库伦定律(答案版)
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高三物理库仑定律试题答案及解析1.如图所示,水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球A、B,左边放一带正电的固定球P时,两悬线都保持竖直方向.下面说法正确的是A.A球带正电,B球带负电,并且A球带电荷量较P球带电荷量大B.A球带正电,B球带负电,并且A球带电荷量较P球带电荷量小C.A球带负电,B球带正电,并且A球带电荷量较P球带电荷量小D.A球带负电,B球带正电,并且A球带电荷量较P球带电荷量大【答案】C【解析】存在+P球时,对A、B球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,说明A球带负电而B球带正电,A、B作为整体得+P对A、B的水平方向的库仑力大小相等方向相反.根据得A离+P近点,所以A球带电荷量较小,B球带电荷量较大.故C正确【考点】考查了库仑定律的应用,固定在绝缘的支2.如图所示,真空中有两个可视为点电荷的小球,其中A带正电,电量为Q1架上,B质量为m,用长为L的绝缘细线悬挂,两者均处于静止状态,悬线与竖直方向成θ角,且两者处在同一水平线上.相距为R,静电力常量为K,重力加速度为g.求:(1)B带正电荷还是负电荷?(2)B球带电量绝对值Q2为多少?【答案】(1)负电(2)【解析】:(1)对B受力分析,根据平衡条件,可知,电场力方向水平向右,因此B球带负电荷;(2)由库仑定律,则有:,对球B,受力处理,根据力的平行四边形定则,结合三角函数,则有:,解得:。
【考点】考查了库伦定律的应用3.两个放在绝缘支架上的相同金属球相距为d,球的半径比d小得多,分别带有q和-3q的电荷,相互引力为3F.现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互作用力将变为A.F B.2F C.3F D.4F【答案】A【解析】异种电荷小球接触后再分开,先抵消电荷再平分电荷,带有q和-3q电荷的小球接触后再分开,每个球的带电量为-q,依题意由库仑定律有接触前,接触后有,A对,BCD错,所以本题选择A。
高一物理库仑定律试题答案及解析1.真空中两个点电荷,它们之间的静电力为F,如果将两个点电荷的距离增大为原来的2倍,电量都增大为原来的2倍。
它们之间静电力的大小为()A.F/2B.F C.2F D.4F【答案】B【解析】在变化前两个点电荷之间的库仑力为,则变化后,B正确【考点】考查了库仑定律的应用2.如图所示,点电荷A的电荷量为Q,点电荷B的电荷量为q,相距为r 。
已知静电力常量为k ,求:(1)电荷A与B之间的库仑力大小;(2)电荷A在电荷B所在处产生的电场强度大小;【答案】(1)(2)【解析】(1)两电荷间的库仑力为:(或)代入得:(2分)(2)电荷A在电荷B所在处的电场强度大小:(1分)代入得:(2分)【考点】考查了库仑定律,电场强度3.如图,真空中A、B两处各有一个正点电荷,若放入第三个点电荷C,只在电场力作用下三个电荷都处于平衡状态,则C的电性及位置是()A.正电;在A、B之间 B.正电;在A的左侧C.负电;在A、B之间 D.负电;在B的右侧【答案】C【解析】A、B都是正点电荷,若电荷C为正电荷,无论放在哪个地方,在中间的电荷可能受力平衡,但是在两边的电荷由于互相排斥,不可能处于平衡状态,所以放正电荷不可能;当C为负电荷时,无论放在A的左侧还是在B的右侧,负电荷受到的作用力都是指向同一侧的,不可能受力平衡,当负电荷放在A、B中间的时候,A、B之间的作用力互相排斥,AB和C之间都是吸引力,所以A、B、C受力都可能出于受力平衡的状态,所以C正确.故选C.【考点】本题主要考查库仑定律的应用,意在考查学生对基础知识的掌握程度.4.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为A.F B.F C.F D.12F【答案】C【解析】相距为r时,根据库仑定律得:;接触后,各自带电量变为2Q,则此时两式联立得,故选C.【考点】库仑定律点评:本题考查库仑定律及带电题电量的转移问题.注意两电荷接触后各自电荷量的变化,这是解决本题的关键.5.两个相同的金属小球(可视为点电荷)所带电量之比为1:7,在真空中相距为r,把它们接触后再放回原处,则它们间的静电力可能为原来的( )A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7【答案】CD【解析】如果两小球带同种电荷,由库仑定律可知,选项D正确;如果两小球带异种电荷,由库仑定律可知,选项C正确,故选CD【考点】考查库仑定律点评:本题难度较小,当两电荷接触时满足的原则是先中和后平分6.真空中直线上依次等距离固定三个点电荷A,B,C,(间距为r)电量分别为-2q,q,-4q,静电力常量为K,求C所受库仑力的大小与方向?【答案】2K由C指向B【解析】根据受力分析可得C受到A给的向右的排斥力,C受到B给的向左的吸引力,规定向右为正,故有库伦定律可得,负号表示方向向左,故有C指向B【考点】考查了库伦定律的应用点评:基础题,比较简单,注意正负方向7.如图所示为某电场中的几条电场线和等势面,一重力不计的带电粒子在电场中沿AB曲线运动,先后经过A、B两点,由此判断A.此粒子一定带负电B.此粒子的电性无法判断C.经过A、B两点时粒子的加速度D.经过A、B两点时的速率【答案】ACD【解析】本题考查的是对带电粒子电场中的运动和静电场的某些性质问题,由图可知,场源为正电荷,A点电势和场强都比B点大,由A到B沿此曲线运动,此粒子为负电粒子,经过A、B两点时粒子的加速度;经过A、B两点时的速率;ACD正确;8.关于库仑定律的公式F=kQ1Q2/r2,下列说法中正确的是A.真空中两个电荷中,大电荷对小电荷的作用力大于小电荷对大电荷的作用力B.当真空中两个电荷间距离r→0时,它们间的静电力F→∞C.当两个电荷间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了D.当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能看成是点电荷,但库仑定律的公式仍适用【答案】D【解析】真空中两个电荷中,两电荷间的作用力为相互作用力,大小相等,A错;库仑定律只适用于真空中的点电荷,当真空中两个电荷间距离r→0时,库仑定律不在适用,B错;C错;D对;9.两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b,分别带有等量异种电荷,被固定在绝缘水平面上,这时两球间静电引力的大小为F.现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触,再与b球接触后移去,则a、b两球间静电力大小变为A.F/2B.F/4C.3F/8D.F/8【答案】B【解析】两电荷相互接触后电量先中和再平分,根据库仑定律的公式F=kQ1Q2/r2,可知B对;10.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F,两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为()A.B.C.D.【答案】C【解析】本题考查库仑定律及带电体电量的转移问题。
库伦定律(答案版)库仑定律1.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 .两均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷2.有两个点电荷,带电荷量分别是Q 和q ,相距d ,相互作用力为F ,为使作用力加倍,下列可行的是( )A .使Q 加倍B .使q 减为原来的一半C .使Q 和q 都加倍D .使d 减为原来的一半 3.关于库仑定律的公式F =k Q 1Q 2r 2,下列说法正确的是( )A .当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时,它们之间的静电力F →0B .当真空中的两个电荷间的距离r →0时,它们之间的静电力F →∞C .当两个点电荷之间的距离r →∞时,库仑定律的公式就不适用了D .当两个电荷之间的距离r →0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了 4.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置于该星球表面h 处,恰处于悬浮状态。
现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h 处于无初速释放,则此带电粉尘将( )A .向星球地心方向下落B .飞向太空C .仍在那里悬浮D .沿星球自转的线速度方向飞出5如图所示,半径相同的两个金属小球A 、B 带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F ,今用第三个半径相同的不带电的金属小球C 先后与A 、B 两个球接触后移开,这时,A 、B 两个球之间的相互作用力大小是( )A.18FB.14FC.38FD.34F6.如图所示,用两根等长的细线各悬挂一个小球,并系于同一点,已知两球质量相同,当它们带上同种点电荷时,相距r 1而平衡。
若使它们的电荷量都减少一半,待它们重新平衡后,两球间的距离将( )A .大于r 12B .等于r 12C .小于r 12D .不能确定7.两个质量分别是m 1、m 2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q1、q2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,两球位于同一水平线上,如图所示,则下列说法正确的是()A.若m1>m2,则θ1>θ2 B.若m1=m2,则θ1=θ2C.若m1<m2,则θ1>θ2 D.若q1=q2,则θ1=θ28.在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从物体A的正上方经过,若此过程中物体A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则下列说法正确的是()A.物体A受到地面的支持力先增大后减小B.物体A受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大D.库仑力对物体B先做正功后做负功9.如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B。
高三物理库仑定律试题答案及解析1.如图,真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形,边长L=2.0m。
若将电荷量均为q=+2.0×10-6C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。
求:(1)两点电荷间的库仑力大小;(2)C点的电场强度的大小和方向。
【答案】(1)F=9.0×10-3N (2)方向沿y轴正方向【解析】(1)根据库伦定律,A、B两点间的库仑力大小为:代入数据得:F=9.0×10-3N(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等,均为:A、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为:代入数据得,方向沿y轴正方向【考点】本题考查库伦定律、电场强度2.(3分)(2011•海南)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=3B.n=4C.n=5D.n=6【答案】D【解析】当两个完全相同的带同种电荷的小球接触后,它们的总电荷量将平分;如果两个完全相同的小球带的是异种电荷,那么当它们接触后,它们带的电荷将先中和,之后再将剩余的电荷量平分.找到小球带的电量的关系之后,根据库仑力的公式就可以求得作用力的大小,从而可以求得n的数值.解:设1、2距离为R,则球1、2之间作用力为:F=k,3与2接触后,它们带的电的电量平分,均为:,再3与1接触后,它们带的电的总电量平分,均为,将球3移至远处后,球1、2之间作用力为 F=k,有上两式解得:n=6,故选D.点评:完全相同的带电的小球接触后,它们的电荷量将平分,这是分析互相接触后库仑力如何变化的关键,知道这一点之后,根据库仑定律就可以求得力的大小.3.如图所示,图甲中MN为足够大的不带电薄金属板,在金属板的右侧,距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O,由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布。
