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9.2 库仑定律 分层作业
人教版高中物理必修第三册
1. 物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说属于(　　)
A. 观察实验的方法
B. 控制变量的方法
C. 等效替代的方法
D. 建立物理模型的方法
2. 物理学起始于伽利略和牛顿的年代，它已经成为一门有众多分支的基础科学。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。某位物理学家设计了如图所示的实验装置，下列说法中，正确的是(　　)
A. 牛顿利用该仪器研究物体间的引力，并发现了万有引力定律
B. 图中A、C两球因吸引而靠近，卡文迪什用此扭秤装置比较准确地测量了引
力常量
C. 库仑用此扭秤装置研究两个带电体之间的作用力，并发现了库仑定律
D. 库仑用带电小球C和不带电小球A接触，使两者带上等量异种电荷
3. 关于库仑定律的理解，下列说法中正确的是(　　)
A. 将两个点电荷放置在绝缘的煤油中相距一定距离，则两点电荷间将没有库仑力的作用
B. 由库仑定律的表达式F=k可知，当r→0时，F将趋向于无限大
C. 库仑在实验中发现并总结了电荷间相互作用规律，同时用实验手段测定了静电力常量k=6.67×10－11 N·m2/C2
D. 两个相距较远、球心相距为L、所带电荷量均为Q且电荷均匀分布的绝缘球间的静电力大小为k
4. 如图所示，两个完全相同的金属球壳a与b的质量均为m，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l且为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电荷量的绝对值均为Q，引力常量为G，静电力常量为k，则a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为
(　　)
A. F引=G，F库=k
B. F引≠G，F库≠k
C. F引≠G，F库=k
D. F引=G，F库≠k
5. 真空中有两个静止的点电荷，若将它们之间的距离增大为原来的2倍，所带电荷量都增大为原来的3倍后它们之间的库仑力大小为F，则它们之间没有改变之前的库仑力大小为(　　)
A. F B. F C. 2F D. F
6. (多选)在探究影响电荷之间相互作用力大小因素的过程中，老师做了如图所示的实验。O是一个带正电的导体球，将同一带电小球用绝缘细丝线分别挂在P1、P2、P3的位置，调节细丝线长度，使小球与带电导体球O的球心保持在同一水平线上，发现小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，且θ1＞θ2＞θ3。关于这个实验，下列说法中正确的有(　　)
A. 通过该实验的现象可知，小球带正电
B. 该实验可以研究电荷间相互作用力大小与它们之间距离是否有关
C. 该实验中细丝线与竖直方向的夹角越大，表示电荷之间的相互作用力越小
D. 通过该实验现象可知，电荷之间的相互作用力与电荷之间的距离的平方成反
比
7. 三角形ABC的三个顶点各固定一个点电荷，A处点电荷受力情况如图所示，则B处点电荷受力可能是(　　)
A. F1 B. F2
C. F3 D. F4
8. 对于库仑定律,下列说法中正确的是 (　　)
A.凡计算两个电荷间的作用力,都可以使用公式F=k
B.相互作用的两个点电荷,无论它们的电荷量是否相等,它们之间相互作用的库仑力大小一定相等
C.由F=k可知,两个带电小球距离非常近时,库仑力变得无穷大
9. (多选)为使真空中两个点电荷之间的相互作用力变为原来的,可采用的方法是 (　　)
A.两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离增大为原来的2倍
B.两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离减小为原来的
C.两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离增大为原来的4倍
