2016-2017学年高二物理人教版选修3-1（第1-2 库仑定律） Word版含解析

2016-2017学年高二物理人教版选修3-1（第1-2 库仑定律） Word版含解析

绝密★启用前 人教版选修3-1 第1章静电场 ‎2.库仑定律 第Ⅰ部分选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1．（★☆☆）（点电荷）下列关于点电荷的说法中，正确的是(　　)‎ A．带电球体一定可以看成点电荷 B．直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点电荷 C．直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点电荷 D．点电荷与质点都是理想化的模型 ‎2．（★☆☆）（库仑定律）对于库仑定律，下列说法正确的是(　　)‎ 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＝k B．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 ‎3．（★☆☆）（库仑定律）要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法可行的是(　　)‎ A．每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变 B．保持点电荷的电荷量不变，使两个电荷间的距离增大到原来的2倍 C．一个点电荷的电荷量加倍，另一个点电荷的电荷量保持不变，同时使两个点电荷间的距离减小为原来的 D．保持点电荷的电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小为原来的 ‎4．（★★☆）（库仑定律的应用）如图所示，两个点电荷，电荷量分别为q1‎ ‎＝4×10－9 C和q2＝－9×10－9 C，两者固定于相距20 cm的a、b两点上，有一个点电荷q放在a、b所在直线上，且静止不动，该点电荷所处的位置是何处(　　)‎ A．a的左侧40 cm B．a、b的中点 C．b的右侧40 cm D．无法确定 ‎5．（★☆☆）（库仑定律的应用）真空中A、B两个点电荷相距为L，质量分别为m和2m，它们由静止开始运动(不计重力)，开始时A的加速度大小是a，经过一段时间，B的加速度大小也是a，那么此时A、B两点电荷的距离是(　　)‎ A．L B．L C．2L D．L ‎6．（★★☆）（库仑定律的应用）如图所示，在光滑且绝缘的水平面上有两个金属小球A和B，它们用一绝缘轻弹簧相连，带同种电荷。弹簧伸长x0时，小球平衡。如果A、B所带电荷量加倍，当它们重新平衡时，弹簧伸长为x，则x和x0的关系为(　　)‎ A．x＝2x0 B．x＝4x0‎ C．x＜4x0 D．x＞4x0‎ ‎7．（★★☆）（库仑定律的应用）三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变。由此可知(　　)‎ A．n＝3　　　　　　　　　　 B．n＝4‎ C．n＝5 D．n＝6‎ ‎8．（★★★）（库仑定律的应用）如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是α和β，且α＜β，两小球在同一水平线上，由此可知(　　)‎ A．B球受到的库仑力较大，电荷量较大 B．B球的质量较大 C．B球受到的拉力较大 D．两球接触后，再处于静止的平衡状态时，悬线的偏角α′、β ′仍满足α′＜β ′‎ 第Ⅱ部分非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．（★★☆）（库仑定律的应用）两个完全相同的金属球，带电荷量之比为1∶7，两球相距为r，两者接触后再放回原位置，则它们之间的库仑力可能是原来的　　　　或　　　．‎ ‎　　‎ ‎10．（★☆☆）（库仑定律的应用）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，若固定的带正电的小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，则A、B两球间的距离为　　。‎ ‎11．（★★☆）（库仑定律的应用）如图所示，一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和B，将丝线的两端共同系于天花板上的O点，使金属环带电后，便因排斥而使丝线构成一个等边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环与线间的摩擦，求金属环所带电荷量是多少？‎ ‎12．（★★★）（库仑定律的应用）如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上，A与B、B与C相距均为l，A带电QA＝＋8q，B带电QB＝＋q，若在C上加一水平向右的恒力F，能使A、B、C三球始终保持相对静止，则外力大小F为多少？C球所带电荷量QC是多少?‎ 人教版选修3-1 第1章静电场 2.库仑定律 参考答案与解析 ‎1．【答案】D ‎【解析】点电荷与质点一样都是理想化的模型，一个带电体是否可看做点电荷，不以带电体的几何尺度大小而定，而是要分析带电体与发生作用的另外一个带电体之间的距离跟它的几何尺度的大小关系，如果带电体的形状和大小带来的影响很小，可忽略不计时，该带电体则可视为点电荷。‎ ‎2．【答案】AC ‎【解析】由库仑定律的运用条件可知，选项A正确；两带电小球距离非常近时，带电小球不能视为点电荷，库仑定律不再适用，故选项B错误；由牛顿第三定律可知，相互作用的两个点电荷之间的作用力总是大小相等的，故选项C正确；当带电小球之间的距离较近时，带电小球之间的作用力不仅跟距离有关，跟带电体所带电性及电量都有关系，不能视为点电荷，故选项D错误。‎ ‎3．【答案】A ‎【解析】根据库仑定律F＝k可知，当r不变时，q1、q2均变为原来的2倍，F变为原来的4倍，选项A正确。同理可求得B、C、D中F均不满足条件，故B、C、D错误。‎ ‎4．【答案】A ‎【解析】根据平衡条件，它应在q1点电荷的外侧，设距q1距离为x，有k＝k，将q1＝4×10－9 C，q2＝－9×10－9 C代入，解得x＝40 cm，故选项A正确。‎ ‎5．【答案】A ‎【解析】刚释放瞬间，对A，有k＝mAa，经过一段时间后，对B，有k＝mBa，可得L′＝L＝L，所以选项A正确。‎ ‎6．【答案】C ‎【解析】受力平衡：＝kx0，再次平衡为＝kx，两式联立得x＜4x0，选项C正确。‎ ‎7. 【答案】D ‎【解析】由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷。由库仑定律F＝k知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比。又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有q×nq＝×，解之可得n＝6，D正确。‎ ‎8. 【答案】　D ‎【解析】分别以A、B球为研究对象，其受力情况如图所示。‎ 由共点力的平衡条件有mAg＝、TA＝；mBg＝、TB＝，而FA＝FB，由此可见，∵α＜β，∴mA＞mB，TA＞TB。两球接触后，每个小球的电荷量可能都发生变化，但相互间的静电力仍满足牛顿第三定律，因此仍有上述的关系，正确选项为D。‎ ‎9．【答案】　　‎ ‎　　【解析】设原来所带电荷量分别为Q和7Q，则两球间的库仑力为F＝，若两球带同种电荷，则分开后带电荷量分别为4Q，则F′＝，即原来的倍；若两球带异种电荷，则分开后带电荷量分别为3Q，则F″＝，即原来的倍。‎ ‎10．【答案】　‎ ‎【解析】　对小球B受力分析，如图所示。‎ 小球B受竖直向下的重力mg，沿绝缘细线的拉力FT，A对它的库仑力FAB，由力的平衡条件，可知FAB＝mgtanθ。根据库仑定律FAB＝k 解得r＝＝‎ ‎11．【答案】均为 ‎【解析】小环A受力如图所示，受四个力，重力mg、库仑力F、丝线两个拉力FT相等。‎ 则FTsin60°＝mg FTcos60°＋FT＝k 解得q＝‎ ‎12．【答案】　－16q ‎【解析】　A、B、C三者作为整体为研究对象，取向右为正方向，有：‎ F＝3ma 以A为研究对象，有－k·＋k·＝ma 以B为研究对象，有k·＋k·＝ma 联立可解得QC＝16q　F＝，由于C球应吸引A、B，故C球带负电。‎