物理库仑定律考试题及答案一、选择题1. 库仑定律描述的是两个点电荷之间的哪种力?A. 重力B. 磁力C. 静电力D. 摩擦力答案:C2. 根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
这种说法正确吗?A. 正确B. 错误答案:A3. 库仑定律的公式是 F = k * (q1 * q2) / r^2,其中 k 是什么?A. 电荷量B. 距离C. 静电力常数D. 电荷密度答案:C二、填空题4. 如果两个点电荷的电荷量分别为q1 = 2μC 和 q2 = -3μC,它们之间的距离为 r = 0.5m,根据库仑定律,它们之间的静电力大小为______。
答案:F = 6k N5. 库仑定律适用于两个点电荷之间的静电力计算,其中点电荷是指电荷量很小,体积可以忽略不计的电荷。
在实际应用中,如果两个电荷的体积和电荷量分布对相互作用力的影响可以忽略,也可以近似看作是______。
答案:点电荷三、简答题6. 请简述库仑定律的适用范围和局限性。
答案:库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的静电力计算。
局限性在于它只适用于点电荷,即电荷量很小且体积可以忽略不计的情况。
对于实际物体,如果电荷分布不均匀或物体体积较大,库仑定律可能不再适用。
四、计算题7. 两个点电荷,电荷量分别为q1 = 5μC 和 q2 = -8μC,它们之间的距离为 r = 1m。
求它们之间的静电力大小和方向。
答案:根据库仑定律,静电力大小 F = k * (q1 * q2) / r^2 =8.9875 × 10^9 × (5 × 10^-6 × -8 × 10^-6) / (1^2) = 359.5 N。
由于 q1 和 q2 异号,它们之间的静电力方向沿着它们之间的连线,指向 q1。
8. 如果在上题中,其中一个电荷被固定,另一个电荷可以自由移动,求在静电力作用下,自由电荷的加速度大小。
高二物理库仑定律试题答案及解析1.真空中两个同性的点电荷q1、q2,它们相距较近,保持静止。
今释放q2且q2只在q1的库仑力作用下运动,则q2在运动过程中受到的库仑力()A.先增大后减小B.不断增加C.始终保持不变D.不断减小【答案】 D【解析】带电相同的小球受斥力作用,因此距离越来越远,由于电量保持不变,根据F=可知距离增大,电场力将逐渐减小,故A、B、C错误,D正确。
【考点】库仑定律2.两个分别带有电荷量和+的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为的两处,它们间库仑力的大小为。
两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为()A.B.C.D.【答案】 A【解析】试题分析: 开始时,根据库仑定律得:F=,将这两个金属球接触再分开,它们的电量:q′==Q,使两金属球相距d,由库仑定律=,故A对。
【考点】库仑定律3.如图所示,光滑平面上固定金属小球A,用长l的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x1,若两球电量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x2,则有()A.B.C.D.【答案】C【解析】电量减小一半,根据库仑定律知若两个球之间的距离保持不变,库仑力减小为原来的;库仑力减小,弹簧的弹力减小,弹簧的伸长量减小,两球间的距离减小,所以实际的情况是小球之间的库仑力会大于原来的.此时弹簧的伸长量,选项C正确.【考点】考查库仑定律的应用.4.在真空中有a、b两个点电荷,b的电荷量是a的3倍,如果a受到的静电力是F,则b受到的静电力大小是A.B.F C.3F D.9F【答案】B【解析】两带电体之间的库仑力是作用力与反作用力,二者大小总是相等的,与所带电量无关,因此b受到的静电力大小是F,则B正确。
【考点】本题考查库仑定律及库仑力。
5.如图所示,两根细线挂着两个质量相同的不带电小球A、B,上、下两根细线的拉力分别为FA、FB,现使A、B带上异种电性的电荷(AB间的电场力小于重力),此时上、下细线受力分别为FA ′、FB′,则()A、FA =FA′,FB>FB′ B、FA=FA′,FB<FB′C、FA <FA′ ,FB>FB′ D、FA<FA′ ,FB<FB′【答案】A【解析】将A、B看成一个整体,当它不带电时,上根绳子的拉力是两球的重力,而带上电后,两球产生的是引力,但该力对于整体而言是内力,故上根绳子受到的拉力是不变的,C、D不对;对于球B而言,不带电时,绳子的拉力等于B的重力,而带上电后,球A对球B有了一个引力,故绳子上的力变小了,所以FB >FB′,A是正确的。
9.2 库仑定律 精选练习一、夯实基础1.(2021·普宁市普师高级中学高二学业考试)两个分别带有电荷量-3Q 和+5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r 的两处,它们间库仑力的大小为F ,两小球相互接触后将其固定距离变为2r,则两球间库仑力的大小为( ) A .115F B .154F C .415F D .15F【答案】C【解析】接触前两个金属小球之间的库仑力大小为F=k ·2215Q r两带电金属小球接触时,它们的电荷量先中和后均分,所以两球分开后带电荷量均为+Q ,距离又变为原来的12,则它们之间的库仑力为F′=k 222Q r ⎛⎫ ⎪⎝⎭=224Q k r联立得F′=415F ,故选C 。
2.(2020·浙江温州市·瑞安中学高二期中)如图所示,光滑绝缘水平桌面上有A 、B 两个带电小球(可以看成点电荷),A 球带电量为+2q ,B 球带电量为-q ,由静止开始释放后A 球加速度大小为B 球的两倍,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .A 球受到的静电力是B 球受到静电力的2倍 B .A 球的质量是B 球质量的2倍C .A 球受到的静电力与B 球受到的静电力是一对平衡力D .A 、B 球相互靠近过程中加速度都增大,且A 球加速度总是B 球的两倍 【答案】D【解析】A .A 球受到的静电力与B 球受到的静电力是相互作用力,大小相等,方向相反,A 错误;B .因为两球受力大小相等,但A 球的加速度是B 球的两倍,所以根据牛顿第二定律F ma =,可知,A 球的质量为B 球的12,B 错误; C .平衡力必须作用在同一个物体上。
C 错误;D .A 、B 球相互靠近过程中,相互作用力越来越大,所以加速度都增大,并且力的大小相等,A 球质量为B 球质量的12,所以A 球加速度总是B 球的两倍。
D 正确。
故选D 。
3.(2020·安徽合肥市·合肥一中高二月考)库仑定律是电学中第一个被发现的定量规律,它的发现受万有引力定律的启发.实际问题中有时需要同时考虑万有引力和库仑力,比如某无大气层的均匀带有大量负电荷的质量分布均匀的星球.将一个带电微粒置于离该星球表面一定高度处无初速释放,发现微粒恰好能静止.现给微粒一个如图所示的初速度v ,则下列说法正确的是A .微粒将做匀速直线运动B .微粒将做圆周运动C .库仑力对微粒做负功D .万有引力对微粒做正功【答案】A【解析】AB .根据库仑定律,静电力2kQqF r =万有引力2GmMF r '=根据平衡条件,有F=F ′,距离r 变化时,静电力与库仑力一直平衡,故合力为零,做匀速直线运动;选项A 正确,B 错误;CD .库仑力对微粒做正功,万有引力对微粒做负功,选项CD 错误。
库伦定律(答案版)库仑定律1 .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 .两均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷2 .有两个点电荷,带电荷量分别是Q和q,相距d,相互作用力为F,为使作用力加倍,下列可行的是()A. 使Q加倍B.使q减为原来的一半C.使Q和q都加倍D.使d减为原来的一半3. 关于库仑定律的公式F = k Q r Q,下列说法正确的是()A .当真空中的两个点电荷间的距离r—X时,它们之间的静电力F—0B. 当真空中的两个电荷间的距离r —0时,它们之间的静电力FC. 当两个点电荷之间的距离r—%时,库仑定律的公式就不适用了D. 当两个电荷之间的距离r—0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了4. 人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置于该星球表面h处,恰处于悬浮状态。
现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处于无初速释放,则此带电粉尘将()A. 向星球地心方向下落 B .飞向太空C.仍在那里悬浮D.沿星球自转的线速度方向飞出5如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F,今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B 两个球接触后移开,这时,A、B两个球之间的相互作用力大小是。
6()1 1 3 3A・8F B4F 苛D・4F6. 如图所示,用两根等长的细线各悬挂一个小球,并系于同一点,已知两球质量相同,当它们带上同种点电荷时,相距r i而平衡。
若使它们的电荷量都减少一半,待它们重新平衡后,两球间的距离将()A.大于21B.等于2C.小于r i D .不能确定7. 两个质量分别是m i、m2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电精品资料荷量分别为q i 、q 2时,两丝线张开一定的角度 ©、込两球位于同一水平线上,如图所示, 则下列说法正确的是()A .若 m i > m 2,贝U 0i >02B .若 m i = m 2,贝U ©=(2C .若 m i v m 2,贝 U 0 > 02D .若 q i = q 2,贝 U 0=08. 在粗糙绝缘的水平面上有一物体 A 带正电,另一带正电的物体 B 沿着以A 为圆心的圆弧由P 到Q 缓慢地从物体A 的正上方经过,若此过程中物体 A 始 终保持静止,A 、B 两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则 下列说法正确的是()A .物体A 受到地面的支持力先增大后减小 B. 物体A 受到地面的支持力保持不变 C. 物体A 受到地面的摩擦力先减小后增大 D. 库仑力对物体B 先做正功后做负功9. 如图所示,把一个带电小球 A 固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小 球B 。