10. 三个完全相同的金属球A、B和C,其中A球带电荷量为+Q,B球带电荷量为-2Q,C球不带电。若A、B两球之间的距离远大于球的半径,其间的静电力大小为F。现将C球先与A球接触,移开后再与B球接触,然后移到足够远处,则最后A、B两球之间的作用力大小为 (　　)
A.F B.F
C.F D.F
参考答案与解析
1. 答案：D
【解析】 “点电荷”是为了研究物理问题方便而引入的物理模型，是由实际物体抽象所得，D正确。
2. 答案：C
【解析】 该实验装置为库仑扭秤实验装置，牛顿并未用此装置发现万有引力定律，A错误；该实验装置不是卡文迪什的扭秤实验装置，B错误；库仑用此扭秤装置研究两个带电体之间的作用力，并发现了库仑定律，C正确；带电小球C和不带电的小球A接触，两者带上等量同种电荷，D错误。
3. 答案：D
【解析】 将两个点电荷放置在绝缘的煤油中相距一定距离时，两点电荷间仍然有库仑力的作用，A错误；当两电荷之间的距离r→0时，两电荷已经不能看成点电荷，库仑定律不再适用，B错误；库仑在实验中发现并总结了电荷间相互作用规律，库仑没有测定出静电力常量k=9×109 N·m2/C2，C错误；根据库仑定律可知，两个相距较远、球心相距为L、所带电荷量均为Q且电荷均匀分布的绝缘球间的静电力大小为k，D正确。
4. 答案：D
【解析】 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点，因此可以应用万有引力定律；对于a、b两带电球壳，两球心间的距离l只有半径的3倍，不能看成点电荷，因此不满足库仑定律的适用条件，D正确。
5. 答案：A
【解析】 设真空中有两个静止的点电荷间的距离为r，电荷量分别为q1、q2，根据库仑定律有F'=k，将它们之间的距离增大为原来2倍，所带电荷量都增大为原来的3倍，根据库仑定律有F=kkF'，解得F'=F，A正确。
6. 答案：AB
【解析】 由题图可知，带电小球与带正电的导体球O相互排斥，则可知小球带正电，A正确；同一带电小球所带电荷量一定，位置不同，与导体球的距离不同，小球静止时细丝线与竖直方向的夹角不同，说明它们之间的作用力不同，B正确；根据共点力平衡可知，细丝线与竖直方向的夹角越大说明导体球与带电小球之间的作用力越大，细丝线与竖直方向的夹角越小说明导体球与带电小球之间的作用力越小，C错误；该实验只能定性分析电荷之间的相互作用力与距离的关系，无法定量计算，D错误。
7. 答案：B
【解析】 根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引及平行四边形定则可知，C处点电荷对A处点电荷的静电力为引力，B处点电荷对A处点电荷的静电力为斥力，C处点电荷与A处点电荷为异种点电荷，A处点电荷与B处点电荷为同种点电荷，所以C处点电荷对B处点电荷的静电力为引力，A处点电荷对B处点电荷的静电力为斥力，根据平行四边形定则可知，B处点电荷受力可能为F2，B正确，A、C、D错误。
8. 答案：B
两个点电荷之间的库仑力是一对相互作用力,则无论它们的电荷量是否相等,它们之间相互作用的库仑力大小一定相等,故B正确;公式F=k只适用于真空中的点电荷,当两电荷之间的距离较小时,电荷不能够看成点电荷,此时公式不成立,即两个带电小球距离非常近时,不能够认为库仑力变得无穷大,故A、C错误;根据库仑定律有F=k,可知若两个点电荷的电荷量各减为原来的一半,彼此间的距离减半,则它们之间的库仑力大小不变,故D错误。
9. 答案：AD
根据库仑定律F=k,两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离增大为原来的2倍,两个点电荷之间的相互作用力变为原来的,故A正确;两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离减小为原来的,两个点电荷之间的相互作用力变为原来的4倍,故B错误;两个点电荷所带电荷量不变,电荷之间的距离增大为原来的4倍,两个点电荷之间的相互作用力变为原来的,故C错误;两个点电荷之间的距离不变,两个点电荷所带电荷量都减少为原来的,两个点电荷之间的相互作用力变为原来的,故D正确。
10. 答案：A
原来A、B两球之间的静电力大小为F=k=2k,C球先与A球接触,移开后qA=+Q,qC=+Q,C球再与B球接触,移开后qB==-Q,则最后A、B两球之间的作用力大小为F'=k==F,故选A。

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