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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第7章 第1課時(shí) 電荷守恒定律 庫(kù)侖定律課時(shí)作業(yè)(含解析)
一、單項(xiàng)選擇題
1.關(guān)于點(diǎn)電荷,下列說(shuō)法正確的是( )
A.只有體積很小的帶電體才可以看作點(diǎn)電荷
B.只有球形帶電體才可以看作點(diǎn)電荷
C.帶電體能否被看作點(diǎn)電荷既不取決于帶電體大小也不取決于帶電體的形狀
D.一切帶電體都可以看作點(diǎn)電荷
【答案】C
【解析】點(diǎn)電荷就是帶電的質(zhì)點(diǎn),而物體之所以可以看成是質(zhì)點(diǎn),是一種科學(xué)的抽象.當(dāng)所研究的對(duì)象的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題不起作用或者可以忽略其影響時(shí),便可看成是質(zhì)點(diǎn),而不在于其自身的大小.
2.人類已探明某星球帶負(fù)電,假設(shè)它是一個(gè)均勻帶電的球體.將一
2、帶負(fù)電的粉塵置于該星球表面高h(yuǎn)處,粉塵恰處于懸浮狀態(tài).現(xiàn)將同樣的帶電粉塵帶到距星球表面2h處無(wú)初速度釋放,則此帶電粉塵將( )
A.向星球球心方向下落 B.被推向太空,遠(yuǎn)離星球
C.仍在那里懸浮 D.沿星球自轉(zhuǎn)的線速度方向飛出
【答案】C
【解析】設(shè)星球半徑為R,質(zhì)量為M,電荷量為Q,粉塵質(zhì)量為m,電荷量為q.將該星球所帶的電荷等效為電荷集中于球心的負(fù)點(diǎn)電荷,帶負(fù)電的粉塵在庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力作用下在高h(yuǎn)處平衡,即k=G.由上式可以看出高度h變化,不會(huì)打破這個(gè)平衡.
3.兩個(gè)放在絕緣架上的相同金屬球,相距r,球的半徑比r小得多,帶電荷量大小分別為q和3q,相互作用的斥力為3F.現(xiàn)讓這兩
3、個(gè)金屬球相接觸,然后分開,仍放回原處,則它們之間的相互作用力將變?yōu)? )
A.F B.
C.4F D.以上三個(gè)選項(xiàng)之外的一個(gè)值
【答案】C
【解析】滿足題中條件的兩個(gè)帶電金屬球可以看作是點(diǎn)電荷,電荷沒(méi)有平分前由庫(kù)侖定律有=3F,電荷平分后有=4F,C正確.
4.(xx·北京西城檢測(cè))如圖,兩個(gè)電荷量均為+q的小球用長(zhǎng)為l的輕質(zhì)絕緣細(xì)繩連接,靜止在光滑的絕緣水平面上.兩個(gè)小球的半徑r?l.k表示靜電力常量.則輕繩的張力大小為( )
圖1
A.0 B.
C.2 D.
【答案】B
【解析】輕繩的張力大小等于兩個(gè)帶電小球之間的庫(kù)侖力,由庫(kù)侖定律得F=,選項(xiàng)B正確.
5
4、.如圖2所示,A、B是帶有等量的同種電荷的兩小球,它們的質(zhì)量都是m,它們的懸線長(zhǎng)度都是L,懸線上端都固定在同一點(diǎn)O,B球懸線豎直且被固定,A球在力的作用下,在偏離B球s的地方靜止平衡,此時(shí)A受到繩的拉力為FT;現(xiàn)保持其他條件不變,用改變A球質(zhì)量的方法,使A球在距離B為處?kù)o止平衡,則A受到繩的拉力為( )
圖2
A.FT B.2FT
C.4FT D.8FT
【答案】D
【解析】對(duì)A球受力分析如圖所示,F(xiàn)斥和FT的合力F與mg等大反向,由幾何知識(shí)知,F(xiàn)、FT、F斥組成的力的矢量三角形與幾何△OAB相似,所以=,當(dāng)A、B間距變?yōu)闀r(shí)=,解以上兩式得FT′=8FT,故選D.
二、
5、雙項(xiàng)選擇題
6.如圖3所示,可視為點(diǎn)電荷的小球A、B分別帶負(fù)電和正電,B球固定,其正下方的A球靜止在絕緣斜面上,則A球受力個(gè)數(shù)可能為( )
圖3
A.可能受到2個(gè)力作用 B.可能受到3個(gè)力作用
C.可能受到4個(gè)力作用 D.可能受到5個(gè)力作用
【答案】AC
【解析】以A為研究對(duì)象,根據(jù)其受力平衡可得,如果沒(méi)有摩擦,則A對(duì)斜面一定無(wú)彈力,只受重力和庫(kù)侖引力作用而平衡;如果受摩擦力,則一定受彈力,所以A受4個(gè)力作用而平衡.
