2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 電荷與電場(chǎng) 2 點(diǎn)電荷之間的相互作用課時(shí)分層作業(yè)2 教科版選修1 -1.doc

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2 點(diǎn)電荷之間的相互作用 課時(shí)分層作業(yè)(二) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (15分鐘　48分) 1．(6分)下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法，正確的是(　　) A．點(diǎn)電荷是客觀存在的帶有電荷的幾何點(diǎn) B．帶電體如果本身大小和形狀對(duì)它們間的相互作用影響可忽略，那么，該帶電體可視為點(diǎn)電荷 C．真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力，跟它們之間的距離成反比 D．真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力，跟它們所帶的電荷量的乘積成反比 B　[點(diǎn)電荷是理想化的物理模型，客觀不存在，故A錯(cuò)誤；由庫(kù)侖定律可知，真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力，跟它們之間的距離的平方成反比，跟它們所帶的電荷量的乘積成正比，故C、D錯(cuò)誤．] 2．(6分)關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032012】 A．體積較大的帶電體在任何條件下都不可看成點(diǎn)電荷 B．足夠小(例如體積小于1 mm3)的電荷，一定可以看作點(diǎn)電荷 C．由庫(kù)侖定律可知，兩個(gè)電荷間的距離趨于無窮小時(shí)，庫(kù)侖力趨于無限大 D．一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它尺寸的大小，而是看它的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響是否能忽略不計(jì) D　[一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，并不只是看它本身尺寸的大小，而是看它的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響能否忽略不計(jì)，D正確．當(dāng)研究?jī)蓚€(gè)距離很遠(yuǎn)的帶電星球間的庫(kù)侖力時(shí)，兩星球也可視為點(diǎn)電荷，A錯(cuò)誤．兩個(gè)很小的帶電體距離很小時(shí)也不可看作點(diǎn)電荷，B錯(cuò)誤．庫(kù)侖定律的適用條件是真空中的點(diǎn)電荷，當(dāng)兩電荷間的距離趨于無窮小時(shí)，電荷不能視為點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用了，它們間的庫(kù)侖力并非無窮大，C錯(cuò)誤．] 3．(6分)A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離恒定，當(dāng)其他電荷移到A、B附近時(shí)，A、B之間的庫(kù)侖力將(　　) A．可能變大　　　 B．可能變小 C．一定不變 D．不能確定 C　[根據(jù)庫(kù)侖定律，兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力只由兩個(gè)電荷的電量和它們間的距離來確定，因此它們間的庫(kù)侖力不會(huì)受到外界的影響．選項(xiàng)C正確．] 4．(6分)真空中有兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷，它們之間靜電力的大小為F.如果保持這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離不變，而將它們的電荷量都變?yōu)樵瓉淼?倍，那么它們之間靜電力的大小變?yōu)?　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032013】 A． B． C．16F D．4F D　[由庫(kù)侖定律可得原來它們之間的庫(kù)侖力為：F＝；變化之后它們之間的庫(kù)侖力為：F′＝＝4＝4F，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．故選D] 5．(6分)兩個(gè)相同的金屬小球(可視為點(diǎn)電荷)所帶電荷量之比為1∶5(異種電荷)，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(　　) A． B． C． D． A　[設(shè)兩個(gè)小球的電荷量分別為q、－5q，由庫(kù)侖定律知庫(kù)侖力F電＝＝. 兩球接觸后，電荷量先中和再平分，電荷量變?yōu)? q′＝＝－2q， 此時(shí)庫(kù)侖力F電′＝＝＝F電．] 6．(6分)設(shè)某星球帶負(fù)電，一電子粉塵懸浮在距星球表面1 000 km的地方，若將同樣的電子粉塵帶到距星球表面2 000 km的地方，相對(duì)于該星球無初速度釋放，則此電子粉塵(　　) A．向星球下落 B．仍在新位置保持懸浮 C．被推向太空 D．無法判斷 B　[星球球心到粉塵的距離為r，粉塵質(zhì)量為m，星球質(zhì)量為M，粉塵電荷量為q，星球電荷量為Q.粉塵原來能懸浮，說明它所受庫(kù)侖力與萬有引力保持平衡，則有＝，由等式可看出r增大時(shí)庫(kù)侖力變化，同樣萬有引力也變化，等式仍成立，故選B.] 7．(6分)如圖122所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支架上，兩球心間的距離為L(zhǎng)，為球殼外半徑r的3倍．若使它們帶上等量異種電荷，使其所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q，那么a、b兩球之間的萬有引力F1與庫(kù)侖力F2為(　　) 圖122 A．F1＝G，F(xiàn)2＝k B．F1≠G，F(xiàn)2≠k C．F1≠G，F(xiàn)2＝k D．