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型. 2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221rq q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量, k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q ,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示,图1—2—1 图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的. 3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得:0sin 11221=-θF rq q k 0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上)因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221gr q kq 是相等的. 所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距(0.4-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231x q q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm 所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q .A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能? 解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是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 = 221rq q 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 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d 时的作用力为( )A .F /100B .10000FC .100FD .以上结论都不对图13—1—55.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A.保持不变B.先增大后减小C.增大D.减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d,球的半径比d小得多,分别带q和3q的电荷量,相互作用的斥力为3F.现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A.O B.F C.3F D.4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知A.B球带电荷量较多B.B球质量较大C.A球带电荷量较多D.两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q1和q2,用长均为L的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为.9.两个形状完全相同的金属球A和B,分别带有电荷量qA =﹣7×108-C和qB=3×108-C,它们之间的吸引力为2×106-N.在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”),大小是.(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A、B是带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上,B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A等高,若B的质量为303 g,则B带电荷量是多少?(g取l0 m/s2)[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F 1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2,则F1和F2的大小关系为:A.F1=F2D.F1> F2C.F1< F2D.无法比较2.如图1—2—8所示,在A点固定一个正点电荷,在B点固定一负点电荷,当在C点处放上第三个电荷q时,电荷q受的合力为F,若将电荷q向B移近一些,则它所受合力将A.增大D.减少C.不变D.增大、减小均有可能.图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—83.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是A .a 点左侧40cm 处B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么 ( )A.Q 3应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与A v 相同B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+2.0×108-C ,q B =+8.0×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+4.0×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310.如图1—2—14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.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上 同步检测答案:1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力,3.8×107-N 10.106-C综合评价答案:1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910-8.16a/99.mg lq k +222mg 10.mg kQq 3 图1—2—14。
高二物理库仑定律试题答案及解析1.如图所示,用绝缘细线悬挂的两个带电小球处于静止状态,电量分别为qA 、qB,相距L.则A对B的库仑力A.,方向由A指向BB.,方向由A指向BC.,方向由B指向AD.,方向由B指向A【答案】C【解析】由于两小球是相互吸引关系,所以A对B的库仑力方向由B指向A,根据库仑定律可得,故C正确【考点】考查了库仑定律2.如图所示,一带电量为+q的点电荷与均匀带电的正三角形的薄板相距为2d,+q到带电薄板的垂线通过板的几何中心,若图中a点处的合电场强度为零,正确应用等效和对称的思维方法求出带电薄板与+q在图中b点处产生的合电场强度大小为(静电力恒量为k)()A.0B.C.D.【答案】 B【解析】图中a点处的合电场强度为零,表明正三角形的薄板在a处电场与点电荷在此处电场大小相等方向相反,即大小为均;而在b处正三角形的薄板与点电荷在此处电场方向相同,且正三角形的薄板在此处电场大小与其在a处电场强度大小相等。
+q在图中b点处产生的电场强度大小,则此处实际电场大小为,则B正确。
【考点】本题考查电场强度的矢量性、点电荷电场及对称法的应用。
3.两个完全相同的金属小球带有电量相等的电荷,相距一定的距离,相互作用力为F,现在用第三个完全相同不带电的小金属球C先跟A接触,再和B接触,然后移去C,则A、B间的相互作用力为:A. F/8B. F/4C. F3/8D. F/3【答案】AC【解析】根据库仑定律可知,若两球所带电荷电性相同,则当用完全相同不带电的金属球与两球接触后,A球带电荷量为原来的1/2,B球带电荷量为原来的3/4,故此时两球间的作用力为,故选项C正确;若两球所带电荷电性相反,则当用完全相同不带电的金属球与两球接触后,A球带电荷量为原来的1/2,B球带电荷量为原来的1/4,故此时两球间的作用力为,故选项A正确;【考点】库仑定律4.两个完全相同的金属小球A、B,球A所带电荷量为+4Q,球B不带电.现将球B与球A接触后,移到与球A相距为d处(d远远大于小球半径).已知静电力常量为k,则此时两球A、B之间相互作用的库仑力大小是()A. B. C.. D.【答案】D【解析】d远远大于小球半径,所以两个小球可看做点电荷,根据平均分配原则,两个小球接触后,所带电荷量都为+2Q,根据库仑定律可得,它们之间的作用力为,故D正确【考点】考查了库仑定律的简单应用5.如图所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。
库仑定律合格考达标练1.关于库仑定律,下列说法正确的是( )A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体B.根据库仑定律,当两点电荷间的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷大C.若点电荷Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量,则Q 1对Q 2的静电力大于Q 2对Q 1的静电力D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是二次方反比定律,只有带电体的大小和形状对电荷的作用力影响很小时,实际带电体才能视为点电荷,故选项A 错;当两个电荷之间的距离趋近于零时,不能再视为点电荷,公式F=k q 1q2r 2不能用于计算此时的静电力,故选项B 错;q 1和q 2之间的静电力是一对相互作用力,它们的大小相等,故选项C 错;库仑定律与万有引力定律的表达式相似,研究和运用的方法也很相似,都是二次方反比定律,故选项D 对。
2.如图所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定( )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,两带电球相互排斥,说明两球一定带同种电荷,但不能确定是正电荷,还是负电荷,故选项A 、B 错误;两带电球间的静电力具有一般力的共性,符合牛顿第三定律,故选项C 错误,选项D 正确。
3.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增大到原来的2倍,另一个点电荷的电荷量不变,同时使两个点电荷间的距离减小为原来的12D.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14F=kq 1q 2r 2可知,当r 不变时,q 1、q 2均变为原来的2倍,F 变为原来的4倍,A 正确;同理可知B 、C 、D 均错误。
4.如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度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,速度变大;再由库仑定律公式F=k q 1q2r 2知,随着距离的增大,两小球间的斥力减小,加速度减小,所以只有选项C 正确。
<第2节库仑定律1.(2018·浙江省温州九校)关于库仑定律,下列说法正确的是A.库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律B.根据,当两电荷的距离r趋近于零时,静电力将趋向无穷大C.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体D.若点电荷的电荷量大于的电荷量,则对的静电力大于对的静电力2.(2018·黑龙江省实验中学)有两个完全相同的绝缘金属小球AB,A带的电量为Q,B带的电量为,它们间的距离r远大于小球的半径,相互作用力为现将两个小球接触一下后放回原处,则相互作用力变为¥A.B.C.D.3.两个完全相同的金属球A和B带电荷量之比为1:7,相距为r。
两者接触一下放回原来的位置,若两电荷原来带异种电荷,则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是A.4:7 B.3:7C.9:7 D.16:74.(2018·百校联盟年高考名师猜题保温金卷)如图所示,在电场强度大小为E0的水平匀强电场中,a、b、和c三个点电荷分别固定在光滑水平面上的同一直线上,ab之间的距离为L,c在ab的中点上。
