第七章 静电场
第1课时 库仑定律 电场力的性质
【基础巩固】
静电现象库仑定律的理解应用
1.静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸”之说,但下列不属于静电现象的是( C ) A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流
D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉
解析:梳过头发的塑料梳子因与头发摩擦带电,能吸引轻小物体纸屑,是静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,使不带电金属球近端感应出与带电小球异号的电荷而相互吸引,是静电现象;小线圈接近通电线圈的过程中,小线圈中产生感应电流,是电磁感应现象,不是静电现象;从干燥的地毯上走过,人与地毯摩擦产生静电,手碰到金属把手时有被电击的感觉,是放电现象,是静电现象.因此不属于静电现象的是C选项. 2.库仑定律是电磁学的基本定律.
1766年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用,而且空腔内部也不带电.他受到万有引力定律的启发,猜想两个点电荷(电荷量保持不变)之间的静电力与它们的距离的平方成反比.1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比.下列说法不正确的是( C )
A.普里斯特利的实验表明,处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为零 B.普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法
C.为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比,库仑精确测定了两个点电荷的电荷量
D.为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比,库仑制作了库仑扭秤装置 解析:普里斯特利的实验表明,处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0,故A正确;普里斯特利联想到万有引力定律的猜想,运用了“类比”的思维方法,故B正确;为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比,库仑定性地比较了电荷的变化,故C错误;为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比,库仑制作了库仑扭秤装置,故D正确.
3.三个相同的金属小球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( D ) A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6
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解析:设1,2距离为R,则球1,2之间作用力为F=k,3与2接触后,它们的电荷量平分,均为
,3再与1接触后,它们的总电荷量平分,均为,将球3移至远处后,球1,2之间作用力
为F=k,解得n=6,故选D.
4.如图所示,真空中A,B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q,放在光滑绝缘水平面上,
A,B之间用绝缘的轻弹簧连接,当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0,若弹簧发生的均是弹性形变,则( B )
A.保持Q不变,将q变为2q,平衡时弹簧的伸长量等于2x0 B.保持q不变,将Q变为2Q,平衡时弹簧的伸长量小于2x0 C.保持Q不变,将q变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于x0 D.保持q不变,将Q变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于x0
解析:设弹簧的劲度系数为k,原长为x,当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0,故kx0=k
,
若保持Q不变,将q变为2q,平衡时有kx1=k,解得x1<2x0,A错误;若保持q不变,将Q
变为2Q,平衡时可得kx2=k,解得x2<2x0,B正确;保持Q不变,将q变为-q,如果缩短量
等于x0,则电场力大于弹力,会进一步吸引,平衡时缩短量大于x0,C错误;保持q不变,将Q变为-Q,如果缩短量等于x0,则电场力大于弹力,会进一步吸引,平衡时缩短量大于x0,D错误. 电场强度的理解与应用
5.如图所示,在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线,O是两点电荷连线与直线MN的交点.a,b是两点电荷连线上关于O的对称点,c,d是直线MN上的两个点.下列说法中正确的是( C )
A.a点的场强大于b点的场强,将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小 B.a点的场强小于b点的场强,将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大 C.a点的场强等于b点的场强,将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小 D.a点的场强等于b点的场强,将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大 解析:在两电荷的连线上,由场强的叠加原理可知,中点O场强最小,从点O分别向点a或b,场强逐渐增大,由于a,b是两点电荷连线上关于O的对称点,场强相等,选项A,B错误;在两电
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荷连线的中垂线上,中点O的场强最大,由O点到c点或d点场强逐渐减小,所以沿MN从c点到d点场强先增大后减小,因此检验电荷所受电场力先增大后减小,所以C正确,D错误. 6.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M,N两点,OM=ON=2R,已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( B )
A.
B.
-E C.
-E D.
+E
解析:把半个带正电荷的球面等效为整个带正电荷的球面跟半个带负电荷球面叠加在一起.整个带正电荷的球面在N点的场强E1=k
=k
,半个带负电荷球面在N点的场强E2=E,N
点的场强EN=E1-E2=k-E,则B项正确.
7.光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电小球,质量为m,带电荷量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.若使小球在杆上保持静止,所加电场的方向和大小可能为( B )
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.垂直于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
解析:若加竖直向上的电场,要保证小球静止,必有mg=Eq,得E=,B正确;若电场方向垂直于
杆斜向上,无论场强多大,沿杆方向的合力为mgsin θ,小球不可能保持静止,A,C错误;若加水平向右的电场,小球保持静止时,必有mgsin θ=Eqcos θ,E=
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,D错误.
高考物理复习第七章静电场第1课时库仑定律电场力的性质检测-有答案
