2019高中物理 第一章 電荷的相互作用 1.2 探究電荷相互作用規(guī)律練習(xí)（含解析）滬科選修3-1.docx

探究電荷相互作用規(guī)律課時(shí)演練促提升一、選擇題（一）1.(多選)關(guān)于元電荷和點(diǎn)電荷,下列說(shuō)法中正確的是()A.電子就是元電荷B.電子所帶的電荷量就是元電荷C.電子一定是點(diǎn)電荷D.帶電小球也可能是點(diǎn)電荷答案:BD2.(多選)如圖所示,兩個(gè)帶電金屬小球中心距離為r,所帶電荷量相等為Q,則關(guān)于它們之間電荷的相互作用力大小F的說(shuō)法中正確的是()A.若是同種電荷,F<kQ2r2B.若是異種電荷,F>kQ2r2C.若是同種電荷,F>kQ2r2D.不論是何種電荷,F=kQ2r2解析:凈電荷只能分布在金屬球的外表面,若是同種電荷,則互相排斥,電荷間的距離大于r,如圖所示,根據(jù)庫(kù)侖定律F=kq1q2r2,它們之間的相互作用力小于kQ2r2。若是異種電荷,則相互吸引,電荷間的距離小于r,則相互作用力大于kQ2r2。故選項(xiàng)A、B正確。答案:AB3.如圖所示,在絕緣的光滑水平面上,相隔一定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球,從靜止同時(shí)釋放,則兩個(gè)小球的速度和加速度大小隨時(shí)間變化的情況是()A.速度變大,加速度變大B.速度變小,加速度變小C.速度變大,加速度變小D.速度變小,加速度變大解析:根據(jù)同種電荷相排斥,每個(gè)小球在庫(kù)侖力的作用下運(yùn)動(dòng),由于力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,均做加速直線運(yùn)動(dòng),速度變大;再由庫(kù)侖定律F=kq1q2r2知隨著距離的增大,庫(kù)侖力減小,加速度減小,所以只有選項(xiàng)C正確。答案:C4.(2011遼寧大連檢測(cè))如圖所示,三個(gè)完全相同的金屬小球A、B、C位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。A和C帶正電,B帶負(fù)電,A所帶電荷量的大小比B的小。已知C受到A和B的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來(lái)表示,它應(yīng)是()A.F1B.F2C.F3D.F4解析:據(jù)“同電相斥、異電相引”規(guī)律,確定電荷C受到A和B的庫(kù)侖力方向,考慮A的電荷量小于B的電荷量,因此FBC大于FAC,FBC與FAC的合力只能為F2,故選項(xiàng)B正確。答案:B5.三個(gè)相同的金屬小球A、B和C,原來(lái)C不帶電,而A和B帶等量異種電荷,相隔一定距離放置,A、B之間的靜電力為F?，F(xiàn)將C球分別與A、B接觸后拿開(kāi),則A、B之間的靜電力將變?yōu)?)A.F2B.F4C.F8D.3F8解析:由題意知F=kq2r2。C球分別與A、B接觸后,A、B的電荷量分別為q2、q4,則F=kq2q4r2=F8。選項(xiàng)C正確。答案:C6.用兩根等長(zhǎng)的細(xì)線各懸一個(gè)小球,并掛于同一點(diǎn),已知兩球質(zhì)量相等。當(dāng)它們帶上同種電荷時(shí),相距L而平衡,如圖所示。若使它們所帶電荷量都減少一半,待它們重新平衡后,兩球間距離()A.大于L2B.等于L2C.小于L2D.等于L解析:設(shè)兩小球質(zhì)量為m,所帶電荷量為Q,根據(jù)庫(kù)侖定律可知,兩小球受到的庫(kù)侖力F=kQ2L2,兩小球在重力mg、細(xì)線拉力T和庫(kù)侖力F的作用下而平衡,如圖所示。根據(jù)平衡關(guān)系,有F=mgtan。當(dāng)電荷量減小一半時(shí),F=kQ24L2=mgtan,易知<,比較可知兩球之間的距離L大于L2,選項(xiàng)A正確。答案:A7.如圖所示,三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在一直線上,q2與q3的距離為q1與q2距離的2倍,每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個(gè)電荷的電荷量之比q1q2q3為()A.(-9)4(-36)B.9436C.(-3)2(-6)D.326解析:每個(gè)電荷都受到另外兩個(gè)電荷對(duì)它的靜電力的作用,其合力為零,這兩個(gè)力必須滿足的條件為大小相等,方向相反。由分析可知:三者電性不可能相同,只能是如圖所示兩種情況。考慮q2的平衡:由r12r23=12據(jù)庫(kù)侖定律得q3=4q1考慮q1的平衡:由r12r13=13同理得q1q2q3=1494=9436考慮電性后應(yīng)為(-9)4(-36)或9(-4)36。答案:A二、非選擇題（一）8.如圖所示,真空中兩個(gè)相同的小球帶有等量同種電荷,質(zhì)量均為0.1 g,分別用10 cm 長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛于絕緣天花板的一點(diǎn),當(dāng)平衡時(shí)B球偏離豎直方向60,A豎直懸掛且與墻壁接觸。求:(1)小球的電荷量;(2)墻壁受到的壓力;(3)每條細(xì)線的拉力。解析:分析B球受力如圖(a)所示,則有(a)mBg=FF=kq1q2r2聯(lián)立兩式解得q=3.310-8C(b)TB=mBg=1.010-3N分析A球受力如圖(b)所示,則有TA=mAg+Fsin30=1.510-3NNA=Fcos30=8.710-4N。