人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律精品课堂检测
展开一、电荷
1.自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷.
2.电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
3.电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,国际单位制中的单位是库仑,符号是C.
二、摩擦起电和感应起电
1.摩擦起电:当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上,于是,原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电.
2.感应起电:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷,这种现象叫作静电感应.利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电.
三、电荷守恒定律和元电荷
1.电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.
2.电荷守恒定律的另一表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变.
3.元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,用e表示.所有带电体的电荷量或者等于e ,或者是e的整数倍.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的,在我们的计算中,可取e=1.60×10-19 C.
4.比荷:带电粒子的电荷量与质量的比值.
技巧点拨
一、对三种起电方式的理解
二、电荷守恒定律 元电荷
1.使物体带电的实质不是创造了电荷,而是物体所带的电荷发生了转移,起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布.
2.电荷的中和并不是指电荷消失,而是指带等量异种电荷的两物体接触时,经过电子的转移,物体达到电中性的过程.
3.元电荷
(1)元电荷是最小的电荷量,而不是实物粒子,元电荷无正、负之分.
(2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷,但不能说质子、电子是元电荷.
(3)电子的比荷:电子的电荷量e与电子的质量me之比,叫作电子的比荷.
三、验电器的原理和使用
验电器的两种应用方式及原理
1.带电体接触验电器:当带电的物体与验电器上面的金属球接触时,有一部分电荷转移到验电器上,与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开.如图甲.
2.带电体靠近验电器:当带电体靠近验电器的金属球时,带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开,如图乙.
例题精练
1.(2021春•沭阳县期中)关于电荷的说法正确的是( )
A.电荷量很小的电荷就是元电荷
B.物体所带的电荷量可以是任意值
C.质子和正电子都是元电荷
D.点电荷是一种理想化模型,实际不存在
【分析】明确元电荷的定义,知道元电荷不是质子也不是电子;是电量的一个单位,而任何带电体的电量均为元电荷的整数倍。
【解答】解:A、元电荷是最小的电量单位,电荷量很小的电荷不是元电荷,故A错误;
B、物体所带的电荷量必须是元电荷的整数倍,不可以是任意值,故B错误;
C、质子和正电子都带元电荷的电量,但不是元电荷,故C错误;
D、由点电荷的定义知,它是理想化的模型,实际并不存在,故D正确;
故选:D。
【点评】对于元电荷要注意它是最小的电量单位,明确这不是质子也不是电子,它只是在数值上等于它们的电量。
2.(2021•浙江模拟)小明同学做一个“静电散花”的小实验。如图所示,将纸屑放在带绝缘柄的金属板上,用毛皮摩擦橡胶膜使其带上负电荷,并放到金属板的正下方,用手接触金属板后移开,再将橡胶膜从金属板的下面移走,看到金属板上的纸屑向上飞散开来,则下列说法正确的是( )
A.当带负电的橡胶膜放到金属板的正下方时,金属板上表面感应出正电荷
B.当用手接触金属板,金属板上的正电荷从手流入大地
C.将橡胶膜从金属板的下面移走后,金属板的上表面带正电荷
D.向上飞散的纸屑都带负电荷
