【物理】2020届一轮复习人教版 库仑定律 课时作业

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【物理】2020届一轮复习人教版 库仑定律 课时作业

2020 届一轮复习人教版 库仑定律 课时作业 一、选择题 考点一 对库仑定律的理解 1.(多选)对于库仑定律,下列说法正确的是( ) A.凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力,就可以使用公式 F=k q1q2 r2 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 2r 时,对于它们之间的作用力大小,只取决于它们各自所带 的电荷量多少 答案 AC 解析 由库仑定律的应用条件可知,A 选项正确;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 B 选项错误;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 C选项正确;当带电小球之间的距离较近时,不能看成点电荷,它们之间的作用力不仅跟距离 有关,还跟带电体所带电荷电性及电荷量有关系,故 D选项错误. 2.如图 1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( ) 图 1 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 答案 D 解析 两个带电球之间存在着排斥力,故两球带同号电荷,可能都带正电,也可能都带负电,故 A、B 项 均错;由牛顿第三定律知,两球受到的静电力大小相等,故 C 项错,D 项对. 考点二 库仑定律的简单应用 3.(2018·东北师大附中高三期中)两个点电荷所带电荷量分别为 2Q 和 4Q.在真空中相距为 r,它们之间 的静电力为 F.现把它们的电荷量各减小一半,距离减小为 r 4 .则它们间的静电力为( ) A.4F B.2F C. 1 2 F D. 1 4 F 答案 A 解析 由库仑定律可得原来两点电荷之间的静电力为:F=k 2Q·4Q r2 ,把它们的电荷量各减小一半,距离减 小为 r 4 ,变化之后它们之间的静电力为:F′=k Q·2Q  r 4 2 =k 32Q2 r2 =4F,故 A 正确,B、C、D错误. 4.(2018·人大附中高三期中)使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q 和+5Q 的电荷 后,将它们固定在相距为 a 的两点,它们之间库仑力的大小为 F1,现用绝缘工具使两小球相互接触后,再 将它们固定在相距为 2a 的两点,它们之间库仑力的大小为 F2,则 F1与 F2之比为( ) A.2∶1 B.4∶1 C.16∶1 D.60∶1 答案 D 解析 开始时 F1=k 5Q·3Q a2 =k 15Q2 a2 ,接触后,两球都带正电 Q,F2=k Q·Q 4a2 =k Q2 4a2 ,所以 F1∶F2=60∶1,故 D 正确. 考点三 库仑力的叠加 5.如图 2所示,在一条直线上的三点分别放置 QA=+3×10 -9 C、QB=-4×10 -9 C、QC=+3×10 -9 C 的 A、 B、C点电荷,则作用在点电荷 A上的库仑力的大小为( ) 图 2 A.9.9×10 -4 N B.9.9×10 -3 N C.1.17×10-4 N D.2.7×10-4 N 答案 A 解析 A受到 B、C点电荷的库仑力如图所示,根据库仑定律有 FBA= k|QB|QA rBA 2 = 9×10 9 ×4×10 -9 ×3×10 -9 0.01 2 N =1.08×10-3 N FCA= kQCQA r CA 2 = 9×10 9 ×3×10 -9 ×3×10 -9 0.03 2 N=9×10 -5 N 规定沿这条直线由 A 指向 C为正方向,则点电荷 A受到的合力大小为 FA=FBA-FCA=(1.08×10 -3 -9×10 -5 ) N =9.9×10 -4 N,故选项 A 正确. 6.如图 3 所示,直角三角形 ABC 中∠B=30°,点电荷 A、B 所带电荷量分别为 QA、QB,测得在 C 处的某正 点电荷所受静电力方向平行于 AB 向左,则下列说法正确的是( ) 图 3 A.A 带正电,QA∶QB=1∶8 B.A带负电,QA∶QB=1∶8 C.A带正电,QA∶QB=1∶4 D.A带负电,QA∶QB=1∶4 答案 B 解析 要使 C处的正点电荷所受静电力方向平行于 AB 向左,该正点电荷所受力的情况应如图所示,所以 A 带负电,B 带正电.设 AC 间的距离为 L,则 BC 间的距离为 2L. FBsin 30°=FA,即 k QBQC 2L2 ·sin 30°= kQAQC L2 解得 QA QB = 1 8 ,故选项 B 正确. 二、非选择题 7.(2018·潍坊市期末)如图 4 所示,△abc 处在真空中,边长分别为 ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm.三个 带电小球固定在 a、b、c三点,电荷量分别为 qa=6.4×10 -12 C,qb=-2.7×10 -12 C,qc=1.6×10 -12 C.已 知静电力常量 k=9.0×10 9 N·m 2 /C 2 ,求 c 点小球所受库仑力的大小及方向. 图 4 答案 7.2×10 -11 N,方向平行于 ab 连线向右 解析 如图所示,由几何关系知,ac⊥bc,△abc 为直角三角形.a、b 两电荷对 c球的库仑力分别为 Fac=k qaqc rac 2 =5.76×10 -11 N Fbc=k |qb|qc rbc 2 =4.32×10 -11 N 由平行四边形定则得: F= Fac 2 +Fbc 2 =7.2×10 -11 N Fbc F =0.6,由几何关系知 c 点小球所受库仑力方向平行于 ab 连线向右. 8.如图 5所示,半径为 R 的绝缘球壳上电荷均匀分布,带电荷量为+Q,另一电荷量为+q的点电荷放在球 心 O 上,由于对称性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为 r(r≪R)的一个小圆孔,则此时置于球心 的点电荷所受静电力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量为 k) 图 5 答案 kqQr2 4R4 由球心指向小圆孔中心 解析 在球壳上与小圆孔相对应的小圆面 B 的电荷量 q′= πr2 4πR2 Q= r2 4R2 Q.根据库仑定律,它对置于球心的 点电荷+q 的作用力大小 F=k q′q R2 =k r2 4R2 Qq R2 = kqQr2 4R4 ,其方向由小圆孔中心指向球心,根据力的合成可知, 剩余球壳对置于球心的点电荷的作用力,即此时置于球心的点电荷所受的静电力 F′=F= kqQr2 4R4 ,方向由 球心指向小圆孔中心.
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