2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)2探究靜電力含解析粵教版選修3-1

PAGE6-探究靜電力(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．點(diǎn)電荷是一種志向化模型，真正的點(diǎn)電荷是不存在的B．點(diǎn)電荷就是體積和電荷量都很小的帶電體C．依據(jù)F＝keq\f(q1q2,r2)可知，當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞D(zhuǎn)．一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形態(tài)和大小對(duì)所探討的問(wèn)題的影響是否可以忽視不計(jì)AD[點(diǎn)電荷是一種志向化模型，一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷不是看其大小和所帶電荷量多少，而是應(yīng)詳細(xì)問(wèn)題詳細(xì)分析，是看它的形態(tài)和大小對(duì)相互作用力的影響能否忽視不計(jì)．因此大的帶電體肯定不能看成點(diǎn)電荷和小的帶電體肯定能看成點(diǎn)電荷的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的，所以選項(xiàng)A、D正確，B錯(cuò)誤；r→0時(shí)已經(jīng)不能看成點(diǎn)電荷，C錯(cuò)誤．]2．為了探討電荷之間的相互作用力跟什么因素有關(guān)，小宇做了如下試驗(yàn)：把一個(gè)帶正電的物體放在A處，然后將掛在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3處，發(fā)覺(jué)狀況如圖所示．由此，小宇歸納得出的初步結(jié)論是()A．電荷之間的作用力大小隨距離增大而減小B．電荷之間的作用力大小隨距離增大而增大C．電荷之間的作用力大小隨距離的增大先增大后減小D．電荷之間的作用力大小與距離無(wú)關(guān)A[依據(jù)小球懸線偏離豎直方向的角度可以看出，電荷之間相互作用力的大小與電荷間距離的大小有關(guān)，距離越近，偏角越大，說(shuō)明電荷間相互作用力越大，所以A選項(xiàng)正確．]3．(多選)兩個(gè)完全相同的小金屬球，它們的帶電荷量之比為5∶1(皆可視為點(diǎn)電荷)，它們?cè)谙嗑嗫隙ň嚯x時(shí)相互作用力為F1，假如讓它們接觸后再放回各自原來(lái)的位置上，此時(shí)相互作用力變?yōu)镕2，則F1∶F2可能為()A．5∶2 B．5∶4C．5∶6 D．5∶9BD[由庫(kù)侖定律知，它們接觸前的庫(kù)侖力為F1＝keq\f(5q2,r2)若帶同種電荷，接觸后的帶電荷量相等，為3q，此時(shí)庫(kù)侖力為F2＝keq\f(9q2,r2)；若帶異種電荷，接觸后的帶電荷量相等，為2q，此時(shí)庫(kù)侖力為F2′＝keq\f(4q2,r2)，所以選項(xiàng)B、D正確．]4．如圖所示，點(diǎn)電荷＋Q固定，點(diǎn)電荷＋q沿直線從A運(yùn)動(dòng)到B.此過(guò)程中，兩電荷間的庫(kù)侖力是()A．吸引力，先變小后變大 B．吸引力，先變大后變小C．排斥力，先變小后變大 D．排斥力，先變大后變小D[同種電荷相互排斥，當(dāng)點(diǎn)電荷＋q沿直線從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，兩電荷間的距離先減小后增加，依據(jù)F＝keq\f(q1q2,r2)，電場(chǎng)力先增大后減小，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．]5．如圖所示，在絕緣的光滑水平面上，相隔肯定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球，從靜止同時(shí)釋放，則兩個(gè)小球的加速度和速度大小隨時(shí)間改變的狀況是()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C[因電荷間的靜電力與電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同，故電荷將始終做加速運(yùn)動(dòng)，又由于兩電荷間距離增大，它們之間的靜電力越來(lái)越小，故加速度越來(lái)越小，故C正確．]