【分析】当带负电的橡胶膜放到金属板的正下方时,金属板下表面感应出正电荷,上表面感应出负电荷,当用手接触金属板,金属板上多余出正电荷,将橡胶膜从金属板的下面移走后,金属板的上表面带正电荷,纸屑因带上正电与金属板上的正电相互排斥而向上飞散。
【解答】解:A、当带负电的橡胶膜放到金属板的正下方时,根据静电感应现象知,近端感应出与它电性相反的电荷远端感应出与它电性相同的电荷,即金属金属板下表面感应出正电荷,上表面感应出负电荷,故A错误。
B、当用手接触金属板,大地相当于远端,金属板上的负电荷从手流入大地,金属板上多余出正电荷,则金属板带正电,故B错误。
C.将橡胶膜从金属板的下面移走后,金属板的上表面带正电荷,故C正确。
D.纸屑因带上正电与金属板上的正电相互排斥而向上飞散,故D错误。
故选:C。
【点评】本题联系生活实际,考查学生应用静电感应物理知识,解释身边现象的能力。
随堂练习
1.(2020秋•渭滨区期末)下列现象中,不属于摩擦起电的有( )
A.将被毛皮摩擦过的塑料棒靠近碎纸屑,纸屑被吸起
B.在干燥的天气中脱毛线衣时,会听到轻微的噼啪声
C.用干燥的毛刷刷毛料衣服时,毛刷上吸附有许多细微的脏物
D.把钢针沿着磁铁摩擦几次,钢针就能吸引铁屑
【分析】两种不同物质组成的物体相互摩擦后,物体能吸引轻小物体的现象是摩擦起电。
【解答】解:A、用毛皮摩擦过的塑料棒吸引靠近碎纸屑,是毛皮和塑料棒摩擦使塑料棒带了电,故A不符合题意;
B、在干燥的天气中脱毛线衣时,会听到轻微的噼啪声,属于摩擦起电,故B不符合题意;
C、用干燥的毛刷刷毛料衣服时,毛刷带有电能吸引细微的脏物,属于摩擦起电,故C不符合题意;
D、把钢针沿着磁铁摩擦几次,钢针就能吸引铁屑属于磁现象,不属于摩擦起电,故D符合题意。
本题选择不属于摩擦起电的
故选:D。
【点评】本题考查摩擦起电的现象,这是学生身边的常见现象,能使学生感到物理就在身边,体现了物理和生活的密切关系。
2.(2020秋•袁州区校级月考)关于点电荷、元电荷,下列说法正确的是( )
A.元电荷是最小的电荷量,和一个电子所带电荷量数值相等
B.一个物体带负电,这是它失去电子的缘故
C.电荷不能够创造,但可以消灭
D.只有很小的球形带电体才叫做点电荷
【分析】元电荷是最小的电荷量;带电体的大小、形状对所研究的问题影响很小,可以忽略,带电体可以看作点电荷。
【解答】解:A、元电荷是最小的电荷量,电子和质子所带的电荷量数值等于元电荷,故A正确;
B、一个物体带负电,电子带负电,所以这是它得到电子的缘故,故B错误;
C、根据电荷守恒定律,电荷既不能够创造,也不能消灭,故C错误;
D、点电荷是一种理想化的物理模型,但不一定是体积很小,带电体自身的形状、大小可以忽略时就可以看成是点电荷,故D错误;
故选:A。
【点评】考查带电体看作点电荷的条件,以及元电荷的概念,需要正确区分这几个概念,定性分析各选项。
3.(2020秋•忠县校级期中)关于点电荷、元电荷、检验电荷,下列说法正确的是( )
A.点电荷是体积很小的带电体,是一种理想化的物理模型
B.点电荷所带电荷量一定很小
C.点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型
D.点电荷所带电荷量一定是元电荷的整数倍
【分析】(1)元电荷是最小的电荷量;
(2)带电体的大小、形状对所研究的问题影响很小,可以忽略,带电体可以看作点电荷。
(3)检验电荷是用来检验电场是否存在及其强弱分布的情况的。
【解答】解:A、点电荷是一种理想化的物理模型,但不一定是体积很小,带电体自身的形状、大小可以忽略时就可以看成是点电荷,故A错误;
B、点电荷和所带电荷量多少没有关系,故B错误;
C、根据定义可知,点电荷、元电荷、检验电荷表示的意义不一样,点电荷是理想化的物理模型,元电荷和检验电荷不是物理模型,故C错误;
D、所有的带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,故D正确;
故选:D。
【点评】考查带电体看作点电荷的条件,以及元电荷、检验电荷的概念,需要正确区分这几个概念,定性分析各选项。
知识点二:库仑定律
一、电荷之间的作用力
1.探究影响电荷之间相互作用力的因素
(1)实验现象:(如图所示)
①小球带电荷量一定时,距离带电物体越远,丝线偏离竖直方向的角度越小.
②小球处于同一位置时,小球所带的电荷量越大,丝线偏离竖直方向的角度越大.
(2)实验结论:电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小.
2.库仑定律
(1)点电荷:当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,带电体可以看作带电的点,叫作点电荷.