当a、b、和c的电荷量均为+Q时,水平面内与a、b两点电荷距离均为L的O点处有一电荷量为+q的点电荷恰好处于平衡状态。
如果仅让点电荷a 带负电,电荷量大小不变,其他条件都不变,则O点处电荷的受力变为A.B.…C.D.5.如图所示,点电荷+Q固定,点电荷+q沿直线从A运动到B。
此过程中,两电荷间的库仑力是A.吸引力,先变小后变大B.吸引力,先变大后变小C.排斥力,先变小后变大D.排斥力,先变大后变小6.(2018·陕西省西安地区八校高三联考)如图所示,水平光滑的绝缘细管中,两相同的带电金属小球相向运动,当相距L时,加速度大小均为a,速度大小均为v,相互作用力大小为F,已知A球带电荷量为+q,B球带电荷量为–3q,两球相碰后分开,则下列有关说法正确的是|A.两球相碰位置为L的中点B.当两球相碰后再次相互L时,两球间相互作用力大小为FC.当两球相碰后再次相互为L时,两球加速度大小均为aD.当两球相碰后再次相互L时,两球速度大小均为v7.在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从物体A的正上方经过,若此过程中物体A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间库仑力的作用,则下列说法正确的是A.物体A受到地面的支持力先增大后减小《B.物体A受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大D.库仑力对物体B先做正功后做负功8.(2018·湖北省沙市中学高三高考冲刺第二次考试)如图所示,光滑绝缘的水平面上M、N两点有完全相同的金属球A和B,带有不等量的同种电荷。
第九章 静电场及其应用9.2 库仑定律一、单选题:1.关于库仑定律,下列说法正确的是( )A .库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积最小的带电体B .根据F =k q 1q 2r2,当两个带电体间的距离趋近于零时,库仑力将趋向无穷大C .带电荷量分别为Q 和3Q 的点电荷A 、B 相互作用时,B 受到的静电力是A 受到的静电力的3倍D .库仑定律的适用条件是:在真空中和静止的点电荷答案 D解析 如果带电体的形状、大小以及电荷分布对所研究问题的影响可以忽略不计,则可将它看做点电荷,故A 错误.两个带电体间的距离趋近于零时,带电体已经不能看成点电荷了,F =kq 1q 2r 2不再适用,故B 错误.根据牛顿第三定律得:B 受到的静电力和A 受到的静电力大小相等,故C 错误.库仑定律的适用条件是:真空和静止点电荷,故D 正确.2.如图所示,两个带电球,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定( )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 由题图可知,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 错;由牛顿第三定律知,两球受到的静电力大小相等,故C 错,D 对.3.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F 1,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F 2,则F 1与F 2之比为( )A .2∶1 B .4∶1C .16∶1 D .60∶1答案 D解析 开始时由库仑定律可得F 1=k 5Q ·3Q a 2=k 15Q 2a 2,接触后再分开,两球都带正电,所带电荷量均为Q ,由库仑定律可得F 2=k Q ·Q 4a 2=k Q 24a2,所以F 1∶F 2=60∶1,故D 正确.4.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置于该星球表面h 高处,恰处于悬浮状态,现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h 高处无初速度释放,则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)( )A .向星球中心方向下落B .被推向太空C .仍在那里悬浮D .无法确定【答案】 C【解析】 在星球表面h 高度处,粉尘处于悬浮状态,说明粉尘所受库仑力和万有引力平衡,k q 1q 2R +h 2=G m 1m 2R +h 2,得kq 1q 2=Gm 1m 2;当离星球表面2h 高度时,所受合力F =k q 1q 2R +2h 2-Gm 1m 2R +2h 2.结合上式可知,F =0,即受力仍平衡.由于库仑力和万有引力都遵从二次方反比规律,因此该粉尘无论距星球表面多高,都处于悬浮状态.5.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 =8 cm 、ac =6 cm 、bc =10 cm ,小球c 所受库仑力合力的方向平行于ab 的连线斜向下.关于小球a 、b 的电性及所带电荷量比值的绝对值n ,下列说法正确的是( )A .同号电荷,n =925B .同号电荷,n =27125C .异号电荷,n =925D .异号电荷,n =27125答案 D解析 由题意知∠b =37°,∠a =90°,由小球c 所受库仑力合力的方向知a 、b 带异号电荷,小球a 、b 对小球c 的作用力如图所示.F a =kq a q cr ac2①F b =kq b q c r bc 2②sin 37°=F aF b③由①②③得:n =q a q b =27125,选项D 正确.6.如图所示,光滑绝缘的水平地面上有相距为L 的点电荷A 、B ,带电荷量分别为-4Q 和+Q ,今引入第三个点电荷C ,使三个点电荷都处于平衡状态,则C 的电荷量和放置的位置是( )A .-Q ,在A 左侧距A 为L 处B .-2Q ,在A 左侧距A 为L2处C .-4Q ,在B 右侧距B 为L 处D .+2Q ,在A 右侧距A 为3L 2处【答案】 C【解析】 根据自由电荷间的作用规律可知,C 应放在B 的外侧,且与A 电性相同带负电,由F AB =F CB ,得k 4Q 2L 2=k Q C Q r 2BC ,由F AC =F BC ,得k 4QQ C r BC +L 2=k QQ Cr 2BC ,解得:r BC =L ,Q C =4Q .7.如图所示,在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球A 、B 、C (可视为质点).若它们恰能处于平衡状态,则这三个小球所带电荷量及电性的关系,可能为下面的( )A .-9q 、4q 、-36qB .4q 、9q 、36qC .-3q 、2q 、8qD .3q 、-2q 、6q【答案】 A【解析】 据三个点电荷平衡规律:两同夹异、两大夹小,可知A 、D 可能正确.再由kQ A Q Cr 2AC=k Q A Q B r 2BA =k Q B Q Cr 2BC 及r AC =r AB +r BC Q A 、Q B 、Q C 是电荷量的大小,代入可知,只有A 正确.8.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′【答案】 D【解析】 库仑力是A 、B 两球受力中的一种.然后应用共点力平衡和牛顿第三定律可求出.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m A g =F A /tan α,F TA =F A /sin α;m B g =F B /tan β,F TB =F B /sin β,而F A =F B ,由此可见因为α<β,所以m A >m B ,F TA >F 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.9.三个相同的金属小球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 =3B .n =4C .n =5D .n =6【答案】 D【解析】 设小球1、2之间的距离为r .球3没接触前,F =k q ·nqr 2;球3分别与球1、2接触后,q 2=nq 2,q 1=nq 2+q 2=2+n q 4,则F =k nq 2·2+n q 4r2,联立解得:n =6,故D 正确.10.类似双星运动那样,两个点电荷的质量分别为m 1、m 2,且带异种电荷,电荷量分别为Q 1、Q 2,相距为l ,在库仑力作用下(不计万有引力)各自绕它们连线上的某一固定点,在同一水平面内做匀速圆周运动,已知m 1的动能为E k ,则m 2的动能为( )A.kQ 1Q 2l-E k B.kQ 1Q 22l -E k C.km 1Q 1Q 2m 2l -E kD.km 2Q 1Q 22m 1l-E k【答案】 B【解析】 对于两点电荷,库仑力提供向心力,则kQ 1Q 2l 2=m 1v 21r 1=m 2v 22r 2,所以E k1=12m 1v 21=kQ 1Q 22l 2r 1=E k ,E k2=12m 2v 22=kQ 1Q 22l 2r 2,因为r 1+r 2=l ,所以E k +E k2=kQ 1Q 22l 2(r 1+r 2)=kQ 1Q 22l .解得E k2=kQ 1Q 22l-E k .二、多选题11.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 q 1q 2r2B.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.12.两个相同的金属小球,带电荷量之比为1∶7,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的( )A.47B.37C.97D.167,电荷量分别为q和-7q,两者间库仑力大小为:F=k q·7qr2=7kq2r2;两者接触后再放回原来的位置上,两球所带电荷量均为-3q,库仑力大小为:F'=k3q·3qr2=9kq2r2,是原来的97,选项C正确;设两金属球带同种电荷,电荷量分别为q、7q,由库仑定律有:F=k q·7qr2=7kq2r2;两者接触后再放回原来的位置上,两球所带电荷量均为4q,库仑力大小为:F'=k4q·4qr2=16kq2r2,是原来的167,选项D正确。
