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高考物理一輪復習 專題26 電荷守恒定律 庫侖定律(測)(含解析)1

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高考物理一輪復習 專題26 電荷守恒定律 庫侖定律(測)(含解析)1

題26 電荷守恒定律 庫侖定律(測)【滿分:110分 時間:90分鐘】一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中18題只有一項符合題目要求; 912題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)1下列做法屬于防止靜電產(chǎn)生危害的是: ( )A在高大的煙囪中安裝靜電除塵器 B小汽車上裝有一根露在外面的小天線C在高大的建筑物頂端安裝避雷針 C汽車制造廠車間里進行靜電噴漆【答案】C【名師點睛】關(guān)鍵是掌握靜電的防止與應用的具體實例,理解每一個粒子中的原理,基礎(chǔ)題,較簡單2如圖所示,一帶正電的物體位于M處,用絕緣絲線系上帶正電的小球,分別掛在P1、P2、P3的位置,可觀察到小球在不同位置時絲線偏離豎直方向的角度不同。則下面關(guān)于此實驗得出的結(jié)論中正確的是: ( )A此實驗中是采用了等效替代的方法B電荷之間作用力的大小與兩電荷的性質(zhì)有關(guān)C電荷之間作用力的大小與兩電荷所帶的電量有關(guān)D電荷之間作用力的大小與兩電荷間的距離有關(guān)【答案】D【解析】在庫侖力的推導過程,由于決定電荷之間作用力大小的因素很多,因此需要采用控制變量的方法進行研究,A錯誤;在研究電荷之間作用力大小的決定因素時,采用控制變量的方法進行,如本實驗,根據(jù)小球的擺角可以看出小球所受作用力逐漸減小,由于沒有改變電性和電量,不能研究電荷之間作用力和電性、電量關(guān)系,故D正確,BC錯誤【名師點睛】本實驗用的是控制變量法??梢愿鶕?jù)庫侖定律的結(jié)論來選擇和判斷。3對于庫侖定律,下面說法正確的是: ( )A庫侖定律適用于真空中兩個點電荷之間的相互作用力B兩個帶電小球即使相距非常近,也能用庫侖定律C相互作用的兩個點電荷,它們的電荷量不相同時,它們之間的庫侖力大小一定不相等D當兩個半徑為r的帶電量均為q的金屬球中心相距為4r時,對于它們之間的靜電力大小為kq2/16r2【答案】A【名師點睛】庫侖定律的適用范圍:真空和點電荷,兩個點電荷之間的作用力遵守牛頓第三定律,這要記清楚4如圖所示在光滑、絕緣的水平面上,沿一直線依次排列三個帶電小球A、B、C(可視為質(zhì)點)若它們恰能處于平衡狀態(tài)那么這三個小球所帶的電荷量及電性的關(guān)系,下面的情況可能的是 : ( )A-9、4、-36 B4、9、36 C-3、2、8 D3、-2、6【答案】A【解析】根據(jù)電場力方向來確定各自電性,從而得出“兩同夾一異”,因此BCD均錯誤同時根據(jù)庫侖定律來確定電場力的大小,并由平衡條件來確定各自電量的大小,故A正確?!久麕燑c睛】因題目中要求三個小球均處于平衡狀態(tài),故可分別對任意兩球進行分析列出平衡方程即可求得結(jié)果三個小球只受靜電力而平衡時,三個小球所帶的電性一定為“兩同夾一異”,且在大小上一定為“兩大夾一小”5在豎直平面內(nèi)固定一半徑為R的金屬細圓環(huán),質(zhì)量為m的金屬小球(視為質(zhì)點)通過長為L的絕緣細線懸掛在圓環(huán)的最高點當圓環(huán)、小球都帶有相同的電荷量Q(未 知)時,發(fā)現(xiàn)小球在垂直圓環(huán)平面的對稱軸上處于平衡狀態(tài),如圖所示已知靜電力常量為k,則有: ( ) A電荷量 B電荷量 C繩對小球的拉力 D繩對小球的拉力【答案】A兩力的合力應沿圓心與小球的連線向外,大小為因圓環(huán)上各點對小球均有庫侖力,故所有部分庫侖力的合力,方向水平向右;小球受力分析如圖所示,小球受重力、拉力及庫侖力而處于平衡,故T與F的合力應與重力大小相等,方向相反;由幾何關(guān)系可得:; 則小球?qū)K子的拉力,故C、D錯誤; 則;聯(lián)立解得:故A正確,B錯誤;故選A【名師點睛】此題是對庫侖定律以及物體的平衡問題的考查;因庫侖定律只能適用于真空中的點電荷,故本題采用了微元法求得圓環(huán)對小球的庫侖力,應注意體會該方法的使用庫侖力的考查一般都是結(jié)合共點力的平衡進行的,應注意正確進行受力分析;此題有一定難度6真空中兩個完全相同、帶異種電荷的導體小球A和B(視為點電荷),A帶電荷量為+4Q,B帶電荷量為-2Q,彼此間的引力為F把兩導體小球互相接觸后再移回原來各自的位置,這時A 和B之間的作用力為F,則F與F之比為: ( )A8:3 B8:1 C1:8 D4:1【答案】B【解析】開始時兩個球受到的庫侖力;兩球接觸后,電量先中和后均分,則各帶電量,則再移回原來各自的位置時所受的庫侖力為:,故選B【名師點睛】此題是庫侖定律的應用問題;首先要熟練掌握庫侖定律的表達式,然后要知道兩個等大的小球接觸后所帶的電量是先中和后均分;此題較簡單,意在考查學生利用基本公式解題的能力。