(2)库仑定律
①内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.这种电荷之间的相互作用力叫作静电力.
②公式:F=keq \f(q1q2,r2),其中k=9.0×109 N·m2/C2,叫作静电力常量.
③适用条件:a.在真空中;b.点电荷.
二、库仑的实验
1.库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比.
2.库仑在实验中为研究F与q的关系,采用的是用两个完全相同的金属小球接触,电荷量平分的方法,发现F与q1和q2的乘积成正比.
技巧点拨
一、库仑定律的理解与应用
1.点电荷
(1)点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在.
(2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定.如果带电体的大小比带电体间的距离小得多,则带电体的大小及形状就可以忽略,此时带电体就可以看成点电荷.
2.库仑定律
(1)库仑定律只适用于真空中静止点电荷之间的相互作用,一般没有特殊说明的情况下,都可按真空来处理.
(2)当r→0时,电荷不能再看成点电荷,库仑定律不再适用.
(3)两个点电荷之间的静电力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大.
(4)两个规则的带电球体相距比较近时,电荷的分布会发生改变,库仑定律不再适用.
二、静电力的叠加
1.对于三个或三个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的静电力,等于其余所有点电荷单独对它作用产生的静电力的矢量和.
2.电荷间的单独作用符合库仑定律,求各静电力的矢量和时应用平行四边形定则.
例题精练
1.(2021•清城区校级模拟)如图,带正电的小球a在外力作用下静止在绝缘光滑竖直面上的P点,带正电的小球b用绝缘细线系住,挂在绝缘光滑竖直面上的O点,b球静止时与a球在同一水平面内。若将小球a从P点缓慢移到C点过程中,小球b所受的库仑力大小( )
A.逐渐减大B.逐渐减小
C.保持不变D.先减小后增大
2.(2021•上海学业考试)如图,在一个点电荷Q附近的a、b两点放置检验电荷。则检验电荷的受力F与其电荷量q的关系图为( )
A.
B.
C.
D.
随堂练习
1.(2021春•历下区校级期中)某原子电离后其核外只有一个电子,若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动,那么电子运动( )
A.半径越小,加速度越小B.半径越小,周期越大
C.半径越大,角速度越大D.半径越大,线速度越小
2.(2021春•晋城期中)两个完全相同的金属小球A、B,已知A球所带电荷量为q1,B球所带电荷量为﹣q2,将两小球接触后再放回原处,它们之间的库仑力( )
A.一定不是吸引力B.一定大于原来的库仑力
C.一定等于原来的库仑力D.一定小于原来的库仑力
3.(2021春•湖北期中)如图,真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形,边长L=2.0m。若将电荷量均为q=+2.0×10﹣6C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0×109N•m2/C2。下列判断正确的是( )
A.两点电荷间的库仑力大小为9.0×10﹣2N
B.两点电荷间的库仑力大小为9.0×10﹣4N
C.C点的电场强度的大小为×103N/C
D.C点的电场强度的大小为×104N/C
综合练习
一.选择题(共20小题)
1.(2020秋•安徽期中)对静电现象的认识,下列说法正确的是( )
A.感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B.人们在晩上脱衣服时由于摩擦起电创造了电荷,有时会看到火花四溅
C.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
D.玻璃棒与丝绸摩擦后之所以带正电,是因为丝绸上的正电荷转移到了玻璃棒上
2.(2020秋•南山区校级月考)如图所示,甲、乙是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触。现用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近甲(棒与甲不接触)并用手触摸甲球,然后依次将手和棒移走,再将甲、乙分开。关于甲、乙的带电情况,下列判断正确的是( )
A.甲带正电,乙带负电B.甲带负电,乙带正电
C.甲、乙均不带电D.甲、乙均带正电