F1＝G，F(xiàn)2≠k D　[雖然兩球心間的距離L只有其外半徑r的3倍，但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看做質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)，因此，可以應(yīng)用萬有引力定律；而本題中由于a、b兩球殼所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側(cè)電荷分布比較密集，又因兩球心間的距離L只有其外半徑r的3倍，不滿足L遠(yuǎn)大于r的要求，故不能將兩帶電球殼看成點(diǎn)電荷，所以不能應(yīng)用庫(kù)侖定律，D正確．] 8．(6分)真空中保持一定距離的兩個(gè)點(diǎn)電荷，若其中一個(gè)點(diǎn)電荷電量增加2倍，但仍然保持它們之間的相互作用力不變，則另一點(diǎn)電荷的電荷量一定減少了(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032014】 A． B. C． D. A　[因?yàn)橐粋€(gè)點(diǎn)電荷電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，q′＝2q，根據(jù)庫(kù)侖定律的公式F＝k，因庫(kù)侖力保持不變，則有：F＝k，聯(lián)立得：Q′＝Q，故選A．] [能力提升練] (25分鐘　50分) 9．(8分)三個(gè)相同金屬球，原來有A、B兩個(gè)小球帶等量同種電荷，相互間的斥力為F，用第三個(gè)不帶電的小球C，依次接觸兩個(gè)帶電小球后再移走，A、B距離變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t原來兩個(gè)帶電小球A、B之間的相互斥力變?yōu)?　　) A． B． C． D． D　[設(shè)q1＝q2＝q，則由庫(kù)侖定律可知F電＝k 第三個(gè)小球接觸第一個(gè)小球，q1′＝，第三個(gè)小球電荷量為，再與第二個(gè)小球接觸，電荷量平分，變?yōu)閝2′＝＝q，庫(kù)侖力F電′＝k＝k＝＝F.] 10．(8分)如圖123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(chǎn)和c帶正電，b帶負(fù)電，a所帶電荷量的大小比b的?。阎猚受到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表示，它應(yīng)是(　　) 圖123 A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 B　[據(jù)“同電性相斥，異電性相吸”規(guī)律，確定小球c受到a和b的庫(kù)侖力Fac、Fbc的方向，若Fbc＝Fac，則兩力的合力沿水平方向，考慮到a的帶電荷量小于b的帶電荷量，故Fbc大于Fac(如圖所示)，F(xiàn)bc與Fac的合力只能為F2，故選B.] 11．(8分)(多選)半徑相同的金屬球A、B帶有等量電荷，相距一定距離時(shí)，兩球間的相互作用的庫(kù)侖力為F.今讓第三個(gè)與A、B相同的不帶電的金屬球C先后與A、B接觸后再移開，此時(shí)A、B的相互作用力大小可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032015】 A．　　　　 B． C． D． AB　[金屬球A、B之間存在著相互作用力即庫(kù)侖力，利用庫(kù)侖定律F＝k可知，若當(dāng)兩小球的距離不變時(shí)，兩球之間的相互作用力的大小與它們之間的帶電荷量的乘積成正比．因兩個(gè)小球的帶電性不明確，所以兩個(gè)小球可能帶同種電荷也可能帶異種電荷，故兩個(gè)小球之間的作用力可能是相互吸引力，也可能是相互排斥力． 若兩個(gè)小球帶同種電荷，C分別與A、B相接觸后，電荷量直接平均分配，最后A、B的帶電荷量剩下原來的和.故此時(shí)兩個(gè)金屬球之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼模? 若兩個(gè)小球帶異種電荷，C分別與A、B相接觸后，電荷量先中和，再平均分配，最后A、B的帶電荷量剩下原來的和，故此時(shí)兩個(gè)金屬球之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼?，即F.] 12．(8分)把一電荷Q分為電荷量為q和(Q－q)的兩部分，使它們相距一定距離，若要使它們之間有最大的斥力，則q和Q的關(guān)系是________． 【解析】　根據(jù)庫(kù)侖定律，有F＝，其中q(Q－q)＝－q2＋qQ＝－(q2－qQ)＝－(q2－qQ＋)＋＝－(q－)2＋，當(dāng)q＝時(shí)，靜電力F有最大值． 【答案】　q＝ 13．(8分)兩個(gè)帶同種電荷的金屬點(diǎn)電荷，電量分別為210－3 C和610－3 C，相距為1 m，則： (1)二者間的庫(kù)侖力大小是多少？ (2)若將二者接觸后放回原位，庫(kù)侖力大小是多少？(k＝9.0109 Nm2/C2) 【解析】　(1)根據(jù)庫(kù)侖定律，則有：F＝＝＝1.08105 N. (2)兩帶同種電荷的小球相互接觸后，電量均分，故：q′＝(Q＋q)＝410－3 C 又由庫(kù)侖定律得： F′＝＝＝1.44105 N. 【答案】　(1)二者間的庫(kù)侖力大小是1.08105N (2)若將二者接觸后放回原位，庫(kù)侖力大小是1.44105 N 14. (10分)如圖124所示，一個(gè)掛在絲線下端的帶正電的小球B，靜止在圖示位置；若固定的帶正電的小球A帶電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，θ＝30，A和B在同一水平線上，整個(gè)裝置處于真空中，求A、B兩球之間的距離為多少？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37032016】 圖124 【解析】　選B球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖，因?yàn)锽靜止，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)力的合成及幾何知識(shí)，得F電＝mgtan θ，根據(jù)庫(kù)侖定律 F電＝k，得r＝ ＝ . 【答案】