高中物理选修3-1 第一章 第2节库仑定律-库仑定律的应用同步练习题

1、a ba b1 21 21 2高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律之库仑定律的应用同步练习1. 如图所示，一质量为 m 的带电小球 a 用长度为 l 的绝缘丝质细线悬挂于天花板上的 o 点，在 o 点的正下方 l 处的绝缘支架上固定一个带与 a 同种电荷的小球 b，两个带电小球都 可视为点电荷。已知小球 a 静止时丝线 oa 与竖直方向的夹角为 60，设丝线中拉力为 t， 小球所受库仑力为 f，下列关系式正确的是（ ）a.t =12mgb.t =3mgc.f =3mgd.f =mg2. 如图所示，竖直墙面与水平

2、地面均光滑且绝缘。两个质量均为 m、带有电量为 q 、q （q q ）的同种电荷的小球 a、b 分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内， 用图示方向的水平推力 f 作用于小球 b，两球静止于图示位置，此时两小球之间的距离为 l。 下面的结论或论述正确的是（ ）a.kq qa b = f 2 +( mg ) 2 l 2b.kq qa b fl 22+( mg )2c. 若将两小球 a、b 接触后再放置在原位置，其他条件不变，两小球 a、b 仍能保持平 衡d. 若将两小球 a、b 接触后再放置在原位置，其他条件不变，两小球 a、b 不可能保持 平衡3. 如图所示，两条绝缘细线一端拴在同一

3、点，另一端分别拴两个带同种电荷的小球 a、b， 电荷量分别为 q 、q ，质量分别为 m 、m ，当小球 a、b 静止时恰好处于同一水平面，两 细线与竖直方向的夹角分别为 、 ，则（ ）1 / 71 21 21 21 21 21 21 21 2高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题a. 若 m m ，则 c. 若 q q ，则 b. 若 m m ，则 d. 若 q q ，则 4. 如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为 ，一根轻质绝 缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球a，细线与斜面平行。小球 a 的质 量为 m、电荷量为

4、 q，小球 a 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 b，两球心的高度相同、 间距为 d，静电力常量为 k，重力加速度为 g，两带电小球可视为点电荷。小球 a 静止在斜 面上，则（ ）a. 小球 a 与 b 之间库仑力的大小为kq 2d 2b. 当q mg sin=d kq时，细线上的拉力为 0q mg tan qc. 当 =d k时，细线上的拉力为 0q mgd. 当 = 时，斜面对小球 a 的支持力为 0d k tan q5. 如图所示，在粗糙绝缘的水平地面上放置一带正电的物体甲，现将另一个也带正电的 物体乙沿着以甲为圆心的竖直平面内的圆弧由 m 点移动到 n 点，若此过程中甲始终保持静 止

5、，甲、乙两物体可视为质点，则下列说法正确的是（ ）a. 乙的电势能先增大后减小2 / 71 21 22 11 21 22 10121212高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题b. 甲对地面的压力先增大后减小c. 甲受到地面的摩擦力不变d. 甲受到地面的摩擦力先增大后减小6. 如图所示，电荷量为 q 、q 的两个正点电荷分别置于 a 点和 b 点，两点相距为 l，在 以 l 为直径的光滑绝缘半圆环上，穿着一个带电荷量为 q 的小球（视为点电荷），在 p 点平 衡，若不计小球的重力，那么 pa 与 ab 的夹角 与 q 、q 的关系满足（ ）a. tan3q /

6、qc. tan2q / qb. tan3q / qd. tan2q /q7. 如图所示，光滑平面上固定一金属小球 a，用长 l 的绝缘弹簧将 a 与另一个金属小球 b 连接，让它们带上等量同种电荷，弹簧伸长量为 x ；若两小球电量各漏掉一半，弹簧伸长 量变为 x ，则有（ ）a.x =214x1b.x 21 1 1x c. x x d. x = 4 4 2x18. 如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的 a 点，其带电量为 q； 质量为 m，带正电的乙球在水平面上的 b 点由静止释放，其带电量为 q；a、b 两点间的距kqq离为 。释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一

7、个大小为 f= （k 为静电4l 20力常数）、方向指向甲球的恒力（非电场力）作用，两球均可视为点电荷。求：（1） 乙球在释放瞬间的加速度大小；（2） 乙球的速度最大时两球间的距离。9. 光滑绝缘的水平面上，放着三个质量都是 m 的带电小球 a、b、c，如图所示，小球之 间距离都是 l。已知 a、b 两球带等量电荷+q，现给 c 球一个外力 f，使三个小球在运动中保3 / 7高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题持距离不变，则（1） c 球带何种电荷？电荷量为多少？（2） 外力 f 的大小和方向如何？试题答案：1. d 解析：对小球 a 进行受力分析可得：它受