3.(2020秋•扬州期中)金属小球A电荷量q1=3×10﹣8C,金属小球B电荷量q2=﹣1×10﹣8C,两小球接触后再分开,若小球A电荷量q3=1.2×10﹣8C,则小球B电荷量q4为( )
A.0.8×10﹣8CB.﹣1.2×10﹣8CC.2.0×10﹣8CD.﹣3.8×10﹣8C
4.(2020春•湖州期末)在干燥天气下,一个小孩从滑梯上往下滑,在下滑过程中,发现小孩的头发向四周“炸开”,如图所示。产生这一现象的原因可能是( )
A.小孩与滑梯间摩擦起电,使头发带上了异种电荷
B.小孩与滑梯间摩擦起电,使头发带上了同种电荷
C.小孩与滑梯间感应起电,使头发带上了异种电荷
D.小孩与滑梯间感应起电,使头发带上了同种电荷
5.(2021春•浙江月考)两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带﹣3Q和+5Q的电荷,将它们固定在相距为a的两点,它们之间的库仑力大小为F1,它们连线中点的电场强度大小为E1;现用绝缘工具使两小球接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间的库仑力大小为F2,它们连线中点的电场强度大小为E2;则( )
A.F1:F2=60:1B.F1:F2=1:16C.E1:E2=32:1D.E1:E2=1:8
6.(2021•济南一模)如图所示,a、b两电子围绕静止的正点电荷做匀速圆周运动,不计电子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A.a电子受到的电场力小于b电子受到的电场力
B.a电子的电势能小于b电子的电势能
C.a电子的线速度小于b电子的线速度
D.a电子的周期大于b电子的周期
7.(2021•绵阳模拟)如图所示,光滑绝缘杆弯成直角,直角处固定在水平地面上,质量为m、带电荷量为+Q的小圆环A穿在右边杆上,质量为3m、带电荷量+3Q小圆环B穿在左边杆上,静止时两圆环的连线与地面平行,右边杆与水平面夹角为a。重力加速度为g,则( )
A.右边杆对A环支持力大小为mg
B.左边杆对B环支持力大小为mg
C.A环对B环库仑力大小为3mg
D.A环对B环库仑力大小为mg
8.(2021•揭阳模拟)如图是库仑做实验用的库仑扭秤。带电小球A与不带电小球B等质量,带电金属小球C靠近A,两者之间的库仑力使横杆旋转,转动旋钮M,使小球A回到初始位置,此时A、C间的库仑力与旋钮旋转的角度成正比。现用一个电荷量是小球C的三倍、其他完全一样的小球D与C完全接触后分开,再次转动旋钮M使小球A回到初始位置,此时旋钮旋转的角度与第一次旋转的角度之比为( )
A.1B.C.2D.4
9.(2021•六模拟)如图所示,绝缘细线下端系一带正电的小球a,带电荷量为Q1,上端系在绝缘光滑竖直墙面上的O点,另一带正电小球b在墙面上的A点,带电荷量为Q2,小球a静止时两球在同一水平线上。现将小球b在外力作用下从A点沿墙面缓慢下移到B点,此过程中,两球均可视为质点,所带的电荷量均保持不变,则( )
A.细线上的拉力大小保持不变
B.a受到的库仑力逐渐减小
C.小球b一定受到四个力作用
D.细线拉力与a受到的库仑力的合力逐渐减小
10.(2021•五模拟)真空中有两个完全相同的金属小球A、B(带异种电荷),将A、B两个小球分别固定在两处,此时两金属小球间的静电力为F。已知金属小球B所带电荷量的绝对值是金属小球A所带电荷量绝对值的4倍,两个小球间的距离远远大于金属小球的直径。现用一个与A、B完全相同的不带电的金属小球C先后与A、B金属小球接触后移开,并将两小球的距离变为原来的,此时两金属小球间的静电力为( )
A.FB.FC.FD.F
11.(2021春•雁塔区校级月考)如图所示在光滑绝缘水平面上两个相距0.4m的点电荷A、B,电量分别为+Q和﹣9Q,如果引入第三个带电小球C,正好使三个小球都处于静止状态,C带电荷量是( )
A.QB.﹣QC.QD.﹣Q
12.(2020秋•垫江县校级月考)如图所示,两个大小可以忽略不计的小球带有同种电荷,质量分别为mA和mB,带电量分别为qA和qB,用绝缘细线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,它们与竖直线所成的夹角分别为α和β,且α<β,两根细线的张力分别为TA和TB,且两球同处一水平线上,则下述结论中正确的是( )
A.qA一定小于qB
B.mA一定大于mB
C.TA一定小于TB
D.若将两球接触后分开,再处于平衡状态时,细线的偏角相等
13.(2020秋•河南月考)如图所示,带正电小球A固定在绝缘竖直墙上,另一个带正电、质量为m的小球B用绝缘细绳拴住,小球B在重力、细绳拉力和小球A库仑力的作用下静止,且A、B两球处于离地面高度为h的同一水平面上。现将细绳剪断,下列说法正确的是( )
