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“四翼”检测评价(二) 库仑定律
组—重基础·体现综合
1.下列说法中正确的是( )
A.点电荷就是体积很小的带电体
B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C.根据F=k,设想当r→0时得出F→∞
D.静电力常量的数值是由实验得出的
解析:选D 当带电体的形状和大小对我们所研究的问题影响不大时,就可以看作点电荷,点电荷不是体积很小的电荷,A、B错误;当r→0时,库仑定律不再适用,C错误;静电力常量的数值是由实验得出的,D正确。
2.静电力常量k的单位,若用国际单位制(SI)中的基本单位可表示为( )
A. B.
C. D.
解析:选D 根据库仑定律F=k,得k=,国际单位制中力F单位为N、距离r单位为m、电荷q单位为C,其中N=,C=A·s,所以k的单位为,因此A、B、C错误,D正确。
3.(多选)“大道归一”,物理学本是自然哲学的一部分,我们在学过万有引力定律与库仑定律后由衷地惊叹,浩瀚星空与带电小球原来遵循类似的规律,下列关于这两个定律的论述正确的是( )
A.引力常量G没有单位
B.两个带电小球间存在万有引力
C.两个小球的电荷量发生了改变,库仑力可能不变
D.不带电的小球间也存在库仑力
解析:选BC 根据万有引力定律F=G变形得G=,所以引力常量单位为N·m2/kg2,故A错误;自然界中任何两个物体之间都存在万有引力,故B正确;库仑定律表达式为F=k,r不变时,库仑力与电荷量的乘积成正比,两个小球的电荷量发生了改变,只要乘积不变,库仑力不变,故C正确;库仑力存在于两电荷之间,不带电物体没有库仑力,故D错误。
4.两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F,两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为( )
A. B.
C. D.
解析:选B 开始时,根据库仑定律有F=k,两小球相互接触后将其固定距离变为,此时两球所带电荷量均变为q==2Q,此时两球间的库仑力大小为F′=k=,故选B。
5.如图所示,三个完全相同的金属小球a、b、c固定在等边三角形的三个顶点上。a、b球带等量异号电荷,c球受到的静电力大小为F,带电小球a、b、c均可视为点电荷,则将c球移至a、b球连线的中点时c球受到的静电力大小为( )
A.0 B.4F
C.8F D.F
解析:选C 设三角形的边长为r,根据题意得F=k,c球移至a、b球中点时所受静电力F′=2k,解得F′=8F,故选C。
6.真空中两个电性相同的点电荷q1、q2,它们相距较近,在外力作用下保持静止。今释放q2且q2只在q1的库仑力作用下运动,则q2在运动过程中的速度随时间变化规律正确的是( )
解析:选A q2只在q1的库仑力作用下运动,由于库仑力做正功,所以q2的动能增加,速度增加;电性相同的两点电荷相互排斥,因此彼此之间距离越来越远,由于电荷量保持不变,根据库仑定律得库仑力将逐渐减小,由牛顿第二定律得加速度不断减小,所以q2做加速度逐渐减小的加速运动,故A正确。
7.(多选)如图所示,在粗糙绝缘的水平地面上有一带正电的物体A,另一带正电的点电荷B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的上方经过,若此过程中A始终保持静止,A、B均可视为质点。则下列说法正确的是( )
A.物体A受到地面的支持力先增大后减小
B.物体A受到地面的支持力保持不变
C.物体A受到地面的摩擦力先减小后增大
D.库仑力对点电荷B先做正功后做负功
解析:选AC 对物体A受力分析,如图所示,由平衡条件可得Ff=Fcos θ,FN=Fsin θ+mg,A、B之间距离不变,则F大小不变,θ由小于90°增大到大于90°的过程中,Ff先减小到零后反向增大,FN先增大后减小,A、C正确,B错误;因A对B的库仑力与B运动的速度方向始终垂直,故库仑力对B不做功,D错误。
8.(2023·广东清远调研)如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知三角形边长为1 cm,B、C电荷量为qB=qC=1×10-6 C,A电荷量为qA=-2×10-6 C,A所受B、C两个点电荷的静电力的合力F的大小和方向为( )
A.180 N,沿AB方向
B.180 N,沿AC方向
C.180 N,沿∠BAC的角平分线
D.180 N,沿∠BAC的角平分线
解析:选D B、C两个点电荷对A点电荷的静电力大小相等,故F1=F2== N=180 N,两个静电力夹角为60°,故合力为F′=2Fcos 30°=2×180× N=180 N,方向沿∠BAC的角平分线,故D正确。
9.把质量为2克的带电小球A用细绳吊起来,若将带电小球B靠近A,当B球带电荷量qB=4×10-6 C时,两个带电体恰在同一高度静止