7.放在水平地面上的光滑絕緣圓筒內(nèi)有兩個(gè)帶正電小球A、B,A位于筒底靠在左側(cè)壁處,B在右側(cè)筒壁上受到A的斥力作用處于靜止,如圖4所示.若A的電荷量保持不變,B
6、由于漏電而下降少許重新平衡,下列說(shuō)法正確的是( )
圖4
A.A對(duì)筒底的壓力不變 B.B對(duì)筒壁的壓力變大
C.A、B間的庫(kù)侖力變小 D.A、B間的電勢(shì)能減小
【答案】AB
【解析】對(duì)A、B系統(tǒng)由整體法可知,A對(duì)筒底的壓力不變,A項(xiàng)正確.對(duì)球B受力分析如圖所示.當(dāng)B球下降時(shí),F(xiàn)庫(kù)與水平方向的夾角α變小,在豎直方向上有:F庫(kù)sin α=mBg.當(dāng)α變小時(shí),F(xiàn)庫(kù)是變大的,而FN=F庫(kù)cos α,顯然FN變大,B項(xiàng)對(duì),C項(xiàng)錯(cuò)誤.因?yàn)锽下降后更靠近A球,克服庫(kù)侖斥力做功,系統(tǒng)電勢(shì)能增大,D錯(cuò).正確選項(xiàng)為A、B.
8.如圖5所示,豎直墻面與水平地面均光滑絕緣,兩個(gè)帶有同種電荷的小球A、B
7、分別處于豎直墻面和水平地面,且共處于同一豎直平面內(nèi),若用圖5所示方向的水平推力F作用于小球B,則兩球靜止于圖5所示位置,如果將小球B稍向左推過(guò)一些,兩球重新平衡時(shí)的受力情況與原來(lái)相比( )
圖5
A.推力F將增大 B.墻面對(duì)小球A的彈力減小
C.地面對(duì)小球B的彈力減小 D.兩小球之間的距離增大
【答案】BD
【解析】A、B球受力如圖所示.
對(duì)A:
FAcos θ=GA ①
FAsin θ=FNA ②
對(duì)B:
FBcos θ+GB=FNB ③
FBsin θ=F ④
當(dāng)B向左推過(guò)一些后,θ角變小,由①式知,F(xiàn)A變小,則由②式知,F(xiàn)NA變小,F(xiàn)A與FB為作
8、用力與反作用力,所以FB=FA,由③式知,F(xiàn)NB=GB+GA,F(xiàn)NB不變,由④式知,F(xiàn)變小.由于FA、FB變小,所以兩球間距離變大.
三、非選擇題
9.(xx·惠州模擬)如圖6所示,質(zhì)量為m的小球A穿在絕緣細(xì)桿上,桿的傾角為α,小球A帶正電,電荷量為q.在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電荷量為Q的正電荷.將A由距B豎直高度為H處無(wú)初速釋放,小球A下滑過(guò)程中電荷量不變.不計(jì)A與細(xì)桿間的摩擦,整個(gè)裝置處在真空中,已知靜電力常量k和重力加速度g.求:
圖6
(1)A球剛釋放時(shí)的加速度是多大;
(2)當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí),A球與B點(diǎn)的距離.
【答案】(1)g sinα- (2)
【解析】(1)由
9、牛頓第二定律可知
mgsin α-F=ma,
根據(jù)庫(kù)侖定律F=k
r=H/sin α,
得a=gsin α-.
(2)當(dāng)A球受到合力為零、加速度為零時(shí),動(dòng)能最大.設(shè)此時(shí)A球與B點(diǎn)間的距離為d,則mgsin α=
解得d=
10.(xx·汕尾模擬)如圖7,絕緣水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m、電荷量均為+Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)
點(diǎn)),它們間的距離為r,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,求:
圖7
(1)A受的摩擦力為多大?
(2)如果將A的電荷量增至+4Q,兩物體開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)它們的加速度第一次為零時(shí),A、B各運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)距離?
【答案】(1) (2)均為Q -
【解
10、析】(1)由A受力平衡,得:
A受的摩擦力為FA=F庫(kù)=k.
(2)當(dāng)加速度第一次為零時(shí),庫(kù)侖力和滑動(dòng)摩擦力大小相等
μmg=k,
r′=2Q
間距增大了2Q -r
因A、B的質(zhì)量相等,所以加速度在這段時(shí)間內(nèi)的任何時(shí)刻總是等大反向,因此A、B運(yùn)動(dòng)的距離相等,各運(yùn)動(dòng)了Q -.
11.真空中有兩個(gè)完全相同的金屬小球,A球帶qA=6.4×10-16 C的正電荷,B球帶 qB=-3.2×10-16 C的負(fù)電荷,均可視為點(diǎn)電荷.求:
(1)當(dāng)它們相距為0.5 m時(shí),A、B間的庫(kù)侖力大??;
(2)若將兩球接觸后再分別放回原處,A、B間的庫(kù)侖力大?。?
【答案】(1)7.37×10-21
11、N (2)9.22×10-22 N
【解析】(1)A、B兩球帶異種電荷,因此,A、B間的庫(kù)侖力是引力,由庫(kù)侖定律可得它們間的庫(kù)侖力大小為
F=k
=9×109× N
≈7.37×10-21 N.
(2)A、B兩球接觸時(shí)會(huì)發(fā)生電中和,使“凈電荷”總量減小,剩下的“正”凈電荷將重新分布.
由于A、B兩球是完全相同的導(dǎo)體球,剩余的凈電荷將平均分配,A、B兩球?qū)贤N電荷,故放回原處后,A、B間的庫(kù)侖力變?yōu)槌饬Γ?
兩球接觸后,它們的帶電情況為:
QA=QB==×10-16 C=1.6×10-16 C
所以分別放回原處后,兩球間的庫(kù)侖力為
F′=k=9×109× N≈9.22×10-22 N.