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- 2021-05-24 发布
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专题6.1+电荷守恒定律、库仑定律
1.两个半径为1 cm的导体球分别带上+Q和-3Q的电量,两球心相距90 cm时相互作用力为F,现将它们碰一下后放在球心间相距3 cm处,则它们的相互作用力大小为 ( )
A.300F B.1 200F
C.900F D.无法确定
解析:选D 当两球相距90 cm时可视为点电荷,由库仑定律得F=k(其中r1=90 cm);但球心相距3 cm时,两球不能视为点电荷,库仑定律不再适用,两球间的库仑力大小无法确定,故D正确。
2.如图611所示,半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时,A、B两球之间的相互作用力的大小是 ( )
图611
A. B.
C. D..
3.如图613所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量为q(q>0)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l。已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为( )
图613
A.l+ B.l-
C.l- D.l-
解析:选C 取左球为研究对象,则k0(l-l0)=k+k,解得l0=l-,C正确。
4.如图614所示,在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B,A带电+Q,B带电-9Q。现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为( )
图614
A.正,B的右边0.4 m处
B.正,B的左边0.2 m处
C.负,A的左边0.2 m处
D.负,A的右边0.2 m处
解析:选C 要使三个电荷均处于平衡状态,必须满足“两同夹异”“两大夹小”的原则,所以选项C正确。
5. (多选)如图615所示,A、B两球所带电荷量均为2×10-5 C,质量均为0.72 kg,其中A球带正电荷,B球带负电荷,且均可视为点电荷。A球通过绝缘细线吊在天花板上,B球固定在绝缘棒一端,现将B球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A球静止且与竖直方向的夹角为30°,则A、B球之间的距离可能为( )
图615
A.0.5 m B.0.8 m
C.1.2 m D.2.5 m
6.如图6112所示,Q1和Q2是两个电荷量大小相等的点电荷,MN是两电荷的连线,HG是两电荷连线的中垂线,O是垂足。下列说法正确的是( )
图6112
A.若两电荷是异种电荷,则OM的中点与ON的中点电势一定相等
B.若两电荷是异种电荷,则O点的电场强度大小,与MN上各点相比是最小的,而与HG上各点相比是最大的
C.若两电荷是同种电荷,则OM中点与ON中点处的电场强度一定相同
D.若两电荷是同种电荷,则O点的电场强度大小,与MN上各点相比是最小的,与HG上各点相比是最大的
7.AB是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点,其速度—时间图像如图6113所示。则这一电场可能是( )
图6113
解析:选A 由微粒的vt图像可知,微粒在电场中做加速度逐渐增大的减速运动,故只有A正确。
8.如图6114所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则( )
图6114
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a的速度将减小,b的速度将增加
C.a的加速度将减小,b的加速度将增大
D.两个粒子的动能一个增加一个减小
解析:选C 根据两粒子的偏转方向,可知两粒子带异性电荷,但无法确定其具体电性,故A错误;由粒子受力方向与速度方向的关系,可判断电场力对两粒子均做正功,两粒子的速度、动能均增大,故B、D错误;从两粒子的运动轨迹判断,a
粒子经过的电场的电场线逐渐变得稀疏,b粒子经过的电场的电场线逐渐变密,说明a的加速度减小,b的加速度增大,故C正确。
9.在光滑绝缘桌面上,带电小球A固定,带电小球B在AB间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动,若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r,则B球的速率大小应变为( )
A.v0 B.v0
C.2v0 D..
解析:选A 半径为r时,对B球:k=mB
半径为2r时,对B球k=mB
解得v=v0,A正确。
10.(多选)如图6119所示,A带正电,B带负电,在库仑力作用下,它们以连线上某点O为圆心做匀速圆周运动,以下说法正确的是( )
图6119
A.它们所需向心力相等
B.它们的运动半径与电荷量成反比
C.它们做圆周运动的角速度相等
D.它们的线速度与质量成反比
11. 如图1所示,两个电荷量均为+q的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上。两个小球的半径r≪l。k表示静电力常量。则轻绳的张力大小为( )
图1
A.0 B.
C.2 D..
解析:选B 轻绳的张力大小等于两个带电小球之间的库仑力,由库仑定律得F=,选项B正确。
12.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电荷量为q,球2的带电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变。由此可知( )
A.n=3 B..n=4
C.n=5 D.n=6
13. (多选)在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球构成菱形,其带电量如图2所示。图中-q与-q的连线跟-q与+Q的连线之间夹角为α,若该系统处于平衡状态,则正确的关系式为( )
图2
A.cos3 α= B..cos3α=
C.sin3α= D.sin3α=
解析:选AC 设菱形的边长为L,对下方的电荷由力的平衡条件得:2kcos α=k
解得:cos3α=,A正确,B错误;
对左边电荷分析由力的平衡条件得:
2ksin α=k
解得:sin3α=,C正确,D错误。
14.有两个完全相同的小球A、B,质量均为m,带等量异种电荷,其中A所带电荷量为+q,B所带电荷量为-q。现用两长度均为L、不可伸长的细线悬挂在天花板的O点上,两球之间夹着一根绝缘轻质弹簧。在小球所挂的空间加上一个方向水平向右、大小为E的匀强电场。如图3所示,系统处于静止状态时,弹簧位于水平方向,两根细线之间的夹角为θ=60°,则弹簧的弹力为(静电力常量为k,重力加速度为g)( )
图3
A. B.mg+
C.qE+ D..mg++qE
解析:选D 对小球受力分析如图所示,由平衡条件有FTcos =mg
F弹=FTsin+qE+k
解得:F弹=mg+k+qE,D正确。
15.水平面上A、B、C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷,将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点,OABC恰构成一棱长为L的正四面体,如图4所示。已知静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在O点,小球所带的电荷量为( )
图4
A. B.
C. D..
16.如图6118所示,空中有三个点电荷A、B、C,其中A和B所带电荷量均为+Q,C所带电荷量为-q,质量为m,A、B连线水平且间距为L,C在库仑力作用下绕A、B连线中心O在A、B连线的中垂面内做匀速圆周运动,O、C之间的距离为,不计重力,静电力常量为k,求:
图6118
(1)电荷C做圆周运动的向心力的大小;
(2)电荷C的角速度ω的大小。
答案:(1) (2)