《2库仑定律》提升练习【含答案解析】

《2库仑定律》提升练习参考答案与试题解析一．选择题1.如图所示，空间存在垂直于斜面向下的匀强电场（图中未画出），两个带电物块A和B位于图中位置，A固定于水平地面上，B置于光滑斜面上，B的重力为G．则下列情况能让B在斜面上保持静止且让B对斜面的压力小于Gcosθ的是（）A．A和B都带正电荷 B．A和B都带负电荷 C．A带正电荷，B带负电荷 D．A带负电荷，B带正电荷解析：因为B保持静止，所以B受合力为零，如果两物块带异种电荷，对B受力分析可以知道，B受到的合力不会为零，如果B带正电荷，则B受到的电场力方向垂直斜面向下，所以B对斜面的压力会大于Gcosθ，不符合题意，故B正确，ACD错误。答案：B2.如图所示，两个可视为点电荷的带正电小球A和B，A球系在一根不可伸长的绝缘细绳一端，绕过定滑轮，在细绳的另一端施加拉力F，B球固定在绝缘座上，位于定滑轮的正下方。现缓慢拉动细绳，使A球缓慢移动到定滑轮处，此过程中，B球始终静止，忽略定滑轮大小和摩擦，下列判断正确的是（）A．B球受到的库仑力先增大后减小 B．拉力F一直增大 C．地面对绝缘座的支持力一直减少 D．A球的电势能先不变后减少解析：设球所受库仑力大小为FC，AB两球间距离为r，B球距定滑轮为h，A球与定滑轮间距离为l，对开始位置处的A球受力分析，将F和FC合成如图，由相似三角形可得，所以A球缓慢移动过程中，r先不变，等A球运动到滑轮正下方后，r再变大；整个过程中l一直减小。A、r先不变再变大，B球受到的库仑力大小先不变再减小，故A错误；B、A球未到滑轮正下方时，由相似三角形可得，所以F先减小，当A球到达滑轮正下方后，由平衡条件可得，所以F再增大，故B错误；C、A球未到滑轮正下方时，库仑力大小不变，方向趋近竖直，则B球受到库仑力的竖直分量变大，地面对绝缘座的支持力先变大；A球到达滑轮正下方后，B球受到库仑力大小减小、方向竖直向下，地面对绝缘座的支持力减小，故C错误；D、r先不变再变大，两者间的库仑斥力对A球先不做功后做正功，则A球的电势能先不变后减少，故D正确。答案：D3.两个半径、材质均相同的金属球A、B带等量同种电荷，它们之间的距离远大于小球本身直径。已知它们相隔一定距离时，两球之间的相互作用力的大小是F，现在用一个带有绝缘柄的原来不带电的半径、材质均相同的金属小球C，先与小球A接触，再和小球B接触后移开。这时，A、B两球之间的相互作用力大小变为（）A．F B．F C．F D．F解析：设A、B两球带电荷量为Q，距离为r，由题可将两球视为点电荷，根据库仑定律可得两球间的相互作用力大小为：将完全相同的C球与A球接触后，根据电荷量守恒定律可得A、C两带电荷量为：将C球与B球接触后，根据电荷守恒定律可得B、C两球带电荷量为：根据库仑定律可得此时A、B两球间的相互作用力大小为：故D正确，ABC错误。答案：D4.如图，空间存在一水平方向的匀强电场，两个带电小球P和Q（视为点电荷）相距为l，静放在光滑绝缘的水平面上恰好静止，则（）A．P带负电荷，Q带正电荷 B．P带正电荷，Q带负电荷 C．P和Q带正电荷，且电荷量相等 D．P和Q带负电荷，且电荷量相等解析：由题目图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下保持平衡；由于库仑力为相互作用，大小相等、方向相反；故两小球受到的电场力也一定方向相反；因此两小球一定带异种电荷，则P球所受库仑力向右，Q球所受库仑力向左。匀强电场方向水平向左，故正电荷受电场力向左，其受库仑力一定向右，故P带正电荷，Q带负电荷，再由qE＝，及P、Q间的库仑力为相互作用力，大小总相等，则两电小球受到电场力相等，因此它们的电量是相等的，综上所述，故B正确，ACD错误。答案：B5.如图，在两等量正点电荷连线的中垂线上，有a、b两个点电荷绕O点做匀速圆周运动，且a、b与O始终在一条直线上。忽略a、b间的库仑力，已知sinα＝0.6，sinβ＝0.8，则a、b两个点电荷的比荷之比为（）A． B． C． D．解析：A、设两等量正电荷的电荷量均为Q，a、b两点电荷的电荷量分别为qa、qb，质量分别为ma、mb，O到正点电荷的距离为L，由题意可知，a、b做圆周运动的周期相同，设为T，根据库仑定律，结合牛顿第二定律，对a，则有：sin37°＝maLtan37°；对b，则有：sin53°＝mbLtan53°；整理解得：＝，故A正确，BCD错误。答案：A二．多选题6.两个完全相同的金属球A和B带电荷量之比为1：7，相距为r。两者接触一下放回原来的位置，则后来两小球之间的库仑力大小与原来之比是（）A．3：7 B．4：7 C．9：7 D．