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型.2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221r q q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量, k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q ,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示,图1—2—1 图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的. 3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是A.q1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得:0sin 11221=-θF rq q k0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221gr q kq 是相等的. 所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距(0.4-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231x q q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm 所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q .A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能? 解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是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 = 221rq q 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 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d 时的作用力为( )A .F /100B .10000FC .100FD .以上结论都不对图13—1—55.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A .保持不变B .先增大后减小C .增大D .减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷量,相互作用的斥力为3F .现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A .OB .FC .3FD .4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A 和B 互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β, 由此可知A .B 球带电荷量较多B .B 球质量较大C .A 球带电荷量较多D .两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′ 8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q 1和q 2,用长均为L 的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为 . 9.两个形状完全相同的金属球A 和B ,分别带有电荷量q A =﹣7×108-C 和q B =3×108-C ,它们之间的吸引力为2×106-N .在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是 (填“排斥力”或“吸引力”),大小是 .(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A 、B 是带等量同种电荷的小球,A 固定在竖直放置的10 cm 长的绝缘支杆上,B 平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A 等高,若B 的质量为303g ,则B 带电荷量是多少?(g 取l0 m /s 2)[综合评价] 1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F 1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F 2,则F 1和F 2的大小关系为:A .F 1=F 2 D .F 1> F 2 C .F 1< F 2 D .无法比较2.如图1—2—8所示,在A 点固定一个正点电荷,在B 点固定一负点电荷,当在C 点处放上第三个电荷q 时,电荷q 受的合力为F ,若将电荷q 向B 移近一些,则它所受合力将A .增大 D .减少 C .不变 D .增大、减小均有可能.图1—2— 6 图1—2—7图1—2—9图1—2—83.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是A .a 点左侧40cm 处B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么 ( )A.Q 3应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与A v 相同B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+2.0×108-C ,q B =+8.0×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+4.0×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310.如图1—2—14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.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上同步检测答案:1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力,3.8×107-N 10.106-C综合评价答案:1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910-8.16a/99.mg lq k +222mg 10.mg kQq 3 图1—2—14。
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1.点电荷:无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 .它是一个理想化的模型. 2.库仑定律的内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比,跟它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的 .3.库仑定律的表达式:F = 221rq q k ; 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量,r 表示它们的距离,k 为比例系数,也叫静电力常量,k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1.点电荷是一个理想化的模型.实际问题中,只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体方可视为点电荷.一个带电体能否被视为点电荷,取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较,与带电体的大小无关.2.库仑定律的适用范围:真空中(干燥的空气也可)的两个点电荷间的相互作用,也可适用于两个均匀带电的介质球,不能用于不能视为点电荷的两个导体球.例1半径为r 的两个相同金属球,两球心相距为L (L =3r),它们所带电荷量的绝对值均为q ,则它们之间相互作用的静电力FA .带同种电荷时,F <22L q kB .带异种电荷时,F >22Lq k C .不论带何种电荷,F =22Lq k D .以上各项均不正确 解析:应用库仑定律解题时,首先要明确其条件和各物理量之间的关系.当两带电金属球靠得较近时,由于同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引,两球所带电荷的“中心”偏离球心,在计算其静电力F 时,就不能用两球心间的距离L 来计算.若两球带同种电荷,两球带电“中心”之间的距离大于L ,如图1—2—1(a )所示,图1—2—1 图1—2—2则F < 22Lq k ,故A 选项是对的,同理B 选项也是正确的.3.库仑力是矢量.在利用库仑定律进行计算时,常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算,求得库仑力的大小;然后根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来确定库仑力的方向.4.系统中有多个点电荷时,任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律,计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力,然后再用力的平行四边形定则求其矢量和.例2 如图1—2—2所示,三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示,它应是A .F 1B .F 2C .F 3D .F 4解析:根据“同电相斥、异电相吸”的规律,确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向,考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量,因为F b 大于F a ,F b 与F a 的合力只能是F 2,故选项B 正确.例2 两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上,如图1—2—3所示,若θ1=θ2,则下述结论正确的是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1=q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1=q 2, m 1= m 2图1—2—3解析:两小球处于静止状态,故可用平衡条件去分析.小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用,建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示,此时只需分解F 1.由平衡条件得:0sin 11221=-θF rq q k 0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理,对m 2分析得:.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=,所以21θθtg tg =,所以21m m =. 可见,只要m 1= m 2,不管q 1、q 2如何,1θ都等于2θ.所以,正确答案是C.讨论:如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样?如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样?(两球仍处同一水平线上)因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何,两式中的221grq kq 是相等的.所以m 1> m 2时,1θ<2θ, m 1< m 2时,1θ>2θ.5.库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑力毕竟也是一种力,同样遵从力的合成和分解法则,遵从牛顿定律等力学基本规律.动能定理,动量守恒定律,共点力的平衡等力学知识和方法,在本章中一样使用.这就是:电学问题,力学方法.例3 a 、b 两个点电荷,相距40cm ,电荷量分别为q 1和q 2,且q 1=9 q 2,都是正电荷;现引入点电荷c ,这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态.试问:点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?解析:点电荷c 应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡.由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且c 在a 、b 之间才有可能都平衡.设c 与a 相距x ,则c 、b 相距(0.4-x),如点电荷c 的电荷量为q 3,根据二力平衡原理可列平衡方程:a 平衡: =2214.0q q k 231x q q kb 平衡: .