A.小球B从细绳剪断瞬间起开始做匀加速直线运动
B.小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g
C.小球B在空中运动的时间等于
D.小球B落地的速度小于
14.(2020秋•荔湾区校级期中)下列说法中正确的是( )
A.物体所带电荷量的最小值为1.6×10﹣19C
B.带电量很小的带电体才是点电荷
C.物体所带的电荷量可以为任意实数
D.体积较大的带电体一定不是点电荷
15.(2020秋•成都期中)下列说法正确的是( )
A.元电荷就是指电子或质子
B.点电荷所带的电荷量不一定是元电荷的整数倍
C.元电荷的数值通常取作e=1.60×10﹣19C
D.元电荷e的数值最早是由库仑用油滴实验测得的
16.(2021春•鼓楼区校级月考)有3个完全一样的金属小球A、B、C,A所带电量为4Q,B所带电量为﹣Q,C球不带电,今将A、B固定起来,然后让C反复与A、B接触,最后再移去C球,则A、B间的库仑力变为原来的( )
A.倍B.倍C.倍D.倍
17.(2021•绍兴二模)有6个小金属球分别固定在如图所示的正六边形的顶点上,球7处于正六边形中心位置,现使球2带正电,球7带负电,要使球7在中心位置获得水平向右的加速度,下列说法正确的是( )
A.使球1带上正电荷,其他球不带电
B.使球4、5同时带上电荷,其他球不带电
C.不可能只让球4带上电荷,其他球不带电
D.不可能让球3、4、5、6同时带上电荷,其他球不带电
18.(2021•闵行区二模)竖直平面内固定一个光滑绝缘的大圆环。带电小球A固定在大圆环最高点,带电小球B套在大圆环上,在库仑力的作用下恰好静止于如图位置,下列说法正确的是( )
A.两球可能带同种电荷,也可能带异种电荷
B.圆环对小球B的弹力方向一定沿半径指向圆外
C.若B球电荷量缓慢减小,则圆环对小球B的弹力减小
D.若B球电荷量缓慢减小,则圆环对小球B的弹力增大
19.(2020秋•北碚区校级月考)如图所示,真空中三个质量相等的小球A、B、C,带电荷量大小分别为QA=6q,QB=3q,QC=8q。现用适当大小的恒力F拉C,可使A、B、C沿光滑水平面做匀加速直线运动,运动过程中 A、B、C保持相对静止,且A、B间距离与B、C间距离相等。不计电荷运动产生磁场的影响,小球可视为点电荷,则此过程中A、B之间的作用力大小为( )
A.FB.FC.FD.F
20.(2020秋•嘉兴月考)如图所示,倾角为θ的光滑绝缘斜面顶端固定一劲度系数为k1的绝缘轻质弹簧,弹簧另外一端连接一质量为m,带电为+Q的小球P(视为质点),斜面底端固定一带电小球S,带电量为﹣q,当小球P静止时,两者相距r.现突然将小球S移走,小球P做简谐运动,已如静电力常量为k,弹簧的原长为x0,则( )
A.小球P回复力满足F回=﹣kx,式中k为静电力常量
B.小球P简谐运动的振幅为
C.简谐运动平衡位置距离斜面顶端++x0
D.若不撤去小球S,给小球P沿斜面向下的初速度,小球P仍做简谐运动
二.多选题(共14小题)
21.(2019秋•浑源县校级月考)下列说法中正确的是( )
A.只要体积小、质量大的物体都可以看作质点
B.只有当受到不断变化的合力时,物体才能做曲线运动
C.所有做抛体运动的物体在相等的时间内速度变化都相同
D.不论物体做直线运动还是曲线运动,物体的加速度与所受的合力方向一定相同
22.(2020春•广东期中)下列说法正确的有( )
A.一个物体带负电是因为物体失去了电子
B.利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电
C.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
D.电荷量是能连续变化的物理量
23.(2019秋•维西县校级期末)关于电荷量,以下说法正确的是( )
A.物体所带的电荷量可以为任意值
B.物体所带的电荷量只能为某些值
C.物体带电量的最小值为1.6×10﹣9C
D.若物体带正电荷,电荷量为1.6×10﹣9C,这是因为物体失去了1.0×1010个电子
24.(2021•浙江模拟)用细绳拴一个质量为m带正电的小球B,另一个也带正电的小球A固定在光滑绝缘的竖直墙上,A、B两球离地面的高度均为h.小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动,如图所示,现将细绳剪断并同时释放A球后( )
A.小球B在细绳剪断开始做平抛运动
B.小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g
C.小球B落地的时间小于
D.小球B落地的速度大于
25.(2020秋•眉山期末)如图所示,把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使小球a能静止在斜面上,需在MN间放一带电小球b,则b应( )