7如圖所示,光滑絕緣的水平桌面上,固定著一個帶電量為+Q的小球P,帶電量分別為和的小球M和N,由絕緣細桿相連,靜止在桌面上,P與M相距L,P、M和N均視為點電荷,下列說法正確的是: ( )AM和N的距離大于LBC若撤去小球P的固定位置,小氣P將移動D若小球P的電荷量變?yōu)?Q,小球M、N仍能在原位置靜止【答案】D【名師點睛】考查研究對象的選取,受力分析的進行,庫侖定律的掌握,理解平衡條件的應用。8如圖所示,a、b為兩個固定的帶正電q的點電荷,相距為L,通過其連線中點O作此線段的垂直平分面,在此平面上有一個以O(shè)為圓心,半徑為L的圓周,其上有一個質(zhì)量為m,帶電荷量為q的點電荷c做勻速圓周運動,則c的速率為: ( )A B C D【答案】B【解析】負電荷受到的靜電力充當向心力,連接abc三點,故cO為ab的垂直平分線,所以,故三角形abc為等邊三角形,故根據(jù)矢量合成法則,可得ab對c的靜電力為,根據(jù)聯(lián)立解得【名師點睛】本題有兩個關(guān)鍵點:一是分析為庫侖力,確定向心力的來源;二是運用合成法求解合力,c做勻速圓周運動所需要的向心力由兩個點電荷+q庫侖力的合力提供,根據(jù)庫侖定律和力的合成求出合力,再根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式結(jié)合求解。9如圖所示,光滑絕緣水平桌面上有A、B兩個帶電小球(可以看成點電荷),A球帶電量為+2q,B球帶電量為-q,將它們同時由靜止開始釋放,A球加速度的大小為B球的3倍現(xiàn)在AB中點固定一個帶電小球C(也可看作點電荷),再同時由靜止釋放A、B兩球,釋放瞬間兩球加速度大小相等則C球帶電量可能為: ( )Aq Bq Cq Dq【答案】CD【名師點睛】本題要注意開始時,只要兩個帶電小球,則每個小球只受一個庫侖力的作用,若有三個帶電小球,則每個帶電小球受兩個庫侖力的作用,本題也要求熟練運動牛頓第二定律。10兩個相同的金屬小球(可視為點電荷)所帶電量之比為1:7,在真空中相距為r,把它們接觸后再放回原處,則它們間的靜電力可能為原來的: ( )A4/7 B3/7 C9/7 D16/7【答案】CD【名師點睛】本題要先根據(jù)電荷守恒定律判斷接觸前后,兩個帶電小球的電荷量的變化,尤其要注意接觸之前兩個小球的帶電電性可能相同,也可能相反,再根據(jù)庫侖定律來計算。11如圖所示,已知帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB,OA=OB,都用長L的絲線懸掛在O點。 靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2,可采用以下哪些方法: ( )A將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的2倍B將小球B的質(zhì)量增加到原來的8倍C將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半,同時將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍【答案】BD【解析】如圖所示,B受重力、繩子的拉力及庫侖力;將拉力及庫侖力合成,其合力應與重力大小相等方向相反;由幾何關(guān)系可知,而庫侖力,根據(jù)相似三角形可得:;即,解得,要使d變?yōu)椋梢允笲球的質(zhì)量增大到原來的8倍,故A錯誤,B正確;要使d變?yōu)?,可以使小球A、B的電荷量的乘積減小為原來的,故C錯誤;根據(jù),將小球A的電荷量都減小到原來的一半,同時將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍,可以使平衡時AB間距離減為,故D正確;【名師點睛】本題中B球處于動態(tài)平衡狀態(tài),注意本題采用了相似三角形法;對學生數(shù)學能力要求較高,應注意相應知識的積累應用。12如圖所示,質(zhì)量分別為和的兩小球帶有同種電荷,電荷量分別為和,用長度相等的兩根絕緣細線懸掛在天花板上同一點O。平衡時細線與豎直方向夾角分別為和(),兩細線的拉力分別為和。