高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律综合训练题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年度高二物理第九章静电场及其应用第二节库仑定律（暑期衔接练习三）（人教版2019）  一、单选题1．如图所示，两个分别用长的轻质绝缘细线悬挂于同一点的相同小球（可看作质点），带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为，已知每个小球的质量为，静电力常量，则（　　）
 A．两球必均带正电荷B．两球必均带负电荷C．小球带的电荷量可能为D．小球带的电荷量可能为2．如图所示，三个质量均为m的带电小球（球A、球B和球C）被三根不可伸长的绝缘细绳（绳①、绳②和绳③）系于O点，三球平衡时绳②处于竖直方向，且悬点O、球A、球B和球C所在位置正好组成一个边长为a的正方形。已知球A、球B和球C均带正电，电荷量分别为、和，若，静电力常量为k，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A．和可以不相等B．绳①和绳②的拉力之比为C．绳②的拉力为2mgD．3．如图所示，一个挂在丝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电量为Q，B球的质量为m，带电量为q，丝线与竖直方向夹角为θ，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少？（静电力常量为k）（　　）A． B． C． D．4．下列带电体一定可以看作点电荷的是（　　）A．体积很小的带电体 B．质量很小的带电体C．电荷量很小的带电体 D．形状和大小可以忽略不计的带电体5．学习物理，更多的是要掌握物理的思想和方法，了解物理规律发现的过程，学会像科学家那样观察和思考，这往往比掌握知识本身更重要．以下有关电学的研究符合事实的是（ ）A．欧姆发现了电流通过导体时产生热效应的规律B．牛顿借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律C．安培通过油滴实验测定了元电荷的数值D．法拉第提出电荷周围有电场，并用简洁方法──电场线描述了电场6．真空中大小相同的两个金属小球A、B带有等量异种电荷，相隔一定距离（距离远大于小球的直径），两球之间的库仑引力大小为F。现在用另一个跟它们大小相同的、不带电金属小球C，先后与A、B两个小球接触后再移开，这时A、B两球之间库仑力大小为（    ）A． B． C． D．7．如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角，AB直线与匀强电场E互相垂直．在A点以大小为的初速度水平抛出一质量为m，带电量为+q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点（图中未画出）时速度仍为，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法中正确的是A．电场力对小球做功为零B．小球的电势能增加C．C可能位于AB直线的左侧D．小球的机械能减少量为8．两个大小相同的带异种电荷的电金属小球A、B，电荷量qA：qB=4：1，相距较远，相互间引力为F，现将另一个不带电的、与A、B完全相同的金属小球C，先与A接触，再与B接触，然后拿走，则A、B间的作用力变为（　　）A． B． C． D．9．关于点电荷，以下说法正确的是A．足够小的电荷，就是点电荷B．一个电子，不论在何种情况下均可视为点电荷C．点电荷是一种理想化的模型D．一个带电体能否看成点电荷，只看它尺寸的绝对值10．如图所示，半径为R，带电量为的均匀带电圆环固定在竖直面内，在圆环的最高点用绝缘丝线悬挂一质量为m，带电量为q的小球（可视为质点）。小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心O距离为R﹐已知静电力常量为k，重力加速度为g，则剪短细线瞬间小球的加速度大小为（　　）A．g B． C． D．k 二、多选题11．在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如图所示的实验。O是一个带正电的绝缘导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3不同的位置，调节丝线长度，使小球与带电导体球O的球心保持在同一水平线上，发现小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，且θ1>θ2>θ3。关于这个实验，下列说法中正确的是（   ）A．