A.带正电,放在A点B.带负电,放在B点
C.带负电,放在C点D.带正电,放在C点
26.(2020秋•福州期末)如图所示,水平放置的光滑绝缘杆上固定着两个点电荷q1和q2,一个有孔的带正电小球a套在杆上,从图示位置由静止释放后,小球开始沿杆向左运动,经过杆上O点时速度最大。不考虑小球a的带电量对电场的影响,且运动过程中小球始终与q2不发生碰撞。下列说法正确的是( )
A.q1带正电
B.q1的电荷量大于q2的电荷量
C.小球a由静止释放后会多次经过O点
D.q1和q2带同种电荷
27.(2020秋•池州期末)如图所示,用两根等长的轻质细绝缘线M、N把带电小球甲悬挂在水平天花板上,两线之间的夹角为θ=74°。小球甲电荷量为q=1.0×10﹣6C,质量为m=0.25kg,小球甲的正下方l=0.1m处固定有一带等量同种电荷的小球乙。小球甲、乙均可视为点电荷,已知静电力常量k=9×109N•m2/C2,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。则( )
A.小球甲、乙之间的库仑力大小为0.9N
B.细线N的拉力大小为1N
C.剪断细线M瞬间,小球甲的加速度大小为1.92m/s2
D.剪断细线M瞬间,细线N的拉力大小为1.28N
28.(2020春•宝应县期中)以下说法正确的有( )
A.元电荷就是点电荷
B.感应起电的本质是自由电子的移动
C.点电荷所带的电荷量一定是元电荷的整数倍
D.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,则q1对q2的库仑力大于q2对q1的库仑力
29.(2019秋•娄星区期中)M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电1.6×10﹣10C,下列判断正确的有( )
A.摩擦的过程中电子从M转移到N
B.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
C.M在摩擦过程中失去1.6×10﹣10个电子
D.N在摩擦后一定带负电1.6×10﹣10C
30.(2021•濠江区校级模拟)如图所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球,t=0时,甲静止,乙以6m/s的初速度向甲运动.它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v﹣t图像分别如图(b)中甲、乙两曲线所示.则由图线可知( )
A.两小球带电的电性相反
B.甲、乙两球的质量之比为2:1
C.t1时刻,两球所构成系统的电势能最大
D.在0~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小
31.(2021春•湖北期中)如图所示,a、b、c为真空中三个带电小球,b球带电荷量为+Q,用绝缘支架固定,a、c两小球用绝缘细线悬挂,处于平衡状态时三小球球心等高,且a、b和b、c间距离相等,悬挂a小球的细线向左倾斜,悬挂c小球的细线竖直,则( )
A.a、c两小球带同种电荷B.a、c两小球带异种电荷
C.a小球带电荷量为﹣4QD.c小球带电荷量为+4Q
32.(2021•嘉兴二模)如图所示,表面光滑、半径R=0.9m的圆弧形轨道固定在水平地面上,P是圆弧的最低点,A,B是圆弧上等高的两点,弧长≤R,O是圆心。O处固定一个带电量为Q=+1.0×10﹣5C的点电荷。先让带电量为q=+4.5×10﹣6C、质量m=0.05kg的点电荷从A点由静止开始释放(过程1),再让此电荷从O点正下方0.5m处由静止释放运动到P(过程2)。静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,则小球( )
A.过程1中在A点受到的库仑力大小为0.45N
B.过程1中从A运动到P时对轨道的压力大小为1.0N
C.过程1中从A首次运动到B的时间为0.3πs
D.过程2中运动时间小于0.2s
33.(2021•福建模拟)如图,同一竖直平面内A、B、C、D四点距O点的距离均为r,O为水平连线AB的中点,C、D为AB连线中垂线上的两点。A、B两点分别固定有带电荷量均为Q(Q>0)的点电荷。在C点由静止释放一质量为m的带正电小球,小球竖直下落通过D点。重力加速度大小为g,静电力常量为k。则( )
A.C、D两点的场强大小均为
B.小球运动到D点时的动能为2mgr
C.小球从C点到D点的过程中,先加速后减速
D.小球从C点到D点的过程中,电势能先增大后减小
