作业(1) 库仑定律-【假期作业】2024年新教材高二物理寒假假期作业

第一部分　温故知新 　　　　库仑定律 知识点一　三种起电方式的比较 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性的电荷 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上 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 1.如图所示，取一对用绝缘支柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。把带正电荷的导体C移近导体A，则(　　) A.A带正电，B带负电 B.两金属箔都张开 C.A端金属箔张开，B端金属箔闭合 D.分开A、B，再移走C，两金属箔都闭合 感应起电的判断方法 (1)当带电体靠近导体时，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，如图甲所示。 (2)导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。 说明：用手摸一下导体，再移开手指，相当于先把导体接地，然后再与大地断开。　 知识点二　库仑定律的理解与应用 1.库仑定律只适用于真空中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.真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关。 4.若空间存在多个点电荷，某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 2.真空中正三角形ABC的三个顶点上分别放有电荷量相等、电性不同的点电荷，A、C两点为正电荷，B为负电荷，如图所示，C处点电荷所受静电力大小为F，则A、B两处点电荷所受静电力大小分别为(　　) A.F　F　　 B.F　F C.F　F D.F　F 置于真空中的两块带电的金属板，相距1 cm，面积均为10 cm2，带电量分别为Q1＝2×10－8 C，Q2＝－2×10－8 C，若在两板之间的中点放一个电量q＝5×10－9 C的点电荷，金属板对点电荷的作用力是多大？ [错解]　点电荷受到两板带电荷的作用力，此二力大小相等，方向相同，由库仑定律可得F＝k＝9×109× N＝3.6×10－2N F＝F1＋F2＝7.2×10－6 N，方向指向带负电的金属板。如图所示。 [错解原因]　库仑定律只适用于点电荷间相互作用，本题中两个带电金属板面积较大，相距较近，不能再看作是点电荷，不能应用库仑定律求解。 [分析解答]　两个平行带电板相距很近，其间形成匀强电场，电场中的点电荷受到电场力的作用。 C＝ ＝ F ＝8.84×10－13 F 两极间电势差为 U＝＝ N＝2.26×104 N E＝＝ V/m＝2.26×106 V/m， F＝qE＝5×10－9×2.26×106 N＝1.13×10－2 N。 1.下列对库仑定律的数学表达式F＝k的理解，正确的是(　　) A.此式适用于任何介质中任意两个带电体间相互作用力的计算 B.此式仅适用于真空中任意两个带电体间相互作用力的计算 C.由此式可知，当r趋于零时F趋于无限大 D.式中的k是与q1、q2及r的大小无关的恒量，且k＝9.0×109N·m2/C2 2.(2024·浙江宁波期末)库仑在探究电荷间的相互作用规律时，引入了“点电荷”的概念，从物理学研究的科学方法上来说，这属于(　　) A.控制变量法　B.理想模型法 C.观察实验法 D.微元法 3.(2024·重庆渝中期末)如图所示，在光滑、绝缘的水平面上的x轴上有三个带电小球(可视为点电荷)，A点处小球带正电，B点处小球带负电，另外一个带电小球Q在图中未画出。它们在静电力作用下保持静止。则(　　) A.Q一定为负电荷 B.Q可能在A、B之间 C.若A球电荷量大于B球电荷量，则Q一定在B球右端 D.Q对B球一定为斥力 4.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A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是(　　) A.C带正电，且QC＜QB B.C带正电，且QC＞QB C.C带负电，且QC＜QB D.C带负电，且QC＞QB 5.有三根长度皆为l＝0.3 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板的O点，另一端分别栓有质量皆为m＝1.0×10－2kg的带电小球A和B，它们的电荷量分别为－q和＋q，q＝1.0×10－6 C。A、B之间用第三根线连接起来，空间中存在大小为E＝2.0×105 N/C的匀强电场，电场强度的方向水平向右。平衡时A、B球的位置如图所示。已知静电力常量k＝9×109 N·m2/C2重力加速度g＝10 m/s2。求： e (1)A、B间的库仑力的大小； (2)连接A、B的轻线的拉力大小。 6.(2024·江苏苏州期中)如图所示，带电荷量Q＝＋2×10－6C的小球A固定在光滑绝缘桌面的上方，距桌面的高度AO＝h＝0.3 m，一个质量为m＝5×10－3 kg、带电荷量q＝－2×10－7C的小球B在桌面上以小球A在桌面上的投影点O为圆心做匀速圆周运动，其运动半径为r＝0.4 m。重力加速度g＝10 m/s2，静电力常量k＝9×109N·m2/C2。求： (1)小球A、B之间的库仑力F的大小； (2)小球B运动的线速度v的大小。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一部分　温故知新 作业(一)　库仑定律 [跟踪训练] 1.B　把带正电荷的导体C移近导体A，由于静电感应，A端将感应出负电荷，B端感应出正电荷，所以A带负电，B带正电，A、B端金属箔都张开，故A、C错误，B正确；先分开A、B，此时A、B仍带电，再移走C时，电荷不能再进行中和，则A、B两金属箔仍都张开，故D错误。 2.B　A对C的作用力沿AC方向，B对C的作用力沿CB方向，两个力大小相等，之间的夹角为120°，合力为F，所以A对C的作用力与B对C的作用力大小都等于F。所以任意两电荷间的作用力大小为F，根据对称性，A处点电荷所受静电力大小也为F，B处点电荷所受静电力大小为2Fcos 30°＝F，故选B。 [综合训练] 1.D　此式适用于任何真空中静止的点电荷间相互作用力的计算，故A、B错误；由此式可知，当r趋于零时，电荷已不能看成点电荷，故此式不在成立，故得不到F趋于无限大的结论，故C错误；式中的k是与q1、q2及r的大小无关的恒量，且k＝9.0×109 N·m2/C2，故D正确。 2.B　“质点”“点电荷”等都是为了研究问题简单而引入的理想化的模型，所以它们从科学方法上来说属于理想模型法，故选B。 3.C　根据“两同夹异”可知，若Q小球带正电荷，则在B球右端时，三者均处于平衡状态，若Q小球带负电荷，则在A球左端时，三者均处于平衡状态，故A、B错误；若A球电荷量大于B球电荷量，由“远大近小”可知Q一定在B球右端，故C正确；由选项A分析可知，Q小球对B球可能为斥力，也可能为引力，故D错误。 4.C　因A、B都带正电，所以静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定为两个分力的对角线，所以A和C之间必为引力，且FCA＜FBA，所以C带负电，且QC＜QB。 5.解析　(1)根据库仑定律，则有： F2＝k＝9×109× N＝0.1 N。 (2)对A受力分析，如图所示： 竖直方向：F1cos 30°＝mg， 解得：F1＝ N。 水平方向：F1sin 30°＋F2＋F3＝qE， 解得：F3＝0.042 N。 答案 　(1)0.1 N　(2)0.042 N 6.解析　(1)根据图中几何关系可知，小球A、B之间的距离为 L＝＝ m＝0.5 m 根据库仑定律可知，小球A、B之间的库仑力大小为 F＝k＝9×109×N＝ 1.44×10－2N。 (2)设库仑力与竖直方向的夹角为θ，则有sin θ＝＝0.8 以小球B为对象，根据牛顿第二定律可得Fsin θ＝m 解得小球B运动的线速度大小为v＝＝0.96 m/s。 答案　(1)1.44×10－2N　(2)0.96 m/s 学科网（北京）股份有限公司 $$