8、竖直向下的重力 mg，b 对它的电场力 f， 方向沿 ba 的方向，还有就是细线对它的拉力 t，沿细线的方向斜向上；通过画图可知，这4 / 71 21 21 21 2c n高中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题三个力的夹角都是 120，所以这三个力的大小是相等的，即 t=f=mg，故选项 d 正确。2. ad 解析：当两球平衡时，它们之间的距离不变，可视为刚体，将ab 视为刚体分析受 力可知 ab 在水平方向受到的墙面的弹力大小为 f，方向为水平向右；以 a 为对象分析受力 有墙面对 a 的弹力，大小为 f，方向为水平向右，重力为 mg，b 对 a 的静电力，

9、三者相互平衡，根据共点力平衡条件有kq qa b = f 2 +( mg ) 2 l 2，故 a 正确、b 错误；若将两小球 a、b 接触后再放置在原位置，由于 b、 a 间的静电力变大，平衡条件被打破，故c 错误、d 正 确。3. a 解析：对物体 a，由平衡知识可知：f =m g tan q 电 11；对 b：f =m g tan q 电 22，则若m m ，则 ，选项 a 正确；若 m m ，则 ，选项 b 错误；因为电荷之间的作 用力是相互作用力，故与电荷的大小无关，故 cd 错误；故选 a.4. ac 解析：由题意知，根据库仑定律可求小球 a 与 b 之间库仑力的大小为f =kcqd

10、22，故 a 正确；以小球 a 为研究对象受力分析如图：根据物体的平衡条件可求当 mg、f 、f 三力的合力等于零时，即kqd22=mg tanq时，细线上的拉力为 0，所以 b 错误；c 正确；由平衡条件知，小球 a 受弹力不可能为零，所以 d 错误。5. b 解析：因为物体乙沿着以甲为圆心的竖直平面内的圆弧由 m 点移动到 n 点，而此圆 弧为等势面，因而电场力不做功，则乙的电势能不变，故 a 错误；当质点乙由 m 点运动到 最高点过程中，对物体甲受力分析，如图，受重力 g、地面的支持力 n、摩擦力 f 以及静电 力 f；将静电力正交分解，由共点力平衡条件得到：5 / 72k2l2222高

11、中物理选修 3-1 第一章 第 2 节库仑定律库仑定律的应用同步练习题fsin-f=0n-fcos-mg=012由两式可解得：n=mg+fcos；f=fsin；其中 g 与 f 不变， 逐渐减小为零，因而支持力 n 逐渐变大，f 逐渐变小；同理当乙沿 甲的正上方向右运动时， 由零逐渐增大，因而支持力 n 逐渐变小，f 逐渐变大；综合以上 两个过程可知：物体甲受到地面的支持力 n 先增大后减小，物体甲受到地面的摩擦力先减 小后增大，故 b 正确，cd 错误；故选 b。6. a 解析：根据题意，对带电小球进行受力分析，小球受到重力 g、q 提供的库仑力 f 和 q 提供的1 1 2qqk 1f (

12、 l cos a) 2库仑力 f ，在这三个力作用下小球处于静止状态，则有： t an a = 1 = ，经f qq2( l sin a) 2过整理得到：tan3qa = 1q2，故选项 a 正确。7. b解析：电量减小一半，根据库仑定律知若两个球之间的距离保持不变，库仑力减小为原来的14，库仑力减小，弹簧的弹力减小，弹簧的伸长量减小，两球间的距离减小，所以实际的情况是小球之间的库仑力会大于原来的 对。1 1 ，此时弹簧的伸长量也大于原来的 ，b4 48. 解：（1）根据牛顿第二定律得a =kqq20qq-f ，又 f =k ，可解得：4l0a =3 kqq4 ml0（2）当乙球所受的合力为零，即库仑力大小与恒力 f 相等时，乙球的速度最大，设此时两电荷间的距离为 x，则有：qq qqk =kx 4l0，解得：x2l09. 解：（1）运动中间距不变，则三球加速度相同，沿ab 中垂线向右。设 c 球所带电量为。q，对 a 球受力分析可知，c 球带负电，且 解得：