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1、2013年高考物理考前回歸教材之限時(shí)訓(xùn)練二十
電荷及其守恒定律 庫(kù)侖定律
時(shí)間:45分鐘 滿分:100分
一、選擇題(8×8′=64′)
1.關(guān)于點(diǎn)電荷的概念,下列說法正確的是 ( )
A.當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體可看做點(diǎn)電荷
B.只有體積很小的帶電體才能看做點(diǎn)電荷
C.體積很大的帶電體一定不能看做點(diǎn)電荷
D.對(duì)于任何帶電球體,總可以把它看做電荷全部集中在球心的點(diǎn)電荷
解析:帶電體是否看作點(diǎn)電荷應(yīng)根據(jù)實(shí)際研究的問題而定,不能認(rèn)為帶電體很小就一定視為點(diǎn)電荷.由此分析B、C錯(cuò);D選項(xiàng)中,帶電體很近時(shí),由于電荷間的相
2、互作用,將電荷看作集中球心不合理,故選A.
答案:A
2.對(duì)于庫(kù)侖定律,下面說法中正確的是 ( )
A.凡計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力,就可以使用公式F=k計(jì)算
B.相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷,不論它們的電量是否相同,它們之間的庫(kù)侖力大小一定相等
C.兩個(gè)點(diǎn)電荷的電量各減為原來的一半,它們之間的距離保持不變,則它們之間的庫(kù)侖力減為原來的一半
D.在公式F=k中,k是點(diǎn)電荷Q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷Q1處的場(chǎng)強(qiáng)大??;而k是點(diǎn)電荷Q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷Q2處的場(chǎng)強(qiáng)大小
解析:根據(jù)F=k成立的條件知,兩點(diǎn)電荷不處于真空中該公式不成立,A錯(cuò);由牛頓第三定律知,B對(duì);通過計(jì)算C錯(cuò)
3、;由點(diǎn)電荷在真空中的場(chǎng)強(qiáng)公式知,D對(duì).
答案:BD
3.在光滑絕緣的水平面上有兩個(gè)帶電小球A和B,A帶正電且固定,B帶負(fù)電由靜止釋放.某時(shí)刻,B球的速度是v0,分析此后B球與A球相碰前的運(yùn)動(dòng),圖1中能正確反映其速度變化情況的圖象是 ( )
解析:A、B帶異種電荷,相互吸引,運(yùn)動(dòng)過程中距離變小,由F=k知,它們之間靜電引力變大,因此其加速度變大,所以C圖正確.
答案:C
圖1
4.在一個(gè)點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中,一群負(fù)離子恰好能沿以點(diǎn)電荷為圓心的圓弧從a運(yùn)動(dòng)到b,如圖1所示,則這些離子具有相同的 ( )
A.動(dòng)能與電荷量的比值
4、
B.動(dòng)量與電荷量的比值
C.質(zhì)量和速度
D.質(zhì)量和電荷量
解析:設(shè)圓弧半徑為r,帶負(fù)電粒子做圓周運(yùn)動(dòng),由于庫(kù)侖力不做功,故粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由k=m有=,故A正確.
答案:A
圖2
5.如圖2所示,兩根細(xì)線拴著兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B,上、下兩根細(xì)線中的拉力分別是FA、FB,現(xiàn)在使A、B帶同號(hào)電荷,此時(shí)上、下細(xì)線受力分別為FA′、FB′,則( )
A.FA′=FA,F(xiàn)B′>FB
B.FA′=FA,F(xiàn)B′FB
D.FA′>FA,F(xiàn)B′FB.A
5、正確.
答案:A
6.
