1.2 库仑定律(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册(教科版)
2026-08-24
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摘要:
**基本信息**
聚焦库仑定律核心概念与应用,通过基础判断、定量计算、综合平衡三级训练,系统提炼点电荷模型建构、电量分配规律及多电荷平衡条件等科学思维方法。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础理解|1-2题|点电荷条件判断、库仑定律适用条件分析|从点电荷概念生成到定律内涵理解,建立物理观念|
|公式应用|3-5题|电荷接触电量分配、库仑力定量计算|结合电荷守恒推导公式应用,强化科学推理|
|综合平衡|6-14题|多电荷平衡“两同夹异”规律、力的合成与分解|从二电荷到多电荷系统,构建模型进阶逻辑|
内容正文:
2.库仑定律
1.搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射成功,神舟十三号升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电,如果这些静电没有被及时导走,下列情况中升空后的神舟十三号能被视为点电荷的是( )
A.研究神舟十三号与距其1 m处的一个带电微粒之间的静电力
B.研究神舟十三号与地球(带负电)之间的静电力
C.任何情况下都可视为点电荷
D.任何情况下都不可视为点电荷
2.〔多选〕下列说法正确的是( )
A.法国物理学家库仑发现了电荷之间的相互作用规律
B.若点电荷q1的电荷量大于点电荷q2的电荷量,则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力
C.凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用,都可以使用公式F=k
D.根据F=k可知,当r→0时,F→∞
3.两个完全相同的小金属球(皆可视为点电荷),所带电荷量之比为5∶1,它们在相距一定距离时相互作用的吸引力为F1,如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1∶F2为( )
A.5∶2 B.5∶4 C.5∶6 D.5∶9
4.(2026•四川省西昌市冕宁中学期末)两个相同的金属小球(可看作点电荷),带电量之比为1∶7,在真空中相距为r,相互间的库仑力大小为F,现将两小球相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力大小可能变为( )
A.9F B.F C.16F D.F
5.如图所示,在一条直线上的三点分别放置电荷量QA=+3×10-9 C、QB=-4×10-9 C、QC=+3×10-9 C的A、B、C点电荷,则作用在点电荷A上的库仑力的大小为( )
A.9.9×10-4 N B.9.9×10-3 N
C.1.17×10-4 N D.2.7×10-4 N
6.(2026•成都外国语学校高二月考)两个可视为点电荷的带电小球A、B,A球质量为B球质量的2倍。A球用绝缘细线悬挂在天花板上,B球在A球的正下方L处恰好能静止。若将B球悬挂在天花板上,要使A球在B球正下方静止,则A、B之间的距离应为( )
A.L B.L C.L D.L
7.如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=8 cm、ac=6 cm、bc=10 cm,小球c所受静电力合力的方向平行于ab的连线斜向下。关于小球a、b的电性及所带电荷量比值的绝对值n,下列说法正确的是( )
A.同种电荷,n= B.同种电荷,n=
C.异种电荷,n= D.异种电荷,n=
8.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
9.如图所示,在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷,其中a和b的电荷量均为+q,c和d的电荷量均为-q。静电力常量为k,求a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力。
10.如图所示,三个绝缘带电小球A、B、C处于竖直平面内,三个小球的连线构成直角三角形,∠A=90°,∠B=60°。用竖直向上的力F作用在小球A上,三个小球恰好处于静止状态。下列关于三个小球所带电荷量的关系中正确的是( )
A.qA=qC B.qA=qB C.=qBqC D.qB=qC
11.如图甲所示,光滑绝缘水平面上固定金属小球A,用原长为L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x1,若两球电荷量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x2,如图乙所示,则有( )
A.x2=x1 B.x2=x1 C.x2>x1 D.x2<x1
12.(2026•四川省遂宁中学期中)如图所示,三个点电荷A、B、C电性如图所示,其中A、B电荷固定且所带电荷量均为Q,点电荷C质量为m,自由放在倾角为θ=30°的光滑斜面上处于静止状态。A、B、C三点连线构成等边三角形,边长为L,BC连线平行于斜面,已知静电力常量为k,重力加速度为g,所处空间为真空,则C电荷所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