16：7解析：两个完全相同的金属小球，将它们相互接触再分开，如果带异种电荷，带电量先中和后平分，设金属球A和B带电量为Q：7Q，所以A、B所带的电荷相等都为3Q，根据库仑定律得：F＝kF′＝k解得：F′＝F则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是9：7，如果带同种电荷，A、B所带的电荷相等都为4Q，根据库仑定律得：F''＝k＝解得：F′＝F，则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是16：7，故CD正确，AB错误。答案：CD7.如图所示，用等长的绝缘线分别悬挂两个质量、电荷量都相同的带电小球A和B，两线上端固定于O点，B球固定在O点正下方。当A球静止时，两悬线夹角为θ．能保持夹角θ不变的方法是（）A．同时使两悬线长度减半 B．同时使A球的质量和电荷量减半 C．同时使两球的质量和电荷量减半 D．同时使两悬线长度和两球的电荷量减半解析：小球A受力平衡，受重力、静电斥力和拉力，三力平衡，重力和静电斥力的合力沿着绳子伸长的方向，只要重力和静电斥力的合力方向不变，球就能保持平衡；A、同时使两悬线长度减半，若角度θ不变，球间距减半，根据公式F＝k，静电斥力增加为4倍，故重力和静电斥力的合力方向一定改变，不能在原位置平衡，故A错误；B、同时使A球的质量和电荷量减半，A球的重力和静电力都减小为一半，故重力和静电斥力的合力方向不变，球能保持平衡，故B正确；C、同时使两球的质量和电荷量减半，A球的重力减小为一半，静电力都减小为四分之一，故故重力和静电斥力的合力方向一定改变，不能在原位置平衡，故C错误；D、同时使两悬线长度和两球的电荷量减半，球间距减为一半，根据公式F＝k，静电力不变，故重力和静电斥力的合力方向不变，球能保持平衡，故D正确。答案：BD8.如图，一带正电的金属小球放在绝缘棒上，一水平横梁挂着三个带电小球，小球在同一水平高度上，其与竖直方向夹角如图所示（θ1＞θ2＞θ3），小球带电量均为q，质量均为m，绝缘棒与第一个小球间的距离为L，则下列说法正确的是（）A．由图可知三个小球均带正电，且他们所受的静电力与距离成反比 B．此试验可以粗测静电力常量k＝tanθ1 C．若剪断细绳则球1的加速度最大，为 D．若剪断细绳，三个球都做曲线运动，由于它们处于同一高度，所需落地时间也相同解析：A、由图可知，由于三个小球都向同一方向偏且远离带正电的金属小球，所以三个小球均带正电，由库仑定律可知，他们所受的静电力与距离的平方成反比，故A错误。B、对小球1受力分析，由平衡条件可得：，解得：k＝，故B正确。C、若剪断细绳，小球1受到重力和库仑力作用，根据力的合成可知，球1的合力为：F＝，则加速度为：a＝，故C正确。D、若剪断细绳，带电小球运动过程中，与金属球之间的距离变化，库仑力为变力，故小球做曲线运动，当小球与竖直方向夹角为θ时，竖直方向加速度为：a＝g+，小球竖直方向的加速度变化，落地时间不一定相同，故D错误。答案：BC三．实验题9.某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。步骤一：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，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。步骤二：使小球处于同一位置增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。（1）该实验采用的方法是B（填正确选项前的字母）A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法（2）实验表明，电荷之间的静电力随着距离的增大而减小，随着电荷量的增大而增大。（均填“增大”“减小”或“不变”）解析：（1）此实验中比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小，再使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小，所以是采用了控制变量的方法，故B正确，AC错误；故选：B。（2）在研究电荷之间作用力大小的决定因素时，采用控制变量的方法进行，如本实验，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力逐渐减小，当Q、q一定，d不同时，由图可知，距离越大，作用力越小。电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。答案：（1）B；（2）减小；增大。四．计算题10.如图所示，带正电且电荷量为Q的带电体固定在绝缘支架上，电荷量为q的小球受到的库仑力大小可通过丝线偏离竖直方向的角度表示。挂在P1位置时，小球和带电体的距离为r，两者都可以看成点电荷。已知静电力常量为k，则小球（1）带正电还是带负电？（2）挂在P1位置时受带电体的库仑力F多大？（3）挂在P2位置时