高二物理库仑定律课时练习题及参考答案

编辑: 逍遥路 关键词: 高二 来源: 高中学习网

第一章 第2节
1.关于元电荷和点电荷,下列说法中正确的是
(  )
A.电子就是元电荷
B.电子所带的电荷量就是元电荷
C.电子一定是点电荷
D.带电小球也可能是点电荷
答案:BD
2.将两个半径极小的带电小球(可视为点电荷)置于一个绝缘的光滑水平面上,从静止开始释放,那么下列叙述中正确的是(忽略万有引力)
(  )
A.它们的加速度一定在同一直线上,而且方向可能相同
B.它们的加速度可能为零
C.它们的加速度方向一定相反
D.它们的加速度大小一定越来越小
答案:C
3.(2010年福州市普通高中毕业班质量检测)设星球带负电,一带电粉尘悬浮在距星球表面1000 km的地方,又若将同样的带电粉尘带到距星球表面2000 km的地方相对于该星球无初速释放,则此带电粉尘
(  )
A.向星球下落 B.仍在原处悬浮
C.推向太空 D.无法判断
解析:选B.设粉尘距球心为r,粉尘质量为m,星球质量为M,粉尘电荷量为q,星球电荷量为Q,则有kQqr2=GMmr2.
由等式可看出r再大,等式仍成立,故选B.
4.两个质量分别为m1、m2的小球,各用长为L的丝线悬挂在同一点,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,如图1-2-11所示,则下列说法正确的是
(  )
图1-2-11
A.若m1>m2,则θ1>θ2
B.若m1=m2,则θ1=θ2
C.若m1θ2
D.若q1=q2,则θ1=θ2
解析:选BC.这是一道带电体平衡问题,分析方法仍然与力学中物体的平衡方法一样.
5.如图1-2-12所示,用两根等长的细线各悬一个小球,并挂于同一点,已知两球质量相等 ,当它们带上同种电荷时,相距r而平衡,若它们的电荷量都减少一半,待它们重新平衡后,两球的距离将
(  )
图1-2-12
A.大于r2 B.等于r2
C.小于r2 D.不能确定
答案:A
6.如图1-2-13所示,三个完全相同的金属小球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四条有向线段中的一条来表示,它应是
(  )
图1-2-13
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
解析:选B.据“同电相斥、异电相引”规律,确定电荷c受到a和b的库仑力方向,考虑a的带电荷量小于b的带电荷量,因此Fb大于Fa,Fb与Fa的合力只能为F2,故选项B正确.
7.两个完全相同的小金属球,它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷),它们在相距一定距离时相互作用力为F1,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1∶F2可能为
(  )
A.5∶2 B.5∶4
C.5∶6 D.5∶9
解析:选BD.由库仑定律,它们接触前的库仑力为F1=k5q2r2
若带同种电荷,接触后的带电荷量相等,为3q,此时库仑力为F2=k9q2r2
若带异种电荷,接触后的带电荷量相等,为2q,此时库仑力为F′2=k4q2r2
由以上计算可知选项BD正确.
8.如图1-2-14所示,完全相同的金属小球A和B带有等量电荷,系在一个轻质绝缘弹簧两端,放在光滑绝缘水平面上,由于电荷间的相互作用,弹簧比原来缩短了x0,现将不带电的与A、B完全相同的金属球C先与A球接触一下,再与B球接触一下,然后拿走,重新平衡后的弹簧的压缩量变为
(  )
图1-2-14
A.14x0 B.18x0
C.大于18x0 D.小于18x0
答案:D
9.(2010年盐城高二检测)如图1-2-15所示,两个带等量异种电荷的小球,质量均为2 g,各用L=5.1 cm长的绝缘细线吊住,细线质量不计,小球可看成质点,悬点OO′相距d=4 cm.平衡时,两球各偏离竖直方向L′=1 cm,则每个小球的电荷量为多少?(g取10 m/s2)
图1-2-15
解析:以带负电小球为研究对象,受力如图,由库仑定律得,静电力F=kq2r2.
此时r=d-2L′=(4-2×1)cm=2 cm
设悬线与竖直方向夹角为α,则有F=mgtanα
tanα=L′L2-L′2=15.12-1=15
解得q=1.33×10-8C.
答案:1.33×10-8C -1.33×10-8C
10.一带电荷量为+Q、半径为R的球,电荷在其内部能均匀分布且保持不变,现在其内部挖去一半径为R/2的小球后,如图1-2-16所示,求剩余部分对放在两球心连线上一点P处电荷量为+q的电荷的静电力.已知P距大球球心距离为4R.
图1-2-16
解析:未挖去之前,+Q对q的斥力为:F=kQq(4R)2
挖去的小球带电荷量为:Q′=Q4πR33×4π(R2)33=Q8
挖去的小球原来对q的斥力为:
F1=kQ8q(4R-R2)2=kQq98R2
剩余部分对q的斥力为:
F2=F-F1=41kQq784R2,方向向右.
答案:41kQq784R2 方向向右
11.质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平面上,相邻球间的距离均为L,A球带电量qA=+10q;B球带电量qB=+q.若在C球上加一个水平向右的恒力F,如图1-2-17所示,要使三球能始终保持L的间距向右运动,问外力F为多大?C球带电性质是什么?
图1-2-17
解析:由于A、B两球都带正电,它们互相排斥,C球必须对A、B都吸引,才能保证系统向右加速运动,故C球带负电荷.
以三球为整体,设系统加速度为a,则F=3ma①
隔离A、B,由牛顿第二定律可知:
对A:kqAqC4L2-kqAqBL2=ma②
对B:kqAqBL2+kqBqCL2=ma③
联立①、②、③得F=70kq2L2.
答案:70kq2L2 负电荷
12.如图1-2-18所示,带电荷量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d.若杆上套一带电小环C,带电体A、B和C均可视为点电荷.
图1-2-18
(1)求小环C的平衡位置.
(2)若小环C带电荷量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x(x?d)后静止释放,试判断小环C能否回到平衡位置.(回答“能”或“不能”即可)
解析:(1)设C在AB连线的延长线上距离B为l处达到平衡,带电荷量为Q
由库仑定律F=kqQr2列平衡方程:k4qQ(d+l)2=kqQl2
解得:l1=-13d(舍去),l=d,所以平衡位置为l=d.
(2)将小环拉离平衡位置一小位移x(x?d)后静止释放,小环C不再平衡,向左拉一个小位移,k?4q2(2d-x)2kq2(d+x)2,A对C的排斥力大于B对C的吸引力,小环将向右移动.因此不能回到平衡位置.
答案:(1)B的右边d处 (2)不能


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