34.(2021•渭滨区模拟)如图所示,带电质点P1固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面上运动距P1一定距离有另一个质点P2,P2在桌面上运动,某一时刻质点P2的速度沿垂直于P1P2的连线方向,则( )
A.若P1、P2带同种电荷,以后P2一定做速度变大的曲线运动
B.若P1、P2带同种电荷,以后P2一定做加速度变大的曲线运动
C.若P1、P2带异种电荷,以后P2的速度大小和加速度大小可能都不变
D.若P1、P2带异种电荷,以后P2可能做加速度、速度都变小的曲线运动
三.填空题(共9小题)
35.(2020秋•福清市校级月考)如图所示,MON是固定的光滑绝缘直角杆,MO沿水平方向,NO沿竖直方向,A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球。用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上,使两球均处于静止状态。现将A球沿水平向左方向缓慢移动一小段距离后,A、B两小球可以重新平衡。则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较,A、B两小球间的库仑力 ;A球对MO杆的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
36.(2020秋•思南县校级月考)如图所示,在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2,其中Q恰好静止不动,Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动,在运动过程中三个点电荷始终共线。已知Q1、Q2分别与Q相距r1、r2,不计点电荷间的万有引力,则Q1、Q2的电荷量之比 ,Q1、Q2的质量之比 。
37.(2020秋•浦东新区校级期中)把q=1.0×10﹣8C的点电荷由A移到B的过程中,电场力做功3×10﹣7J,把q′=﹣2.0×10﹣8C的点电荷由B点移到C点,电场力做功3×10﹣7J,则A、B、C三点电势最高的是 点,将q″=﹣1.0×10﹣8C的点电荷由C移到A,电场力做了 J功。
38.(2020秋•兰州期中)有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带有电荷量QA=6.4×10﹣9C,QB=﹣3.2×10﹣9C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子由 转移到 ,转移了 个。
39.(2020秋•平罗县校级期中)如图所示,在带电+Q的带电体附近有两个相互接触的金属导体A和B,均放在绝缘支座上.若先将+Q移走,再把A、B分开,则A 电,B 电;若先将A、B分开,再移走+Q,则A 电,B 电.
40.(2019秋•秦都区校级月考)自然界中只存在两种电荷:用 摩擦过的 带正电荷,用 摩擦过的 带负电荷。
41.(2019•云南学业考试)1752年,伟大的科学家 (选填“富兰克林”或“伽利略”)冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的;避雷针的避雷原理是 。到目前为止,科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量,这个电荷量用e表示,所有带电物体的电荷量都是e的整数倍,电荷量e叫做 。
42.(2019秋•延安期中)如图长毛狗在家中的沙发上玩耍,淘气的小明用干燥的毯子将它包裹起来并来回摩擦,结果小狗的长毛竖了起来,像一只可爱的刺猬,如图所示,狗毛是因为摩擦带上了 (填“同种”或“异种”)电荷而互相排斥的。在实验室中用到的 (填“验电器”或“试电笔”)就是利用这一原理制成的仪器。
43.(2020•徐汇区校级模拟)如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球,则两球静止于图示位置,如果将小球B向左推动少许,并待两球重新达到平衡时,则:推力F将 ;两小球间距离将 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
四.计算题(共8小题)
44.(2020秋•大通县期末)如图所示,质量均为m=8.0×10﹣4kg、形状完全相同的两个金属小球A、B,均用L=0.1m的绝缘细线分别悬挂于M、N两点。现使A球带电后,再将悬点N移至与悬点M重合,两球接触后分开,平衡时两球相距d=0.12m。小球均可视为点电荷,重力加速度g取10m/s2,静电力常量k=9.0×109N•m2/C2。求:(结果可以保留根号)
(1)A球所受的静电力;
(2)两球所带电荷量;
(3)两球连线中点处的电场强度为多少?