答案:(1)3.310-8 C(2)8.710-4 N(3)TA=1.510-3 NTB=1.010-3 N三、選擇題（二）1.兩個(gè)可自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷,分別放在A、B兩處,如圖所示,A處電荷帶正電Q1,B處電荷帶負(fù)電Q2,且Q2=4Q1,另取一個(gè)可以自由移動(dòng)的點(diǎn)電荷Q3放在A、B直線上,欲使Q1、Q2、Q3三者均處于平衡狀態(tài),則()A.Q3為負(fù)電荷,且放于A左方B.Q3為負(fù)電荷,且放于B右方C.Q3為正電荷,且放于A、B之間D.Q3為正電荷,且放于B右方解析:由庫(kù)侖定律和力的平衡知,僅考慮電荷量正負(fù)時(shí),若Q3為負(fù)電荷,必放于A點(diǎn)左方,A、B、C才可以都有平衡的可能性;若Q3為正電荷,則必處于B點(diǎn)右方,B有平衡的可能性。又由于Q2=4Q1,Q3不可能平衡,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:A2.如圖所示,把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上,欲使球a能靜止在斜面上,需在M、N間放一帶電小球b,則b應(yīng)()A.帶負(fù)電,放在A點(diǎn)B.帶正電,放在B點(diǎn)C.帶負(fù)電,放在C點(diǎn)D.帶正電,放在C點(diǎn)解析:對(duì)球a進(jìn)行受力分析知,小球受重力、彈力和庫(kù)侖力,由三力平衡知,庫(kù)侖力必偏向虛線右邊。答案:C3.如圖所示,兩根細(xì)線掛著兩個(gè)不帶電的質(zhì)量相同的小球A、B,上下兩根細(xì)線的拉力分別為FA、FB;現(xiàn)使兩球帶異種電荷,此時(shí)上下細(xì)線所受的拉力分別為FA、FB。則()A.FA=FA,FB>FBB.FA=FA,FB<FBC.FA<FA,FB>FBD.FA<FA,FB<FB解析:無(wú)論A、B帶電還是不帶電,上面細(xì)線的拉力都等于A、B重力之和,所以FA=FA。當(dāng)A、B不帶電時(shí),FB=mg;當(dāng)A、B帶異種電荷時(shí),它們相互吸引,則FB<mg,所以FB>FB。故選項(xiàng)A正確。答案:A4.宇航員在探測(cè)某星球時(shí),發(fā)現(xiàn)該星球均勻帶電,且電性為負(fù),電荷量為Q,該星球表面無(wú)大氣。在一次實(shí)驗(yàn)中,宇航員將一電荷量為-q(qQ)的粉塵在離該星球表面h高處相對(duì)該星球無(wú)初速度釋放,該粉塵恰好處于懸浮狀態(tài);宇航員又將此粉塵帶到距該星球表面2h處,仍相對(duì)該星球無(wú)初速度釋放,則此帶電粉塵將()A.背向星球球心方向飛向太空B.仍處于懸浮狀態(tài)C.沿星球自轉(zhuǎn)的線速度方向飛向太空D.向星球球心方向下落解析:粉塵在h高處恰好處于懸浮狀態(tài),說(shuō)明帶電粉塵所受的庫(kù)侖力和粉塵與星球之間的萬(wàn)有引力大小相等,即kqQ(r+h)2=GMm(r+h)2。由上式可以看出,帶電粉塵與星球之間的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力在星球上任何位置都大小相等。故粉塵在距該星球表面2h處無(wú)初速度釋放時(shí),粉塵仍處于懸浮狀態(tài)。答案:B5.如圖所示,完全相同的兩金屬小球A和B帶等量異種電荷,中間連接著一個(gè)輕質(zhì)彈簧(絕緣),放在光滑絕緣水平面上,平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x0?，F(xiàn)將不帶電的且與A、B完全相同的金屬球C與A球接觸一下,然后拿走,重新平衡后彈簧的壓縮量為x,則()A.x=12x0B.x>12x0C.x<12x0D.x=x0解析:C與A接觸后,A所帶的電荷量減為原來(lái)的一半,此時(shí)若A、B間的距離保持不變,則庫(kù)侖力減為原來(lái)的一半,而A、B間的距離會(huì)在庫(kù)侖力減小時(shí)增大,于是庫(kù)侖力隨之變得更小,即F<F2,故x<x02。答案:C四、非選擇題（二）6.真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相距10 cm,它們之間相互作用力大小為910-4 N。當(dāng)它們合在一起時(shí),成為一個(gè)電荷量為310-8 C的點(diǎn)電荷。問(wèn)原來(lái)兩電荷帶的電荷量各為多少?某同學(xué)求解如下:根據(jù)電荷守恒定律:q1+q2=310-8 C=a(*)根據(jù)庫(kù)侖定律:q1q2=r2kF=(1010-2)29109910-4 C2=110-15 C2=b以q2=bq1代入(*)式得q12-aq1+b=0解得q1=12(aa2-4b)=12(310-3910-16-410-15) C根號(hào)中的數(shù)值小于0,經(jīng)檢查,運(yùn)算無(wú)誤。試指出求解過(guò)程中的問(wèn)題并給出正確的解答。解析:題中僅給出相互作用力的大小,兩點(diǎn)電荷可能異號(hào),按電荷異號(hào)計(jì)算。由q1-q2=310-8C=a,q1q2=110-15C2=b得q12-aq1-b=0由此解得q1=510-8C,q2=2108C。答案:見(jiàn)解析