9.2 库仑定律 应用题型归纳同步练-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

库仑定律的应用题型归纳 一、单选题 1．下列说法中正确的是（　　） A．公式中，q指的是场源电荷的电荷量 B．公式中，Q指的是试探电荷的电荷量 C．电场是客观存在的而电场线实际并不存在 D．体积很小的带电小球一定可以看成点电荷 2．如图所示，竖直面内固定一均匀带电圆环A，所带电荷量为Q，圆环A的轴线（过圆心且垂直于圆环平面）上距离圆心为r处有一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘细线悬挂于O点，静止时小球与O点连线与竖直方向的夹角为θ，小球与圆环连线与轴线的夹角为α，静电力常量为k，重力加速度为g，则小球与圆环之间的库仑力大小为（　　） A．k B．kcos2α C．mgtanθ D．mgcosθ 3．如图所示，真空中两个带电金属球半径均为r，两球心间距离为4r，所带电荷量大小相等，均为Q。关于它们之间电荷的相互作用力大小F，下列说法正确的是（　　） A．若带同种电荷， B．若带异种电荷， C．若带同种电荷， D．无论带何种电荷， 4．如图所示，两条不等长的细绳一端拴在同一点上，另一端分别拴两个带同种电的小球，电荷量分别为，，质量分别为，，两条细绳长分别为，，两小球处于同一水平面时恰好静止，两小球静止时细绳与竖直方向的夹角分别为，（），则下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 5．带电粒子碰撞实验中，t=0时粒子A静止，粒子B以一定的初速度向 A 运动。两粒子的v-t图像如图所示，仅考虑静电力的作用，且A、B未接触。则（　　） A．粒子B在0~t₃时间内动能一直减小 B．两粒子在t₁时刻的动能之和最大 C．粒子A的质量大于粒子B的质量 D．粒子A在 t₂时刻的加速度最大 二、多选题 6．关于点电荷、元电荷、检验电荷，下列说法正确的是（　　） A．点电荷是一种理想化的模型 B．点电荷所带电荷量一定是元电荷电荷量的整数倍 C．点电荷所带电荷量一定最小 D．点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型 7．一带电小球A，固定在绝缘竖直墙壁上，一段不可伸长的绝缘轻绳跨过光滑的定滑轮O一端与带电小球B相连，另一端用外力F拉住，滑轮在小球A的正上方，静止时OA与OB距离相等，重力加速度为g，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．若此时将OB绳剪断，则剪断瞬间B球的加速度大小为g B．若调节力F，使OB绳缓慢变长，则OB绳拉力变小 C．若调节力F，使OB绳缓慢变短，则A、B两小球间的电场力变小 D．若调节力F，使OB绳缓慢变化一小段长度，则B球的运动轨迹为圆弧 8．如图所示，真空中带电量相同（均带正电）的A、B小球，用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时，它们位于同一水平线上，相距为L，线与竖直方向的夹角分别为、。小球A的质量为m，重力加速度为g，静电力常数为k，空气阻力不计，则下列说法正确的是（　　） A．小球B的质量为 B．A、B小球的带电量为 C．剪断左侧细线的瞬间，A球的加速度大小为g D．同时剪断两根细线，则A、B两球将会同时落到水平地面上 三、解答题 9．如图所示，同一竖直平面内，有两根光滑绝缘杆OA和OB，与竖直线OC的夹角均为45°，两杆上均套有能自由滑动的完全相同的导体小球，带电量均为+q，且静止于同一竖直高度处，与O点的距离都为L，已知静电力常量k和重力加速度g，两小球可视为质点，求： (1)两小球间的库仑力的大小； (2)O点的电场强度； (3)小球的质量。 10．如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，正方形边长为a，在A点和C点分别固定电荷量均为q的正点电荷，在B点固定一电荷量未知的点电荷后，D点的电场强度恰好等于0。求： (1)固定在B点的点电荷的电性和电荷量； (2)此时A处的正点电荷所受库仑力的大小及方向。（方向用力与水平方向夹角的正切值表示） 11．如图所示，内壁光滑的绝缘细管制成半径为的圆环，竖直放置，细管内径忽略不计，质量为，带电荷量为的小球置于细管内，小球直径略小于细管内径，O为圆环中心，所在直线与圆环平面垂直且过O点，A、B两点距离O点的距离均为R（A和B距离带电小球的距离均为），A、B处都固定有电荷量为的点电荷，现将小球由最高位置由静止释放，轻微扰动后小球开始沿着细管做圆周运动，重力加速度g取，已知则，求： (1)小球在最高点受到的库仑力的大小和方向？ (2)小球运动到最低点的速度大小？ 12．如图所示，倾角为37°的光滑绝缘斜面体固定在水平面上，带电量为q的负点电荷A固定在斜面底端，质量为m的带电小球B在斜面上离点电荷A距离为L的M点由静止释放，释放的瞬间，小球B的加速度大小为a=0.5g，小球B向下运动到N点时，速度达到最大值。已知重力加速度为g，静电力常量为k，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)小球B所带电的电性； (2)小球B所带电量qB=？ (3)A、N之间的距离d=？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026年5月6日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C C A C AB AD BD 1．