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡: 231x q q k =.)4.0(232x q q k - 显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解: x =30cm 所以 c 在a 、b 连线上,与a 相距30cm ,与b 相距10cm .q 3=12161169q q =,即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷,q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ,A 带电荷量7Q ,B 带电荷量﹣Q ,C 不带电.将A 、B 固定,然后让C 反复与A 、B 接触,最后移走C 球.问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析: C 球反复与A 、B 球接触,最后三个球带相同的电荷量,其电荷量为Q′=3)(7Q Q -+=2Q .A 、B 球间原先的相互作用力大小为F =./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′= 4F /7.所以 :A 、B 间的相互作用力变为原来的4/7.点评: 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容.利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时,通常不带电荷的正、负号,力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”来判断.如图1—2—5所示.在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放,已知刚释放时Q A 的加速度为a ,经过一段时间后(两电荷未相遇),Q B 的加速度也为a ,且此时Q B 的速度大小为v ,问:(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能? 解析:题目虽未说明电荷的电性,但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律).两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大).对Q A 和Q B 构成的系统来说,库仑力是内力,系统水平方向动量是守恒的.(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1,则:F 1= m a .当Q B 的加速度为a 时,作用力大小为F 2,则:F 2=2 m a .此时Q A 的加速度a′=.222a mma m F == 方向与a 相同. 设此时Q A 的速度大小为v A ,根据动量守恒定律有:m v A =2 m v ,解得v A =2 v ,方向与v 相反.(2) 系统增加的动能 E k =kA E +kB E =221A mv +2221mv ⨯=3m 2v 6.库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比定律,这与万有引力定律十分相似,目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解.[同步检测]1.下列哪些带电体可视为点电荷A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷2.对于库仑定律,下面说法正确的是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 = 221r q q 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 的带电金属球心相距为4r 时,对于它们之间相互作用的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3.两个点电荷相距为d ,相互作用力大小为F ,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F ,则两点之间的距离应是A .4dB .2dC .d/2D .d/44.两个直径为d 的带正电的小球,当它们相距100 d 时作用力为F ,则当它们相距为d时图13—1—5的作用力为( )A.F/100 B.10000F C.100F D.以上结论都不对5.两个带正电的小球,放在光滑绝缘的水平板上,相隔一定的距离,若同时释放两球,它们的加速度之比将A.保持不变B.先增大后减小C.增大D.减小6.两个放在绝缘架上的相同金属球相距d,球的半径比d小得多,分别带q和3q的电荷量,相互作用的斥力为3F.现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为A.O B.F C.3F D.4F7.如图1—2—6所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β卢,且α < β,由此可知A.B球带电荷量较多B.B球质量较大C.A球带电荷量较多D.两球接触后,再静止下来,两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α ′< β′8.两个质量相等的小球,带电荷量分别为q1和q2,用长均为L的两根细线,悬挂在同一点上,静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°,则小球的质量为.9.两个形状完全相同的金属球A和B,分别带有电荷量qA =﹣7×108-C和qB=3×108-C,它们之间的吸引力为2×106-N.在绝缘条件下让它们相接触,然后把它们又放回原处,则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”),大小是.(小球的大小可忽略不计)10.如图1—2—7所示,A、B是带等量同种电荷的小球,A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上,B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时,恰与A等高,若B的质量为303g,则B带电荷量是多少?(g取l0 m/s2)[综合评价]1.两个带有等量电荷的铜球,相距较近且位置保持不变,设它们带同种电荷时的静电力为F 1,它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2,则F1和F2的大小关系为:A.F1=F2D.F1> F2C.F1< F2D.无法比较2.如图1—2—8所示,在A点固定一个正点电荷,在B点固定一负点电荷,当在C点处放上第三个电荷q时,电荷q受的合力为F,若将电荷q向B移近一些,则它所受合力将A.增大D.减少C.不变D.增大、减小均有可能.图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—83.真空中两个点电荷,电荷量分别为q 1=8×109-C 和q 2=﹣18×109-C ,两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示.有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点,恰好能静止,则这点的位置是A .a 点左侧40cm 处B .a 点右侧8cm 处C .b 点右侧20cm 处D .以上都不对.4.如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么( )A.Q 3应为负电荷,放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷,放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.5.如图1—2—10所示,两个可看作点电荷的小球带同种电,电荷量分别为q 1和q 2,质量分别为m 1和m 2,当两球处于同一水平面时,α >β,则造成α >β的可能原因是:A .m 1>m 2B .m 1<m 2C q 1>q 2D .q 1>q 26.如图1—2—11所示,A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动.已知m A =2m B ,A v =20v ,B v =0v .当两电荷相距最近时,有A .A 球的速度为0v ,方向与A v 相同B .A 球的速度为0v ,方向与A v 相反C .A 球的速度为20v ,方向与A v 相同D .A 球的速度为20v ,方向与A v 相反.7.真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ,已知q A =+2.0×108-C ,q B =+8.0×108-C ,现引入电荷C ,电荷量Qc =+4.0×108-C ,则电荷C 置于离A cm ,离Bcm 处时,C 电荷即可平衡;若改变电荷C 的电荷量,仍置于上述位置,则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变),若改变C 的电性,仍置于上述位置,则C 的平衡 ,若引入C 后,电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡,则C 电荷电性应为 ,电荷量应为 C .8.如图1—2—12所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A 球带9Q 的正电荷,B 球带Q 的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a ,然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为 .9.如图1—2—13所示,两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ,连接小球的绝缘细线长度都是l ,静电力常量为k ,重力加速度为g .则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310.如图1—2—14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.固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ,B 球质量为m 、电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一水平线上,整个装置处在真空中,求A 、B 两球间的距离.第二节 库仑定律知能准备答案:1.点电荷 2.乘积 平方 连线上 同步检测答案:1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力,3.8×107-N 10.106-C综合评价答案:1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变,不变,负,8×910-8.16a/99.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3 图1—2—14。
高三物理库仑定律试题答案及解析1.如图所示,水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球A、B,左边放一带正电的固定球P时,两悬线都保持竖直方向.下面说法正确的是A.A球带正电,B球带负电,并且A球带电荷量较P球带电荷量大B.A球带正电,B球带负电,并且A球带电荷量较P球带电荷量小C.A球带负电,B球带正电,并且A球带电荷量较P球带电荷量小D.A球带负电,B球带正电,并且A球带电荷量较P球带电荷量大【答案】C【解析】存在+P球时,对A、B球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,说明A球带负电而B球带正电,A、B作为整体得+P对A、B的水平方向的库仑力大小相等方向相反.根据得A离+P近点,所以A球带电荷量较小,B球带电荷量较大.故C正确【考点】考查了库仑定律的应用2.在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定正电荷QA 、QB,两电荷的位置坐标如图甲所示。