若兩小球突然失去各自所帶電荷后開始擺動(假設(shè)擺動過程兩球不相碰),最大動能分別為和。則: ( )A一定小于 B一定小于 C一定大于 D一定大于【答案】ABD【名師點睛】本題可明確兩小球受到的庫侖力相等,再根據(jù)共點力的平衡條件和牛頓第三定律即可得分析各力的大小關(guān)系,掌握通過兩夾角來表達式重力之比,及高度之比是解題的關(guān)鍵二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分)13(10分)把質(zhì)量是20103 kg的帶電小球B用細線懸掛起來,如圖所示若將帶電荷量為40108 C的小球A靠近B,平衡時細線與豎直方向成45角,A、B在同一水平面上,相距030 m,試求:(1)A球受到的電場力多大?(2)B球所帶電荷量為多少?【答案】 (1)20102 N;(2)50106 C【名師點睛】本題關(guān)鍵先根據(jù)平衡條件得到庫侖力,再根據(jù)庫侖定律求解出B球的帶電量對小球B受力分析,受到重力、靜電引力和細線的拉力,根據(jù)三力平衡求出靜電引力;再根據(jù)庫侖定律求解出小球A的帶電量14(10分)光滑絕緣的水平面上,放著三個質(zhì)量都是m的帶電小球A、B、C,如圖所示,小球之間距離都是l已知A、B兩球帶等量電荷+q,現(xiàn)給C球一個外力F,使三個小球在運動中保持距離不變,則(1)C球帶何種電荷?電荷量多少?(2)外力F的大小和方向如何?【答案】(1)負電 2q (2),方向垂直AB線指向三角形外側(cè)【解析】(1)運動中間距不變,則三球加速度相同,沿AB中垂線向右設(shè)C球所帶電量為Q,對A求受力分析可知,得C球帶負電,且:解得:。(2)設(shè)三個小球的加速度都是a,根據(jù)牛頓第二定律和庫侖定律,對A球受力分析可知;對整體受力分析可知,其方向為:方向垂直AB線指向三角形外側(cè)【名師點睛】本題主要考查庫侖定律和牛頓第二定律的應用,注重整體法與隔離法的應用。通過對整體的受力分析,可知加速度相同,再對A球受力分析,可知C球帶負電,通過在豎直方向受力平衡求出所點電荷量;通過在水平方向有牛頓第二定律可求出A球產(chǎn)生的加速度,再對整體利用牛頓第二定律求解出所加外力即可15(15分)如圖(a),O、N、P為直角三角形的三個頂點,NOP37,OP中點處固定一電量為q12010-8C的正點電荷,M點固定一輕質(zhì)彈簧。MN是一光滑絕緣桿,其中ON長為a1m,桿上穿有一帶正電的小球(可視為點電荷),將彈簧壓縮到O點由靜止釋放,小球離開彈簧后到達N點的速度為零。沿ON方向建立坐標軸(取O點處x0),圖(b)中和圖線分別為小球的重力勢能和電勢能隨位置坐標x變化的圖像,其中E012410-3J,E119210-3J,E26210-4J。(靜電力恒量k90109Nm2/C2,取sin3706,cos3708,重力加速度g10m/s2)(1)求電勢能為E1時小球的位置坐標x1和小球的質(zhì)量m;(2)已知在x1處時小球與桿間的彈力恰好為零,求小球的電量q2;(3)求小球釋放瞬間彈簧的彈性勢能Ep?!敬鸢浮浚?)032m;10-3kg (2)(3)(2)小球受到 重力G、庫侖力F(3)對O到N,小球離開彈簧后到達N點的速度為零,根據(jù)能量守恒,得到【名師點睛】本題考完了庫侖定律、牛頓第二定律、能量守恒定律的應用。是一個難度較大的題目。解決本題的關(guān)鍵是對小球進行受力分析,知道哪幾個力對物體做功,同時要理解圖象的含義。16(15分)如圖所示,ABCD豎直放置的光滑絕緣細管道,其中AB部分是半徑為R的圓弧形管道,BCD部分是固定的水平管道,兩部分管道恰好相切于B。水平面內(nèi)的M、N、B三點連線構(gòu)成邊長為L等邊三角形,MN連線過C點且垂直于BCD。兩個帶等量異種電荷的點電荷分別固定在M、N兩點,電荷量分別為和?,F(xiàn)把質(zhì)量為、電荷量為的小球(小球直徑略小于管道內(nèi)徑,小球可視為點電荷),由管道的A處靜止釋放,已知靜電力常量為,重力加速度為。求:(1)小球運動到B處時受到電場力的大??;(2)小球運動到C處時的速度大??;(3)小球運動到圓弧最低點B處時,小球?qū)艿缐毫Φ拇笮??!敬鸢浮浚?)(2)(3)(3)設(shè)在B點管道對小球沿豎直方向的壓力的分力為,在豎直方向?qū)π∏驊门nD第二定律得【名師點睛】本題主要考查了庫侖定律、力的合成與分解的運用、共點力平衡的條件及其應用、機械能守恒定律及向心力公式。對帶電小球進行受力分析,注意只有重力做功、庫侖力的疊加。

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