小球挂在P1的位置稳定后再移到挂在P2的位置达到稳定过程中，其电势能可能增加B．通过如图所示的实验情景可知，电荷之间的相互作用力的大小随电荷之间的距离的增大而减小C．库仑就是利用这个实验装置进行定量研究得出了库仑定律D．带正电的绝缘导体球所带的电荷量太小，将不利于这个实验探究12．两个完全相同的金属小球（可视为点电荷）所带电荷量的绝对值之比为3：1，相距一定距离时两球间的库仑力大小为F。若让两球充分接触后再放回各自的原位置，则两球间的库仑力大小可能为（　　）A． B． C． D．13．两个完全相同的带电小球A和B（均可视为点电荷）带电荷量之比为1:4，相距为r，两者接触一下后分开，若要使接触后两球间的静电力与接触前大小相等，则接触后分开两小球之间的距离可能为A． B． C． D．14．某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定（　　）A．粒子在A点受到的力大于它在B点受到的力 B．粒子在A点的电势能大于它在B点的电势能C．粒子在A点的动能小于它在B点的动能 D．从A点到B点，电势一直升高15．如图所示，倾角、高为h的粗糙绝缘斜面体ABC固定在水平地面上，一个带负电的小球(可视为点电荷)固定在BC边上距B点高处的D点，可视为质点的带正电的小物块Q静止于斜面底端的A点，此时小物块Q恰好不接触地面且与斜面间的摩擦力为0．已知小物块Q与斜面间的动摩擦因数，小物块Q所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的A．小物块Q静止于A点时所受的库仑力与其重力大小相等B．若要拉动小物块Q，使之沿斜面向上运动，则拉力的最小值为C．在拉动小物块Q缓慢沿斜面向上运动的过程中，当其所受摩擦力最大时，系统的电势能也最大D．若缓慢地将小物块Q从A点拉动至C点，则外力做功等于小物块Q重力势能的增加量与系统因摩擦而产生的热量之和  三、解答题16．把质量为2克的带电小球A用细绳吊起来，若将带电小球B靠近A，当B球带电量库时，两个带电体恰在同一高度，且相距厘米，绳与竖直方向的夹角为，试求：（1）A球所受的静电力大小；（2）A球的带电量.17．如图所示，在光滑绝缘水平地面上相距为d的BC两点固定两带电小球，另一质量为m、电荷量为q的带正电小球在空中A点静止不动，A、B、C在同一竖直平面内，此时A、B间距离为，A、C间距离为。已知重力加速度为g，静电力常量为k。求：(1)B、C两点处小球分别带何种电荷；(2)B、C两点处小球各自所带的电荷量。18．光滑的绝缘水平面上的带电小球A和B，质量分别为m1＝2 g、m2＝1 g；它们的带电荷量相等，q1＝q2＝10－7 C，A球带正电，B球带负电，如图所示．（1）现有水平恒力F1向右作用于A球，此时A、B一起向右运动，且保持距离d＝0.1 m不变，如图所示，试问F1多大？它们如何运动？（2）若水平恒力F2向左作用于B球，两球一起向左运动，也保持距离d＝0.1 m不变，试问F2多大？19．真空中，在光滑的水平面上，有两个固定的点电荷A和B，带电荷量分别为和，它们之间的距离为L.现欲放置一点电荷C，为使点电荷C能保持静止，它应该放在什么位置？20．某同学在探究静电感应时，进行了如图所示实验:：将绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球A，A的表面镀有铝膜，在A的近旁有一绝缘金属球B，开始时A、B球都不带电。若使B带电，该同学会观察到什么现象?为什么? 四、填空题21．静电力恒量______，其物理意义是：当电荷量均为______库的两个点电荷，相距______m时，相互吸引力或排斥力的大小是______N。22．如图示M处固定一带电小球，另一带电小球N用细线悬挂，细线悬挂的小球N平衡时偏离竖直方向夹角θ，则可知M和N带______电荷（同种、异钟），增大M的带电量，N重新平衡后θ______（增大、减小、不变），增大M、N之间的间距，重新平衡后θ______（增大、减小、不变）。23．表达式：F＝，式中k＝_____________N·m2/C2，叫做静电力常量．24．两个相同的金属小球，一个带电Q1=4.0×10-11C，另一个带电Q2=-6.0×10-11C．（1）两球相距50cm时，它们之间的静电力是______N．（2）把两球接触，分开后使它们仍相距50cm，它们之间的静电力为______N．25．如图所示，在边长为L的正方形的四个顶点上分别放置点电荷，其电荷量为q、Q、q、－Q，已知点电荷Q刚好静止，则＝________。
参考答案1．C【详解】AB．只要两个小球带同种电荷即可，所以可能都是正电荷，也可能都是负电荷，AB错误；CD．带电金属小球在重力、静电力和线的拉力作用下，处于平衡状态，它的受力如图所示：
