高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律课时练习，共7页。试卷主要包含了下列关于点电荷的说法，正确的是等内容，欢迎下载使用。
(建议用时：25分钟)
◎考点一 对点电荷的理解
1．物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于( )
A．观察实验的方法B．控制变量的方法
C．等效替代的方法 D．建立物理模型的方法
D [点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型，是由实际物体抽象所得，D正确。]
2．下列关于点电荷的说法，正确的是( )
A．点电荷一定是电荷量很小的电荷
B．点电荷是一种理想化模型，实际不存在
C．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷
D．体积很大的带电体一定不能看成点电荷
B [当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们的作用力影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成点电荷，所以A、C、D错误，B正确。]
◎考点二 对库仑定律的理解
3．关于库仑定律的理解，下面说法正确的是( )
A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式
B．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式
C．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的
D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电
C [库仑定律适用于真空中的点电荷，故A、B错；库仑力也符合牛顿第三定律，C对；橡胶棒吸引纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，D错。]
4．A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，B处点电荷所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，B处点电荷所受电场力为( )
A．－eq \f(F,2) B．eq \f(F,2) C．－F D．F
B [在A处放电荷量为＋q的点电荷时，Q所受电场力大小为F＝eq \f(kQq,r\\al(2,AB))；在C处放一电荷量为－2q的点电荷时，Q所受电场力大小为F′＝eq \f(kQ·2q,r\\al(2,BC))＝eq \f(2kQq,2rAB2)＝eq \f(kQq,2r\\al(2,AB))＝eq \f(F,2)。且不管B处点电荷是正还是负，两种情况下，其受力方向相同，故选项B正确，A、C、D错误。]
5．(多选)两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为1∶7，间距为r，把两球相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( )
A．eq \f(7,16) B．eq \f(7,9) C．eq \f(9,7) D．eq \f(16,7)
CD [设两小球带电荷量分别为Q、7Q，则F＝eq \f(kQ1Q2,r2)＝eq \f(7kQ2,r2)。若带同种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F1＝eq \f(16kQ2,r2)＝eq \f(16,7)F，故D正确；若带异种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F2＝eq \f(9kQ2,r2)＝eq \f(9,7)F，故C正确。]
6．如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球(可视为点电荷)处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，相距为L。则A对B的库仑力为( )
A．FAB＝keq \f(qAqB,L2)，方向由A指向B
B．FAB＝keq \f(qAqB,L)，方向由A指向B
C．FAB＝keq \f(qAqB,L2)，方向由B指向A
D．FAB＝keq \f(qAqB,L)，方向由B指向A
C [由于两小球相互吸引，所以A对B的库仑力方向由B指向A，根据库仑定律可得FAB＝keq \f(qAqB,L2)，故C正确。]
◎考点三 静电力的叠加与静电力作用下带电体的平衡
7．如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知：三角形边长为1 cm，B、C电荷量为qB＝qC＝1×10－6 C，A电荷量为qA＝－2×10－6 C，A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为( )
A．180 N，沿AB方向
B．180eq \r(3) N，沿AC方向
C．180 N，沿∠BAC的角平分线
D．180eq \r(3) N，沿∠BAC的角平分线
D [qB、qC电荷对qA电荷的库仑力大小相等，故F＝F1＝F2＝eq \f(kqAqB,r2)＝eq \f(9×109×1×10－6×2×10－6,0.012) N＝180 N，两个静电力夹角为60°，故合力为F′＝2Fcs 30°＝2×180 N×eq \f(\r(3),2)＝180eq \r(3) N，方向沿∠BAC的角平分线，故D正确。]
8．一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接，在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在选项图中，小球M能处于静止状态的是( )
A B C D
B [M受到三个力的作用而处于平衡状态，则绝缘细线的拉力与库仑力的合力必与M的重力大小相等，方向相反，故选项B正确。]
9．一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＝mgtan θ①
方向水平向右。
(2)小球所受库仑力大小为
F＝keq \f(Qq,r2)②
联立①②解得A球的电荷量
Q＝eq \f(mgtan θ·r2,kq)
二者之间为排斥力，所以A也带正电。
[答案] (1)mgtan θ，方向水平向右
(2)A球带正电，eq \f(mgtan θ·r2,kq)
(建议用时：15分钟)
10．如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是( )
A．速度变大，加速度变大
B．速度变小，加速度变小
C．速度变大，加速度变小
D．速度变小，加速度变大
C [因电荷间的静电力与电荷的运动方向相同，故电荷将一直做加速运动，又由于两电荷间距离增大，它们之间的静电力越来越小，故加速度越来越小，C正确。]
11．如图所示，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5 cm，bc＝3 cm，ca＝4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则( )
A．a、b的电荷同号，k＝eq \f(16,9)
B．a、b的电荷异号，k＝eq \f(16,9)
C．a、b的电荷同号，k＝eq \f(64,27)
D．a、b的电荷异号，k＝eq \f(64,27)
D [如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°，则Fasin 37°＝Fbcs 37°，解得eq \f(Fa,Fb)＝eq \f(4,3)，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(qa,qb)))＝eq \f(64,27)，B错误，D正确。]
12．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB＝30°，斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷，一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M、N点和MN的中点P上，OM＝ON，OM∥AB，则下列判断正确的是 ( )
A．小物体分别在三处静止时所受力的个数一定都是4个
B．小物体静止在P点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等
C．小物体静止在P点时受到的摩擦力最大
D．当小物体静止在N点时，地面给斜面的摩擦力为零
B [从小物体所受重力、支持力和库仑力的方向关系看，小物体在M点时可以只受三个力作用而处于平衡状态，故选项A错误；小物体静止时受到的支持力大小与受到的重力和库仑力在垂直斜面方向的分力之和相等，又由于P点离O点最近，且此时库仑力垂直于斜面，故小物体在P点时受到的支持力最大，由M、N点相对P点的对称关系可知，小物体在M、N两点时受到的库仑力垂直斜面方向的分力相等，故小物体静止在M、N点时受到的支持力相等，故选项B正确；在P点时，小物体所受静摩擦力大小等于重力沿斜面方向的分力大小，而在N点时所受静摩擦力大小等于重力和库仑力沿斜面方向的分力大小之和，故小物体在P点受到的摩擦力小于在N点受到的摩擦力，故选项C错误；小物体静止在N点时，对斜面和小物体整体受力分析可知，受到沿左下方的库仑力，由平衡条件知地面给斜面的摩擦力方向向右，故选项D错误。]
13．如图所示，电荷量Q＝2×10－7 C的正点电荷A固定在空间中O点，将质量m＝2×10－4 kg，电荷量q＝1×10－7 C的另一正点电荷B从O点正上方0.5 m的某处由静止释放，B运动过程中速度最大位置在P点。若静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)B释放时的加速度大小；
(2)P、O间的距离L。
[解析] (1)根据牛顿第二定律有
mg－keq \f(qQ,l2)＝ma
解得a＝6.4 m/s2。
(2)当B受到合力为零时，速度最大，则P、O间的距离L满足mg＝keq \f(qQ,L2)
解得L＝0.3 m。
[答案] (1)6.4 m/s2 (2)0.3 m