图乙是AB连线之间的电势φ与位置x之间的关系图像,图中x=L点为图线的最低点,若在x=2L的C点由静止释放一个质量为m、电量为+q的带电小球(可视为质点),下列有关说法正确的是A.小球在处的速度最大B.小球一定可以到达点处C.小球将以点为中心作往复运动D.固定在AB处的电荷的电量之比为QA ︰QB=4︰1【答案】 AD【解析】x=L点为电势的最低点,正电荷在这点的电势能最小,所以动能最大,速度最大,故A正确;从图可知,点电势大于x=2L的电势,所以小球不可能到达点处,故B错误;由乙图可知,图象不关于对称,所以点不是中心,故C错误;x=L点为图线的最低点,切线斜率为零,即合场强E=0,两个点电荷在该点电场强度大小相等,方向相反,即,所以固定在AB处的电荷的电量之比为QA ︰QB=4︰1,故D正确【考点】电势;电场的叠加3.水平面上有一边长为L的正方形,其a、b、c三个顶点上分别固定了三个等量的正点电荷Q,将一个电荷量为+q的点电荷分别放在正方形中心点O点和正方形的另一个顶点d点处,两处相比,下列说法正确的是A.q在d点所受的电场力较大B.q在d点所具有的电势能较大C.d点的电势高于O点的电势D.q在两点所受的电场力方向相同【答案】 D【解析】由点电荷的电场及场的叠加可知,在O点b、c两处的点电荷产生的电场相互抵消,O点处的场强等于a处点电荷所产生的场强,即,方向由a指向O;而在d点处,方向也沿方向,选项A错误,选项D正确.ad是b、c两处点电荷连线的中垂线,由两等量正电荷的电场中电势分布可知在b、c两点电荷的电场中O点电势高于d点电势,而在点电荷a的电场中O点电势也高于d点电势,再由电势叠加可知O 点电势高,而正电荷在电势越高处电势能越大,选项B、C皆错误.4.如图所示,A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点(正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形),所有棱长都为a。
高二物理库仑定律试题答案及解析1.真空中两个同性的点电荷q1、q2,它们相距较近,保持静止。
今释放q2且q2只在q1的库仑力作用下运动,则q2在运动过程中受到的库仑力()A.先增大后减小B.不断增加C.始终保持不变D.不断减小【答案】 D【解析】带电相同的小球受斥力作用,因此距离越来越远,由于电量保持不变,根据F=可知距离增大,电场力将逐渐减小,故A、B、C错误,D正确。
【考点】库仑定律2.如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球A、B、C(可视为点电荷),三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下静止,则以下判断正确的是()A.A对B的静电力一定是引力B.A对B的静电力可能是斥力C.A的电量可能比B少D.C的电量一定比B少【答案】A【解析】若三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下静止,则A、C一定是同种电荷,A、B一定异种电荷,即“两同夹异”的思想,故A选项正确,B选项错误;由于AB间的距离大于CD间的距离,由B物体的平衡知,故,C选项错误;由A物体的平衡,知,D选项错误,也可应用“近小远大”的思想来判定电荷量大小的关系为。
【考点】物体的平衡库仑定律3.如图,真空中有一个边长为L的正方体,正方体的两个顶点M、N处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷.图中的a、b、c、d是其它的四个顶点,k为静电力常量,下列表述正确是A.M、N点电荷间的库仑力大小为B.c、d两点电势相等C. a点电势高于b点电势D.a、b两点电场强度大小相等【答案】AD【解析】MN两点间的距离为,根据库仑定律可知,两点电荷间的库仑力,所以A正确;根据等量异种电荷电场线的特点,又因为沿着电场线方向电势逐渐降低,所以c点的电势大于d点的电势,故B错误;ab两点处于等量异种电荷的垂直平分线上,电势相等,所以C错误;根据等量异种电荷的电场线分布特点可知,ab两点的电场强度大小相等、方向相同,故D正确;【考点】库仑定律、电势、等势面、电场线、电场强度4.两个分别带有电荷量和+的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为的两处,它们间库仑力的大小为。
燕园教育 理科前线1第一章 第2节 库仑定律1.下列关于点电荷的说法中,正确的是( )A .体积大的带电体一定不是点电荷B .当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看做点电荷C .点电荷就是体积足够小的电荷D .点电荷是电荷量和体积都很小的带电体答案:B2.关于库仑定律,下列说法中正确的是( )A .库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体B .根据F =k q 1q 2r 2,当两电荷的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷大C .若点电荷q 1的电荷量大于q 2的电荷量,则q 1对q 2的静电力大于q 2对q 1的静电力D .库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律答案:D3.两个分别带有电荷量为-Q 和+3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r 的两处,它们间库仑力的大小为F .两小球相互接触后将其固定距离变为r 2,则两球间库仑力的大小为( ) A.112F B.34F C.43F D .12F答案:C4.如图所示,等边三角形ABC ,边长为L ,在顶点A 、B 处有等量异种点电荷Q A 、Q B .Q A =+Q ,Q B =-Q ,求在顶点C 处的点电荷Q C 所受的静电力.(静电力常量为k)解析:当Q C 为正电荷时,受力情况如图所示,Q A 、Q B 对Q C 的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律.Q A 对Q C 的作用力:F A =k Q A Q C L 2,同性电荷相斥, Q B 对Q C 的作用力:F B =k Q B Q C L 2,异性电荷相吸,又Q A =Q B ,所以F A =F B , Q C 受力的大小:F 1=F A =F B =k QQ C L 2,方向平行于AB 连线向右. 同理:当Q C 为负电荷时:F 2=F A =F B =k QQ C L 2,方向平行于AB 连线向左.。
库仑定律一、基础知识归纳1、点电荷:不计带电体的,可把其看做一点,是一种理想化的物理模型.2.库仑定律真空中两个点电荷之间相互作用的力,跟它们的电荷量的乘积成,跟它们的距离的二次方成,作用力的方向在它们的连线上.即(其中k=9.0×109 N·m2/C2).3、应用库仑定律解题时应注意的几点1.适用条件:、;两点电荷之间或静止点电荷与运动点电荷之间.2.真空中两点电荷间的一对静电力是一对,满足牛顿第定律.3.对于两个带电导体间库仑力大小的比较,要考虑带电体上电荷的分布.4.库仑力是长程力,当r→0时,带电体看成点电荷,故不能得出F→∞的结论.5.微观带电粒子间的库仑力远大于它们之间的引力,研究微观带电粒子之间的相互作用力时,可万有引力.6.应用库仑定律进行计算时,先将电荷量的代入计算,然后根据电性来判断方向.二、典例精析【例1】真空中两个静止的点电荷相距10 cm,它们之间的相互作用力大小为9×10-4 N,当它们结合在一起时,形成一个带电荷量为3×10-8 C的点电荷,原来两个点电荷所带电荷量各为多少?【拓展1】如图A、B是两个完全相同的带电金属球,它们所带的电荷量分别为+4q 和+6q,放在光滑绝缘的水平面上,若金属球A、B分别在M、N两点以相等的动能相向运动,经时间t0两球刚好发生接触,然后两球又分别向相反方向运动,设A、B返回M、N两点所经历的时间分别为t1、t2,则( )A.t1>t2B.t1<t2C.t1=t2<t0D.t1=t2>t0【例2】有三个点电荷甲、乙、丙,甲带电荷量为+Q,乙带电荷量为-q,且Q>q.每一个电荷受其他两个电荷的电场作用力的合力均为零,则()A.丙的位置一定在甲和乙的连线的延长线上,且距乙较近B.丙一定带正电荷C.丙所带的电荷量q′一定大于qD.丙所带的电荷量一定小于Q【拓展2】如图所示,有三个点电荷q1、q2和q3,固定在同一直线上,q2与q3的距离是q1与q2的距离的2倍.如果每个电荷受到的库仑力均为零,则三者所带电荷量之比为( )A.(-9)∶4∶(-36)B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶6D.3∶2∶6三、当堂巩固1.关于点电荷的说法中正确的是()A、真正的点电荷是不存在B、点电荷是一种理想化的物理模型C、小的带电体就是点电荷D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体2.真空中有两个点电荷,它们之间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大到原来的3倍,它们之间作用力的大小等于()A.FB.3FC.F/3D.F/93. A 、B 两点电荷间的距离恒定,当其他电荷移到A 、B 附近时,A 、B 间相互作用的库仑力将( )A.可能变大B.可能变小 C .一定不变 D.无法确定4.关于库仑定律的公式F=kQ 1Q 2/r 2,下列说法中正确的是( )A .当真空中两个电荷间距离r →∞时,它们间的静电力F →0B.当真空中两个电荷间距离r →0时,它们间的静电力F →∞C.当两个电荷间的距离r →∞时,库仑定律的公式就不适用了D .当两个电荷间的距离r →0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了5.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法中可行的是( )A .每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变B.保持点电荷的带电荷量不变,使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C.使一个点电荷的带电荷量加倍,另一个点电荷电荷量保持不变,同时将两点电荷间的距离减小为原来的1/2D .保持点电荷的带电荷量不变,将两点电荷间的距离减小为原来的1/26.两个放在绝缘架上的相同金属球,相距d ,球的半径比d 小得多,分别带q 和3q 的电荷,相互斥力为3F ,现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为( )A .0B .FC .3FD .4F7.两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r ,它们带有等量同种电荷q 时,相互间的库仑力为F 1,若距离不变,它们带有等量异种电荷q 时,库仑力为F 2,则两力大小( )A .F 1>F 2B .F 1<F 2C .F 1=F 2D .无法确定8.两个相同的金属小球,带电荷量之比为1:7,相距为r ,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的多少倍?9.两个质量均为m=2×10-6kg 的小球,悬于长l=40cm 的细丝线上.丝线的另一点固定于同一点O .当使两球带上等量同种电荷后,两球互相排斥使两丝线间形成α=60°的夹角.求每个小球的带电量.四、总结与反思参考答案1. ABD2. D 3C 4AD 5AD 6 D 7 B 8.79 或 716 9. N q 81033234-⨯=。