 由共点力平衡条件以及几何知识可得根据库仑定律可得联立并代入数据解得故小球带的电荷量可能为或，C正确D错误。故选C。2．B【详解】A．因②竖直，可知两边电荷AC对B的库仑力相等，因距离相等可知AC带电量必然相等，选项A错误；BC．因为，且，则对A受力分析可知绳①的拉力对ABC整体受力分析可得 解得则 选项B正确，C错误；D．对球B，设A对B以及C对B的库仑力均为F，则 解得 又结合可得选项D错误。故选B。3．A【详解】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而小球所受库仑力大小为联立解得A、B两球之间的距离为故选A。4．D【详解】带电体看作点电荷的条件，当带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，电子和质子的体积虽然很小，如果相对于研究的问题，它们间相互作用力的影响不能忽略不计，就不能看作点电荷，所以能否看成点电荷与自身体积大小、质量大小、电荷量大小无关，故ABC错误，D正确；
故选D。5．D【详解】A．焦耳发现了电流通过导体时产生热效应的规律，故A错误；B．库仑借助扭秤装置总结出了点电荷间相互作用的规律，故B错误；C．密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，故C错误；D．法拉第提出电荷周围有电场，并用简洁方法描述了电场──电场线，故D正确；6．C【详解】设两个小球所带的电荷量大小为q，它们之间的距离为r，根据库仑定律有金属小球C先后与A、B两个小球接触后，A、B两个小球所带电荷量大小分别为、，设它们之间的库仑力大小为，则所以故选C。7．B【分析】对小球受力分析，受重力和电场力，对小球的从抛出到C点的运动过程运用动能定理列式分析得到电场力做功情况，根据电场力做功与电势能变化关系得到电势能的变化情况，根据重力做功与重力势能的变化关系得到重力势能的变化情况．【详解】A项：小球必定没有回到原处，电场力做功不为零，故A错误；B项：由动能定理可知，由于动能不变，合外力的功为零，重力做正功，电场力必然做负功，电势能增加，故B正确；C项：A、B两点等势，结合B选项可知，C点必定在AB直线的右侧，故C错误；D项：小球的机械能的减少量即为竖直方向的重力势能的减少量mgh，由于电场力向左下方，重力竖直向下，将合力沿着水平和竖直方向正交分解，竖直方向的合力大于重力，故在竖直方向的分运动的加速度a大于g，竖直方向，即，故D错误．故应选B．8．C【解析】【详解】AB带异种电荷，不妨设A为正电荷、B为负电荷．原来AB之间的库仑引力为；第三个不带电的金属小球C与A接触后，A和C的电量都为2q，C与B接触时先中和再平分，则C、B分开后电量均为，这时A、B两球之间的相互作用力的大小故C正确、ABD错误．故选C．9．C【分析】当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响的时候，该电荷就可以看做点电荷，根据点电荷的条件分析可以得出结论．【详解】A项：电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，并不是足够小的电荷就是点电荷，所以A错误；B项：当带电体之间的距离不是很大时，电子就不能看作电荷全部集中在球心的点电荷，因为此时带电体之间的电荷会影响电荷的分布，所以B错误；C项：点电荷是一种理想化的模型，实际不存在，所以C正确；D项：当带电体的形状大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，所以D错误．故选C．10．D【详解】由于圆环不能看作点电荷，采用微元法；小球受到库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为研究对象，进行受力分析，如图所示：圆环各个点对小球的库仑力的合力FQ，当细绳存在时，设绳子上的力为F，则小球到圆环中心O距离为R，而竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R，那么解得在水平方向上，有解得当细绳剪断后，小球只受重力和库仑力，此时所以同时，依据点电荷电场强度公式，将环中电量分成若干份，结合矢量的合成法则，及三角知识，则有小球所处位置的电场强度为所以，所以综上所述，故D正确，ABC错误；故选择：D。11．BD【详解】A. 小球挂在P1的位置稳定后再移到挂在P2的位置达到稳定过程中，电场力对小球做正功，则电势能减小，选项A错误；B. 对小球受力分析可知F电=mgtanθ，当θ越大，则静电力F越大，则通过如图所示的实验情景可知，电荷之间的相互作用力的大小随电荷之间的距离的增大而减小，选项B正确；C. 此实验只能定性的描述静电力与距离的关系，选项C错误；D. 带正电的绝缘导体球所带的电荷量太小，则所受的静电力会太小，则细线的偏转角度太小，将不利于这个实验探究，选项D正确；故选BD.12．