圖3
如圖3,帶電量分別為-2Q和-4Q的兩個(gè)完全相同的金屬球A、B,放在光滑絕緣水平面上.現(xiàn)讓金屬球A、B分別自M、N兩點(diǎn)以相等的動(dòng)能相向運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩球剛好發(fā)生接觸時(shí),二者速度恰好為零,所帶電荷重新分布.之后,兩球又向相反方向運(yùn)動(dòng).設(shè)兩球相向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0,反向回到M、N兩點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間分別為t1、t2則有 ( )
A.t1>t2 B.t1t0
解析:碰后A、B兩球的庫(kù)侖力產(chǎn)生的加速度比碰前相同位置時(shí)的加速度大,其平均加速度比碰前大,故運(yùn)動(dòng)到M和N點(diǎn)的時(shí)間比相向運(yùn)
6、動(dòng)的時(shí)間短.而且兩球的速度大小根據(jù)動(dòng)量守恒知總是等值反向,故t1=t2,且t1=t2
7、上和光滑
圖4
豎直墻面上.小球A被水平力F向左作用時(shí),A、B恰處于平衡狀態(tài).當(dāng)A緩慢向左移動(dòng)一小段距離時(shí),A、B仍處于平衡狀態(tài),則 ( )
A.推力F將變大
B.推力F將變小
C.A、B兩球距離變小
D.A、B兩球距離變大
解析:由題意知,A、B帶同種電荷,設(shè)A、B兩球的連線與豎直方向的夾角為θ,由平衡條件對(duì)B有mBg=cos θ,當(dāng)A左移時(shí),θ變小,由此知LAB將變大.對(duì)整體有F=FNB=sin θ,由于θ變小,LAB變大,故F變小,B、D正確.
答案:BD
二、計(jì)算題(3×12′=36′)
圖5
9.如圖5所示,質(zhì)量為m的小球A穿在絕
8、緣細(xì)桿上,桿的傾角為α,小球A帶正電,電量為q.在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電量為Q的正電荷.將A由距B豎直高度為H處無初速釋放,小球A下滑過程中電量不變.不計(jì)A與細(xì)桿間的摩擦,整個(gè)裝置處在真空中.已知靜電力常量k和重力加速度g.
(1)A球剛釋放時(shí)的加速度是多大?
(2)當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí),求此時(shí)A球與B點(diǎn)的距離.
解析:由牛頓第二定律可知mgsinα-F=ma,根據(jù)庫(kù)侖定律F=k,r=H/sinα得a=gsinα-.當(dāng)A球受到合力為零、加速度為零時(shí),動(dòng)能最大.設(shè)此時(shí)A球與B球間的距離
為R,則mgsinα=,解得R=.
圖6
10.如圖6所示,一條長(zhǎng)為3L的絕緣絲線穿過兩個(gè)質(zhì)
9、量都是m的小金屬環(huán)A和B,將絲線的兩端共同系于天花板上的O點(diǎn).使金屬環(huán)帶電后,兩環(huán)因排斥而使絲線構(gòu)成一個(gè)等邊三角形,此時(shí)兩環(huán)恰處于同一水平線上,若不計(jì)環(huán)與線間的摩擦,求金屬環(huán)所帶電量是多少?
解析:小環(huán)穿在絲線上,作用于每個(gè)小環(huán)上的兩個(gè)拉力大小相等,方
圖7
向不同.每個(gè)小環(huán)受四個(gè)力,如圖7所示.根據(jù)平衡條件列方程得,豎直方向Tsin60°=mg①
水平方向Tcos60°+T=k②
由①②聯(lián)立得q=
11.兩個(gè)正點(diǎn)電荷Q1=Q和Q2=4Q分別置于固定在光滑絕緣水平面上的A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)相距L,且A、B兩點(diǎn)正好位于水平放置的光滑絕緣半圓
圖8
細(xì)管兩個(gè)端點(diǎn)的出口處,如圖8所示.
(1)現(xiàn)將另一正點(diǎn)電荷置于A、B連線上靠近A處?kù)o止釋放,求它在A、B連線上運(yùn)動(dòng)過程中達(dá)到最大速度時(shí)的位置離A點(diǎn)的距離.
(2)若把該點(diǎn)電荷放于絕緣管內(nèi)靠近A點(diǎn)處由靜止釋放,已知它在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中速度為最大時(shí)的位置在P處.試求出圖中PA和A、B連線的夾角θ.
解析:(1)正點(diǎn)電荷在A、B連線上速度最大處對(duì)應(yīng)該電荷所受合力為零,即k=k,解得x=.
(2)點(diǎn)電荷在P點(diǎn)處如其所受庫(kù)侖力的合力沿OP方向,則它在P點(diǎn)處速度最大,此時(shí)滿足tanθ===,即得θ=arctan.
答案:(1) (2)θ=arctan