6．(多選)真空中固定的正點(diǎn)電荷Q所形成的電場(chǎng)中有一質(zhì)量為m＝1×10－4kg、帶電荷量q＝1×10－8C的微粒在此點(diǎn)電荷旁邊以角速度ω＝10rad/s做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知正點(diǎn)電荷Q的帶電荷量為4×10－5C．重力加速度g取A．微?？隙◣ж?fù)電B．微粒肯定帶正電C．微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心就在正點(diǎn)電荷Q所在的位置D．微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心就在正點(diǎn)電荷Q正下方與Q的距離為0.1m的位置AD[由題意知該微粒和點(diǎn)電荷之間有相互吸引的力，所以該微粒帶負(fù)電，故A正確，B錯(cuò)誤；由題意知該微粒所受的重力不能忽視，則微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡必不和點(diǎn)電荷在同一水平面內(nèi)，且圓心O在點(diǎn)電荷的正下方，設(shè)其距點(diǎn)電荷的距離為H，如圖所示．則Fcosθ＝mg，F(xiàn)sinθ＝mω2R，由幾何學(xué)問(wèn)知R＝Htanθ，由以上各式解得H＝eq\f(g,ω2)＝0.1m，故D正確．]二、非選擇題(14分)7.如圖所示，兩個(gè)可視為點(diǎn)電荷的金屬小球A、B質(zhì)量都是m、電荷量都是＋q，連接小球的絕緣細(xì)線長(zhǎng)度都是l，靜電力常量為k，重力加速度為g.求：(1)連結(jié)A、B的細(xì)線張力大??；(2)連結(jié)O、A的細(xì)線張力大?。甗解析](1)以B為探討對(duì)象，B受到豎直向下的重力，以及豎直向下的庫(kù)侖力，還有繩子豎直向上的拉力，所以：TAB＝mg＋eq\f(kq2,l2).(2)以A、B組成的整體為探討對(duì)象，因?yàn)锳、B兩球之間的庫(kù)侖力屬于內(nèi)力，所以可以將A、B看成一個(gè)整體，則整體受到重力和繩子的拉力作用處于平衡狀態(tài)，所以TOA＝2mg.[答案](1)keq\f(q2,l2)＋mg(2)2mg一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．兩個(gè)質(zhì)量分別是m1、m2的小球，各用絲線懸掛在同一點(diǎn)，當(dāng)兩球分別帶同種電荷，且電荷量分別為q1、q2時(shí)，兩絲線張開(kāi)肯定的角度θ1、θ2，如圖所示，此時(shí)兩個(gè)小球處于同一水平面上，且θ1>θ2，則下列說(shuō)法正確的是()A．m1＞m2 B．m1＜m2C．q1＜q2 D．q1＞q2B[m1、m2受力如圖所示，由平衡條件可知m1g＝Fcotθ1，m2g＝F′cotθ2，依據(jù)牛頓第三定律可得F＝F′，則eq\f(m1,m2)＝eq\f(cotθ1,cotθ2)，因?yàn)棣?>θ2，所以m1<m2，從式子中可以看出兩角度的大小關(guān)系與兩電荷的帶電量無(wú)關(guān)，故B正確．]2．如圖所示，直角三角形ABC中∠B＝30°，點(diǎn)電荷A、B所帶電荷量分別為QA、QB，測(cè)得在C處的某正點(diǎn)電荷所受靜電力方向平行于AB向左，則下列說(shuō)法正確的是()A．A帶正電，QA∶QB＝1∶8B．A帶負(fù)電，QA∶QB＝1∶8C．A帶正電，QA∶QB＝1∶4D．A帶負(fù)電，QA∶QB＝1∶4B[要使C處的正點(diǎn)電荷所受靜電力方向平行于AB向左，該正點(diǎn)電荷所受力的狀況應(yīng)如圖所示，所以A帶負(fù)電，B帶正電．設(shè)AC間的距離為L(zhǎng)，則FBsin30°＝FA，即keq\f(QBQC,（2L）2)·sin30°＝eq\f(kQAQC,L2)解得eq\f(QA,QB)＝eq\f(1,8)，故選項(xiàng)B正確．]3．如圖，三個(gè)固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線．設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的肯定值為k，則()A．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝eq\f(16,9) B．