C 【详解】A．公式 是电场强度的定义式，其中 为试探电荷的电荷量，故A错误； B．公式 是点电荷电场强度公式，其中 为场源电荷的电荷量，故B错误； C．电场是客观存在的物质，而电场线是为描述电场分布而人为引入的假想曲线，实际并不存在，故C正确； D．点电荷是理想化模型，能否将带电体视为点电荷取决于所研究问题是否与其大小、形状无关，体积很小的带电小球不一定可看成点电荷，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．因为带电圆环A距离带电小球较近，故不能将其看成点电荷，故不能使用库仑定律求小球受到的库仑力，故A错误； B．把圆环A分成无数小段，取环上任取一点，可看作点电荷Δq，Δq对小球的库仑力为 求出圆环上各点电荷对小球的库仑力的合力为 故B错误； CD．小球受到的重力竖直向下、静电力方向向右，小球的受力情况如图所示，由平衡条件得 故C正确，D错误。 故选C。 3．C 【详解】AC．若是同种电荷，则相互排斥，电荷间距大于4r，因此库仑力 故A错误，C正确； BD．若是异种电荷，则相互吸引，电荷间距小于4r，因此库仑力 故B错误，D错误。 故选C。 4．A 【详解】AB．因两球受到的库仑力是相互作用力，等大反向，则由平衡可得 可得 由分析可知，细绳与竖直方向之间的夹角大小与两个小球的带电量的大小无关，不能判断出电荷量的大小关系。故A正确，B错误； CD．由几何关系可知 可得，，CD错误。 故选A。 5．C 【详解】A．粒子B在0~t₃时间内速度先减小后反向增加，可知动能先减小后增加，选项A错误； B．两粒子在t₁时刻速度相等，此时两粒子最近，克服电场力做功最大，两粒子组成的系统动能损失最大，即动能之和最小，选项B错误； C．粒子组成的系统动量守恒，在0时刻和t2时刻，由动量守恒可知 因 可知 即粒子A的质量大于粒子B的质量，选项C正确； D．两粒子在t₁时刻速度相等，此时两粒子最近，电场力最大，则粒子A在 t1时刻的加速度最大，选项D错误。 故选C。 6．AB 【详解】A．点电荷是一种理想化的模型，实际并不存在，A正确； B．任何电荷所带电荷量都一定是元电荷电荷量的整数倍，B正确； C．点电荷所带电荷量不一定最小，只是当带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至于带电体的形状大小和电荷分布对它们间的相互作用力的影响可忽略不计时，带电体就可以视为点电荷，C错误； D．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，元电荷是最小的电荷量，不是物理模型，检验电荷是用来检验电场是否存在的电荷，体积要小，带电量也要小；故D错误。 故选AB。 7．AD 【详解】对小球B受力分析，受重力、绳子拉力、库仑力。由于重力竖直向下平行于，拉力沿绳平行于，库仑力沿连线平行于，力的矢量三角形与几何三角形相似。根据相似三角形对应边成比例可得 A．剪断前，由比例式知 剪断瞬间绳子拉力消失，库仑力和重力不变，合力大小 故加速度，A正确。 B．由，当变长时，拉力变大，B错误。 C．由及库仑定律 联立得 由于、、、、均不变，故A、B距离保持不变，库仑力大小不变，C错误。 D．因A固定且A、B距离不变，B球运动轨迹是以A为圆心的圆弧，D正确。 故选AD。 8．BD 【详解】A．对小球A分析可知 对小球B分析可知 整理上式解得左侧小球B的质量为，故A错误。 B．根据库仑定律得 解得，故B正确。 C．剪断左侧细线的瞬间，细线的拉力消失，小球A受到重力和库仑力，且大小与剪断细线前相等，即剪断细线后A球受到的合力为 所以小球A的加速度大小为，故C错误。 D．对小球受力分析可知，剪断细线后，水平方向上两个小球都等于两球之间的库仑力大小，竖直方向上两个小球只受重力作用，所以竖直方向上每个小球都做自由落体运动，由于下落时高度相同，所以两个小球落地时间相同，即同时落地，故D正确。 故选BD。 9．(1) (2)，方向竖直向下 (3) 【详解】（1）由几何关系可知，平衡时两球相距 由库仑定律可得 （2）两导电小球在O点的电场强度如图所示 两电场强度大小为 可得 方向竖直向下。 （3）以其中一个小球为对象，由平衡条件可得 可得 10．(1)带负电， (2)， 【详解】（1）D点的电场强度恰好等于0，即A、B、C处3个点电荷在D点的合场强为0。 且垂直于 则   即   解得 A、B处2个点电荷在D点的合场强方向为左上方，则B点处电荷在D点的场强方向为沿DB方向指向B，可以判断B点处电荷带负电。 （2）A、B 处点电荷相互吸引，方向沿AB方向指向B ，由库仑定律可得 A、C 处点电荷相互排斥，方向沿A C方向指向右上方，由库仑定律可得 正交分解可得， 则 方向与水平方向夹角设为，则，斜向右下 11．(1)，方向竖直向下 (2) 【详解】（1）在最高点小球受到两个库仑力 库仑力的合力为 结合，可得，方向竖直向下。 （2）小球由最高点到最低点，电场力不做功，由动能定理 到最低点的速度 12．(1)带负电 (2) (3) 【详解】（1）由于小球B向下运动到N点时，速度达到最大值，说明此时电场力与重力沿斜面向下的分力平衡，A带负电，则小球B也带负电。 （2）释放的瞬间，小球B的加速度大小为a=0.5g, 根据牛顿第二定律可得 解得 （3）小球B向下运动到N点时，速度达到最大值，根据平衡条件可得 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $