2020新教材高中物理第九章静电场及其应用2库仑定律课堂检测含解析 人教版必修第三册

2020新教材高中物理第九章静电场及其应用2库仑定律课堂检测含解析 人教版必修第三册

库仑定律 ‎1.(多选)对于库仑定律,下面说法正确的是 (　　)‎ 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 ‎【解析】选A、C。库仑定律适用于真空中的两个点电荷,当两个带电小球离得非常远时,可以看成点电荷来处理,而非常近时带电体的电荷分布会发生变化,不再均匀,故不能用库仑定律来解题。两点电荷的力是作用力和反作用力,所以A、C正确。‎ ‎2.如图所示,在绝缘水平面上静止着两个质量均为m,电荷量均为+Q的物体A和B(A、B均可视为质点),它们间的距离为r,与水平面间的动摩擦因数为μ,则物体A受到的摩擦力为(　　)‎ A.μmg B.0 C.k D.k ‎【解析】选D。由平衡条件可知A受到的摩擦力大小为:Ff=F库=k。故A、B、C错误,D正确。‎ ‎3.两个相同的金属小球,带电荷量分别为+Q和-3Q,相距为d(d远大于小球半径)时,它们之间的库仑力大小为F。现让两小球接触后再放回原处,则它们之间的库仑力大小将变为(　　)‎ A.F B.F C.F D.F ‎【解析】选D。接触后,两个小球的电荷量相等,电量为-Q,根据库仑定律,接触前后的库仑力大小分别为F=k,F′=k,则F′=F,故A、B、C错误,D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ - 4 -‎ 带有同种电荷的两个点电荷的电荷量大小为Q,为了使它们平衡在相距为r的 位置上,可以在这两个点电荷连线的中点上放上第三个点电荷,其电量一定 是 (　　)‎ A.-　　　　　　 B.‎ C.-Q D.任意电量都可以 ‎【解析】选A。设第三个点电荷的电荷量的绝对值为q,分析电荷的受力情况,k=k,解得:q=,第三个点电荷为异种电荷,电量为-,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎4.一个挂在绝缘丝线下端的带正电的小球B,由于受到固定的带电小球A的作用,静止在如图所示的位置,丝线与竖直方向夹角为θ,A、B两球之间的距离为r且处在同一水平线上。已知B球的质量为m,带电荷量为q,静电力常量为k,A、B两球均可视为点电荷,整个装置处于真空中。求: ‎ ‎(1)B球所受电场力F的大小和方向;‎ ‎(2)A球带电的电性和电量Q。‎ ‎【解题指南】解答本题可按以下思路进行:‎ ‎(1)根据B球的状态可以求出B球的受力情况,从而求出两球之间的库仑力。‎ ‎(2)再根据库仑定律,即可求出电性和电量。‎ ‎【解析】(1)以小球为研究对象,对小球进行受力分析,‎ 根据小球处于平衡状态可知:F=mgtanθ ①‎ 方向水平向右 ‎(2)小球所受库仑力大小为:‎ - 4 -‎ F=k ②‎ 联立①②解得A球的电荷量:‎ Q=‎ 二者之间为排斥力,所以A也带正电。‎ 答案:(1)mgtanθ,方向水平向右 ‎(2)A球带正电,‎ 情境:已经证实质子、中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的,上夸克带电为e,下夸克带电为-e,e为电子所带电荷量的大小,即质子所带电荷量。‎ 问题:如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为L,三个夸克组成等边三角形。L=1.5×10-15m,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,e=1.6×10-19C。试求:‎ ‎(1)画出质子的三个夸克的组成图形,夸克用小圆圈表示,并在每个夸克旁标出该夸克所带电量。‎ ‎(2)计算质子内每相邻两个夸克之间的静电力。‎ ‎【解析】(1)如图所示:‎ ‎(2)质子带电为+e,所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的。按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处。这时上夸克与上夸克之间的静电力应为:‎ Fm=k=k 代入数值,得:Fm=45.5N,为斥力;‎ - 4 -‎ 上夸克与下夸克之间的静电力为:Fn=k 代入数值,得Fn=22.8N,为引力。‎ 答案:(1)图见解析　 (2)见解析 - 4 -‎