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝eq\f(16,9)C．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝eq\f(64,27) D．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝eq\f(64,27)D[假如a、b帶同種電荷，則a、b兩小球?qū)的作用力均為斥力或引力，此時(shí)c在垂直于a、b連線的方向上的合力肯定不為零，因此a、b不行能帶同種電荷，A、C錯(cuò)誤；若a、b帶異種電荷，假設(shè)a對(duì)c的作用力為斥力，則b對(duì)c的作用力肯定為引力，受力分析如圖所示，由題意知c所受庫(kù)侖力的合力方向平行于a、b的連線，則Fa、Fb在垂直于a、b連線的方向上的合力為零，由幾何關(guān)系可知∠a＝37°、∠b＝53°，則Fasin37°＝Fbcos37°，解得eq\f(Fa,Fb)＝eq\f(4,3)，又由庫(kù)侖定律及以上各式代入數(shù)據(jù)可解得eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(qa,qb)))＝eq\f(64,27)，B錯(cuò)誤，D正確．]4．(多選)如圖所示，MON是固定的光滑絕緣直角桿，MO沿水平方向，NO沿豎直方向，A、B為兩個(gè)套在此桿上的帶有同種電荷的小球，用一指向豎直桿的水平力F作用在A球上，使兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將A球向豎直桿方向緩慢拉動(dòng)一小段距離后，A、B兩小球可以重新平衡．則后一種平衡狀態(tài)與前一種平衡狀態(tài)相比較，下列說(shuō)法正確的是()A．A、B兩小球間的庫(kù)侖力變大B．A、B兩小球間的庫(kù)侖力變小C．A球?qū)O桿的壓力變大D．A球?qū)O桿的壓力不變BD[對(duì)B球受力分析，受重力Mg、靜電力F1、桿對(duì)其向左的支持力N2，如圖：依據(jù)平衡條件有，x方向：F1sinθ＝N2，y方向：F1cosθ＝Mg.由上述得到F1＝eq\f(Mg,cosθ).由于新位置兩球連線與豎直方向夾角θ變小，sinθ變小，cosθ變大，由上式知，靜電力F1變小，故B正確，A錯(cuò)誤；對(duì)A、B整體分析，水平桿對(duì)A球的支持力等于兩個(gè)球的重力之和，則大小不變，A球?qū)O桿的壓力不變，故C錯(cuò)誤，D正確．故選B、D.]二、非選擇題(26分)5．(13分)如圖所示，把一帶電荷量為Q＝－5×10－8C的小球A用絕緣細(xì)繩懸起，若將帶電荷量為q＝＋4×10－6C的帶電小球B靠近A，當(dāng)兩個(gè)帶電小球在同一高度相距30cm時(shí)，繩與豎直方向成45°角，g取10m/s2，k＝9.0×109N·m2/C2，且A、(1)A、B兩球間的庫(kù)侖力大小；(2)A球的質(zhì)量．[解析](1)由庫(kù)侖定律得F＝keq\f(Qq,r2)代入數(shù)據(jù)得F＝0.02N故A、B兩球間的庫(kù)侖力為0.02N.(2)由牛頓第三定律知，B所受庫(kù)侖力與A球所受庫(kù)侖力的大小相等，對(duì)A球受力分析如圖所示．依據(jù)平衡條件得F＝mgtanα代入數(shù)據(jù)得m＝2×10－3故A球的質(zhì)量為2×10－3[答案](1)0.02N(2)2×10－36．(13分)三個(gè)帶電量相同的正電荷Q，放在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，問(wèn)：(1)在三角形的中心放置電量為多大的電荷，才能使中心的電荷受力為零？(2)在三角形的中心位置放置電荷電量為多大時(shí)使每個(gè)電荷受力都為零？[解析](1)由于放于頂點(diǎn)的電荷性質(zhì)相同，電量多少相同，到三角形中心距離相等，由庫(kù)侖定律可知，每個(gè)Q對(duì)中心電荷的庫(kù)侖力大小相等且互成120°，故中心電荷只要電量不為零，受力均為零．(2)設(shè)等邊三角形邊長(zhǎng)為l，在△ABC中，中心O到B(或A或C)距離為r，r＝eq\f(\r(3),3)l，A對(duì)B的作用力和C對(duì)B的作用力的合力與q對(duì)B的作用力為一對(duì)平衡力．q對(duì)B點(diǎn)Q的力FqQ＝keq\f(qQ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),3)l))\s\up10(2))＝3keq\f(Qq,l2)