13.同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3,恰好都处于平衡状态。除相互作用的静电力外不受其他外力作用,如图所示,已知q1、q2间的距离是q2、q3距离的2倍,则:
(1)q1、q2、q3各带什么电,列举出各种可能性;
(2)q1、q2、q3的电荷量大小之比是多少。
14.如图所示,△abc处在真空中,边长分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。三个带电小球固定在a、b、c三点,电荷量分别为qa=6.4×10-12 C,qb=-2.7×10-12 C,qc=1.6×10-12 C。已知静电力常量k=9.0×109 N•m2/C2,求c点小球所受库仑力的大小及方向。
答案
2.库仑定律
1.B 由带电体看作点电荷的条件可知,研究神舟十三号与距其1 m处的一个带电微粒之间的静电力时,神舟十三号的大小、形状以及电荷量的分布不能忽略不计,不能把神舟十三号看作点电荷,故A错误;研究神舟十三号与地球(带负电)之间的静电力时,神舟十三号的大小、形状以及电荷量的分布可忽略不计,能把神舟十三号看作点电荷,故B正确;结合A、B选项可知,神舟十三号能否视为点电荷是由研究问题的性质决定的,故C、D错误。
2.AC 法国物理学家库仑发现了电荷之间的相互作用规律,故A正确;两点电荷之间的作用力是相互的,根据牛顿第三定律可知,无论点电荷q1的电荷量与点电荷q2的电荷量大小关系如何,q1对q2的静电力大小总等于q2对q1的静电力大小,故B错误;库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷,如果在研究的问题中,带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计,即可将它看成一个几何点,则这样的带电体就是点电荷,一个实际的带电体能否看成点电荷,不仅和带电体本身有关,还取决于问题的性质和精度的要求,故C正确;当r→0时,带电体不能看成点电荷,公式F=k不再适用,故D错误。
3.B 因开始时两球吸引,则为异种电荷,设两球带电荷量分别为5q、-q,开始时F1=k=;接触后两球各带电荷量q1=q2==2q,则F2=k=,则F1∶F2=5∶4,故B正确。
4.B 开始时两电荷间的库仑力为F=k=,若两电荷带同种电荷,由电荷守恒定律,则接触后电荷量均分,故各带电量为4q,则库仑力F1=k==F,若两电荷带异种电荷,由电荷守恒定律,则接触后电荷量先中和再均分,故接触后各带电量为3q,则库仑力F2=k==F,故选B。
5.A
A受到B、C两点电荷的库仑力,如图所示。根据库仑定律有
FBA== N
=1.08×10-3 N,
FCA== N=9×10-5 N,规定沿这条直线由A指向C为正方向,则点电荷A受到的合力大小为FA=FBA-FCA=(1.08×10-3-9×10-5)N=9.9×10-4 N,故A正确。
6.B 当A球悬挂在天花板上时,对B球mg=k,若将B球悬挂在天花板上,则对A球2mg=k,解得L′=L,故选B。
7.D 由题意知∠c=53°,∠a=90°,由小球c所受静电力合力的方向知a、b带异种电荷,小球a、b对小球c的作用力如图所示。
Fa=①
Fb=②
cos 53°=③
由①②③得:n==,故D正确。
8.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,合力必定为以两个分力为邻边所做平行四边形的对角线,所以A和C之间必为引力,且FCA<FBA,所以C带负电,且QC<QB。故C正确。
9.
解析:a和b电荷量为+q,c和d电荷量为-q,则c、d电荷对a电荷的静电力为引力,b电荷对a电荷的静电力为斥力。根据库仑定律可得
Fca=,Fba=Fda=
b、d电荷对a电荷的合力为F合=,其方向与c电荷对a电荷的静电力的夹角为90°
根据力的合成法则,a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小F==。
10.D 由平衡条件可知,A、B间和A、C间必是引力,B、C间必是斥力,故B、C带同种电荷,电性与A相反,对B球受力分析,如图所示
由平衡条件可得FABcos 60°=FBC
同理对于C球满足FACcos 30°=FBC
设A、B距离为l,则A、C距离为l,B、C距离为2l,由库仑定律可得FAB=k、FAC=k、FBC=k,联立可得qA∶qB∶qC=∶2∶2,故D正确。
11.C 静电力等于弹力,两球电荷量各减半时,若不考虑两球间距离的变化对静电力的影响,静电力减为原来的,则x2=x1,但实际上两球间距离减小后静电力会增大,故正确答案是x2>x1,C正确。
12.A 对点电荷C受力分析,如图所示,根据库仑定律可得F=k,因为点电荷C处于平衡状态,根据平衡条件,可得2kcos 60°=mg,解得q=,故选A。
13.(1)q1正q2负q3正或q1负q2正q3负
(2)36∶4∶9
解析:(1)三个自由电荷在同一直线上处于平衡状态,则一定满足“两同夹异,近小远大”原理,即两边的电荷电性相同且和中间的电性相反,则q1、q3电性一定相同,q2电性与前两者相反,可得q1正q2负q3正或q1负q2正q3负。
(2)由平衡条件得k=k,k=k
联立得q1∶q2∶q3=36∶4∶9。
14.7.2×10-11 N 方向平行于ab连线向右
解析:如图所示,由几何关系知,ac⊥bc,△abc为直角三角形。a、b两点处的带电小球对c点处的小球的库仑力分别为Fac=k=5.76×10-11 N
Fbc=k=4.32×10-11 N
由平行四边形定则得F==7.2×10-11 N
=0.6,由几何关系知c点小球所受库仑力方向平行于ab连线向右。
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