库仑定律1.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 .两均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷 2.有两个点电荷,带电荷量分别是Q 和q ,相距d ,相互作用力为F ,为使作用力加倍,下列可行的是( ) A .使Q 加倍 B .使q 减为原来的一半C .使Q 和q 都加倍 D .使d 减为原来的一半 3.关于库仑定律的公式F =k Q 1Q 2r2,下列说法正确的是( )A .当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时,它们之间的静电力F →0B .当真空中的两个电荷间的距离r →0时,它们之间的静电力F →∞C .当两个点电荷之间的距离r →∞时,库仑定律的公式就不适用了D .当两个电荷之间的距离r →0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了4.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置于该星球表面h 处,恰处于悬浮状态。
现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h 处于无初速释放,则此带电粉尘将( ) A .向星球地心方向下落 B .飞向太空 C .仍在那里悬浮 D .沿星球自转的线速度方向飞出 5如图所示,半径相同的两个金属小球A 、B 带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F ,今用第三个半径相同的不带电的金属小球C 先后与A 、B 两个球接触后移开,这时,A 、B 两个球之间的相互作用力大小是( )A.18F B.14F C.38FD.34F 6.如图所示,用两根等长的细线各悬挂一个小球,并系于同一点,已知两球质量相同,当它们带上同种点电荷时,相距r 1而平衡。
若使它们的电荷量都减少一半,待它们重新平衡后,两球间的距离将( )A .大于r 12B .等于r 12C .小于r 12D .不能确定7.两个质量分别是m 1、m 2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q 1、q 2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,两球位于同一水平线上,如图所示,则下列说法正确的是( )A .若m 1>m 2,则θ1>θ2B .若m 1=m 2,则θ1=θ2C .若m 1<m 2,则θ1>θ2D .若q 1=q 2,则θ1=θ28.在粗糙绝缘的水平面上有一物体A 带正电,另一带正电的物体B 沿着以A 为圆心的圆弧由P 到Q 缓慢地从物体A 的正上方经过,若此过程中物体A 始终保持静止,A 、B 两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则下列说法正确的是( )A .物体A 受到地面的支持力先增大后减小B .物体A 受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大D.库仑力对物体B先做正功后做负功9.如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B。
现给B 一个沿垂直AB方向的速度v0,B球将()A.若A、B为异种电荷,B球可能做圆周运动B.若A、B为异种电荷,B球一定做加速度、速度均变小的曲线运动C.若A、B为同种电荷,B球一定做远离A的变加速曲线运动D.若A、B为同种电荷,B球的动能一定会减小10.如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,壳层的厚度和质量分布均匀,将它们分别固定于绝缘支座上,两球心间的距离为l,为球半径的3倍。
若使它们带上等量异种电荷,两球电荷量的绝对值均为Q,那么,a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为()A.F引=G m2l2,F库=kQ2l2B.F引≠Gm2l2,F库≠kQ2l2C.F引≠G m2l2,F库=kQ2l2D.F引=Gm2l2,F库≠kQ2l211.长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q,悬于O点,如图1-2-6所示。
当在O点另外固定一个正电荷时,如果球静止在A处,则细线拉力是重力mg的2倍。
现将球拉至图中B处(θ=60°),放开球让它摆动,问:(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少?(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少?12如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B,A带电荷量+Q,B带电荷量-9Q。
现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:C应带什么性质的电?应放于何处?所带电荷量为多少?答案1.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.两均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷解析: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,B正确。
因为两绝缘球体上电荷不能自由移动,故可将电荷等效集中于球心一点所以D正确。
答案:BD2.有两个点电荷,带电荷量分别是Q和q,相距d,相互作用力为F,为使作用力加倍,下列可行的是() A.使Q加倍B.使q减为原来的一半C.使Q和q都加倍D.使d减为原来的一半解析:根据库仑定律,要使得F′=2F,可以:①使Q加倍,②使q加倍,③让d减为原来的22,正确选项为A。
答案:A3.关于库仑定律的公式F=k Q1Q2r2,下列说法正确的是()A.当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时,它们之间的静电力F→0B.当真空中的两个电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞C.当两个点电荷之间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了D.当两个电荷之间的距离r→0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了解析:r→∞时,电荷可以看做点电荷,库仑定律的公式适用,由公式可知,它们之间的静电力F→0;r→0时,电荷不能看成点电荷,库仑定律的公式就不适用了。
答案:AD4.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体,将一带负电的粉尘置于该星球表面h处,恰处于悬浮状态。
现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处于无初速释放,则此带电粉尘将() A.向星球地心方向下落B.飞向太空C.仍在那里悬浮D.沿星球自转的线速度方向飞出解析:均匀带电的球可视为电荷。
粉尘原来能悬浮,说明它所受的库仑力与万有引力相平衡,即kQqr2=G Mmr2,可以看出,r增大,等式仍然成立,故选C。
答案:C5如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F,今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开,这时,A、B 两个球之间的相互作用力大小是()A.18F B.14FC.38F D.34F解析:由于A、B间有吸引力,则A、B带异种电荷。
设电荷量都为Q,则两球之间的相互吸引力为:F=k Q1Q2 r2即F=kQ2r2。
当C球与A球接触后,A、C两球的电荷量为:q1=Q2。
当C球再与B球接触后,B、C两球的电荷量为:q2=Q-Q22=Q4所以此时A、B两球之间的相互作用力的大小为F′=kQ2·Q4r2=k Q28r2=F8,故选项A正确。
答案:A6.如图所示,用两根等长的细线各悬挂一个小球,并系于同一点,已知两球质量相同,当它们带上同种点电荷时,相距r1而平衡。
若使它们的电荷量都减少一半,待它们重新平衡后,两球间的距离将()A.大于r12B.等于r12C.小于r12D.不能确定解析:设两小球带电荷量均为Q,当小球相距r1时,所受静电力大小为k Q2r12,此时悬线与竖直方向夹角为θ1,根据两小球处于平衡状态,则有k Q2r12=mg tanθ1当两小球带电荷量都减半时,重新达到平衡,两悬线夹角减小,设此时悬线与竖直方向夹角为θ2,两小球相距为r2,则有k Q24r22=mg tanθ2,由于θ1>θ2,则k Q2r12>k Q24r22,r12<4r22得r2>r12。
答案:A7.两个质量分别是m 1、m2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q1、q2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,两球位于同一水平线上,如图所示,则下列说法正确的是() 图3A.若m1>m2,则θ1>θ2B.若m1=m2,则θ1=θ2C.若m1<m2,则θ1>θ2D.若q1=q2,则θ1=θ2解析:m1、m2受力如图所示,由平衡条件可知m1g=Ftanθ1,m2g=F′tanθ2,因为F=F′,所以m1m2=tanθ2tanθ1,所以B、C正确,故选B、C。
答案:BC8.在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从物体A的正上方经过,若此过程中物体A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则下列说法正确的是()A.物体A受到地面的支持力先增大后减小B.物体A受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大D.库仑力对物体B先做正功后做负功解析:因PQ是以A为圆心的圆弧,在圆弧上各点B受的库仑力方向始终沿半径方向,与速度方向始终垂直,故物体B从P到Q过程中,库仑力不做功,D错。
而A、B两物体间的库仑力大小不变,但由于方向发生变化,且物体B从P到Q过程中,物体A受物体B的库仑力先是向右下方,再转为向正下方、最后向左下方,在所受库仑力方向为正下方时,物体A受地面的支持力最大,此时的摩擦力最小,故物体A受地面的支持力先增大后减小,受到地面的摩擦力先减小后增大,正确答案为A、C。
答案:AC9.如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B。
现给B 一个沿垂直AB方向的速度v0,B球将()A.若A、B为异种电荷,B球可能做圆周运动B.若A、B为异种电荷,B球一定做加速度、速度均变小的曲线运动C.若A、B为同种电荷,B球一定做远离A的变加速曲线运动D.若A、B为同种电荷,B球的动能一定会减小解析:若两个小球所带电荷为异种电荷,则B受到A的库仑引力,方向指向A。
因v0⊥AB,当B受到A的库仑力恰好等于向心力,即k Q1Q2r2=m v02r时,解得初速度满足v0=kQ1Q2mr,B球做匀速圆周运动;当v>v0时,B球将做库仑力、加速度、速度都变小的离心运动;当v<v0时,B球将做库仑力、加速度、速度逐渐增大的近心运动。
若两个小球所带电荷为同种电荷,B 受A 的库仑斥力而做远离A 的变加速曲线运动。
库仑斥力做正功,B 球动能增加。
答案:AC10. 如图所示,两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 和b ,壳层的厚度和质量分布均匀,将它们分别固定于绝缘支座上,两球心间的距离为l ,为球半径的3倍。