿第二定律得， ，其中hr，解得a，c项正确；向心加速度公式ar，可得，b项错；对小球d受力分析，由平衡条件可知， ，d项正确；故选cd。点睛：本题与圆锥摆类似，关键要正确分析四个小球受力，确定向心力的来源是关键运用牛顿第二定律和平衡条件研究10ad【解析】先对小球a受力分析，受重力、支持力、静电力，如图所示：根据共点力平衡条件，有：f库=fn=mgtan再对ab整体受力分析，受重力、斜面支持力n、墙壁支持力fn、推力f，如图所示：根据共点力平衡条件，有：nsin+fn=fncos=（m+m）g解得：f=（m+m）gtan+mgtann=由于减小，不变，根据式，推力f减小；故a正确；由于减小，不变，根据式，斜面对b的弹力不变；故b错误；由于减小，根据式，墙面对a的弹力变小；故c错误；由于减小，根据式，库仑力减小，故两球间距增加；故d正确；故选ad。点睛：本题考查了连接体问题的动态平衡，整体法隔离法相结合是解决此类问题根本方法，并掌握矢量的合成法则应用，及三角知识的运用11c电荷应放在b点电荷的外侧，距b点电荷r=l处，c电荷的电荷量【解析】试题分析：a、b、c三个点电荷都处于静止状态，对电荷受力分析，每个电荷都处于受力平衡状态，故根据库仑定律可分别对任意两球进行分析列出平衡方程即可求得结果根据两大夹小，两同夹异，可知电荷c带正电，应放在b电荷的外侧，设距离b电荷为r，c电荷的电荷量以b电荷为研究对象有： 以c电荷为研究对象有： 联立解得： ，r=l12（1）正电；（2）；(3) 增加小球a所带正电荷增加小球b所带正电荷使a球与b球靠得近些【解析】【分析】因为小球b被小球a排斥，已知小球a带正电，所以b球带正电；以小球b为分析对象，它受到重力mg、电场力f1和拉力f2，由三个力平衡求出电场强度的大小，要使角变大，就要增大电场力。解：(1)因为小球b被小球a排斥，已知小球a带正电，所以b球带正电(2)以小球b为分析对象，它受到重力mg、电场力f1和拉力f2，这三个力平衡，可得球a在球b处所激发的电场强度为e，由电场强度定义知(3)可以采用如下的一些方法：增加小球a所带正电荷，增加小球b所带正电荷，使a球与b球靠得近些。13（1）（2）【解析】【分析】以小球b为研究对象，对小球进行受力分析，根据小球处于平衡状态求出a球受到的库仑力的大小，由库仑力公式求出ab 两球间的距离。解：（1）以小球b为研究对象，对小球进行受力分析，根据小球处于平衡状态可知（2）