45.(2020秋•南安市校级月考)如图所示,把一带电荷量为Q=﹣5×10﹣8C的小球A用绝缘细绳悬起,若将带电荷量为q=+4×10﹣6C的带电小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距30cm时,绳与竖直方向成45°角,取g=10m/s2,k=9.0×109N•m2/C2,且A,B两小球均可视为点电荷,求:
(1)A、B两球间的库仑力大小;
(2)A球的质量。
46.(2020秋•云阳县校级月考)如图所示,在光滑绝缘的水平面上有两个一样的弹性金属小球A、B,带电荷量分别为8q和﹣2q。从较远的位置由静止开始释放,求小球再回到原位置时,两球的加速度是原来的几分之几?
47.(2020秋•张家口期中)a、b、c、d是四个质量均为m的带电小球,其中a、b、c三小球的电荷量都为+q,d小球的电荷量为﹣6q,光滑绝缘水平面上有一点O。现把d小球固定在O点,让a、b、c三个小球绕O点做半径为R的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周三等分,如图甲所示,静电力常量为k,求:(计算结果可保留根号)
(1)小球上的向心加速度an;
(2)若将小球d提升到圆心O的正上方h=R处并固定,让小球a、b、c仍做以O为圆心、R为半径的匀速圆周运动,如图乙所示,求此时小球b的线速度v。
48.(2020秋•曾都区校级期中)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。小球A的质量为m、电荷量为+q。小球A的右侧固定放置带等量电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,若细线上的拉力为0,求小球B的电性及。
49.(2020秋•福州期末)如图所示,一个挂在丝线下端的带正电的小球B,静止在图示位置;若固定的带正电的小球A电荷量为Q,B球的质量为m,带电荷量q,丝线与竖直方向夹角为θ,且A和B在同一水平线上,整个装置处于真空中,试求:
(1)画出B球的受力示意图;
(2)A球在B产生的电场强度的大小和方向;
(3)A、B两球之间的距离。
50.(2020春•宝鸡期末)如图所示,在光滑绝缘水平地面上相距为d的BC两点固定两带电小球,另一质量为m、电荷量为q的带正电小球在空中A点静止不动,A、B、C在同一竖直平面内,此时A、B间距离为,A、C间距离为。已知重力加速度为g,静电力常量为k。求:
(1)B、C两点处小球分别带何种电荷;
(2)B、C两点处小球各自所带的电荷量。
51.(2020秋•渝中区校级月考)如图所示,带电小球A和B放在倾角为37°的光滑绝缘斜面上,质量为m1=m2=10g,所带电荷量q1=q2=10﹣6C,A带正电,B带负电。沿斜面向上的恒力F作用于A球,可使A、.B一起运动,且保持间距d=0.3m不变。求:(g取10m/s2)
(1)两小球运动的加速度a的大小;
(2)拉力F的大小。
摩擦起电
感应起电
接触起电
现象
两物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷
导体带上与带电体同种的电荷
原因
不同物质原子核对电子的束缚能力不同.束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,带正电
电子在电荷间相互作用下发生转移,近端带异种电荷,远端带同种电荷
在电荷间相互作用下,电子从一个物体转移到另一个物体
实质
电荷在物体之间或物体内部的转移
说明
无论哪种起电方式,发生转移的都是电子,正电荷不会发生转移.
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