AC【详解】如果两个球带同种电荷，电荷量分别设为3Q、Q，库仑力为两球接触后带电量均为2Q，库仑力为故如果两个球带异种电荷，电荷量设为3Q、-Q，库仑力为两球接触后带电量均为Q，库仑力为故同理可知，当电荷量分别为-3Q、Q时，接触后再分开的库仑力也为故选AC。13．BC【详解】设带电小球A和B带电荷量分别为和，则若两小球带同种电荷，两者接触一下后分开，则带电小球A和B带电荷量均为，则联立可得若两小球带异种电荷，两者接触一下后分开，则带电小球A和B带电荷量均为，则联立可得故选BC。14．BC【详解】A．由电场线可知，B点的电场线密，所以B点的电场强度大，粒子受的电场力大，故A错误；BC．粒子受到的电场力指向曲线弯曲的内侧，所以受到的电场力的方向是沿电场线向上的，则由粒子的运动轨迹和电场线的方向可以判断，粒子从A到B的过程中，电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以粒子在A点的动能小于它在B点的动能，粒子在A点的电势能大于它在B点的电势能，故BC正确；D．沿电场线方向电势逐渐降低，故D错误。故选BC。15．ABD【解析】开始时对物体A受力分析如图；由几何关系可知，∠DAB=300，则三个力互成1200角，可知三力大小相等，即小物块Q静止于A点时所受的库仑力与其重力大小相等，选项A正确；因在A端时，滑块所受的摩擦力和地面的支持力均为零，可知要想拉动小物块Q，使之沿斜面向上运动，则拉力的最小值为，选项B正确；在拉动小物块Q缓慢沿斜面向上运动的过程中，当其运动到AC的中点时，库仑力最大，此时物块对斜面的压力最大，所受摩擦力最大时，因此过程中电场力做正功，则此时系统的电势能最小，选项C错误；由对称性可知，滑块在AC两点的电势能相等，若缓慢地将小物块Q从A点拉动至C点，则外力做功等于小物块Q重力势能的增加量与系统因摩擦而产生的热量之和，选项D正确；故选ABD.16．（1）（2）【详解】（1）对小球A受力分析如图：解得：（2）根据库仑定律可得： 17．(1)均带正电；(2)，【详解】(1)由受力分析及平衡条件可得，B、C两点处小球只能给A球排斥力，因此电性都相同，均带正电。(2)设B点处小球电荷量为，C点处小球电荷量为由几何关系可得，A、B连线与A、C连线垂直，对A受力分析，由平衡条件可得解得，18．(1)2.7×10－2 N　两球一起向右做匀加速直线运动　(2)1.35×10－2 N【详解】（1）A、B两球间相互作用的静电力为恒力，其大小为F＝k＝9×109×N＝9×10－3 NF1作用于A时，两球一起向右做匀加速直线运动，由B的受力情况可求得加速度为以AB整体为研究对象，作用于A球向右的恒力为F1＝(m1＋m2)a1＝(2×10－3＋1×10－3)×9 N＝2.7×10－2 N（2）当F2作用于B时，由A球的受力情况得系统的加速度为所以F2＝(m1＋m2)a2＝(1×10－3＋2×10－3)×4.5 N＝1.35×10－2 N点睛：考查对不同的研究对象进行受力分析，并两次运用牛顿第二定律，加速度是两方程的联系桥梁．注意此时库仑斥力是内力。19．C应放在A、B之间距处.【详解】若要使C保持静止，则A和B对C的静电力应等大、反向且作用在一条直线上，所以C必须放在A和B的连线上；如果C放在A和B的外侧，A和B对C的作用力同向，C不会保持平衡，故C应放在A和B的内侧；A的电荷量小于B的电荷量，如果C放在A和B连线的中点，A对C的作用为将小于B对C的作用力，所以C要放在A、B内侧且靠近A的位置，如图所示：设C的电荷量为q，C到A的距离为x，则C到B的距离为，根据库仑定律有：A对C的静电力：B对C的静电力：C受力平衡，所以，即：，解得：。20．b先吸引a，接触后又把a排斥开，见解析【详解】带电物体能够吸引轻小物体，则b球会将a球吸引过来，a与b接触后，a球与b球带上了同种电荷，相互排斥而分开。21．    1    1        【详解】[1][2][3][4]根据 可得： ，故静电力恒量；其物理意义是：当电荷量均为1库的两个点电荷，相距1 m时，相互吸引力或排斥力的大小是 N。22．同种    增大    减小    【详解】[1]因MN之间为斥力，则可知M和N带同种电荷；[2]增大M的带电量，斥力变大，N重新平衡后θ增大；[3]增大M、N之间的间距，斥力减小，重新平衡后θ减小。23．9×109【详解】[1]．静电力常量k=9×109N•m2/C2.24．  8.64×10-11  3.6×10-12【解析】（1）根据库仑定律，静电力为： （2）把两球接触，电量是先中和后均分，为故静电力为．25．【解析】【详解】由图可得，两个q对+Q的库仑斥力大小均为，且两力方向相互垂直，故二者合力大小，-Q对+Q的库仑引力为，由于点电荷Q刚好静止，故，解得：答案为 【点睛】解决本题的关键掌握点电荷的库仑力公式，会根据平行四边形定则进行库仑力的叠加。