1、学业分层测评(二)探究静电力(建议用时：45分钟)学业达标1真空中有相距为r的两个点电荷A、B，它们之间相互作用的静电力为F，如果将A的带电荷量增加到原来的4倍，B的带电荷量不变，要使它们的静电力变为F/4，则它们的距离应当变为()A16rB4rC2rD2r【解析】根据库仑定律Fk，可以确定距离应变为4r，故B正确【答案】B2.为了研究电荷之间的相互作用力跟什么因素有关，小宇做了如下实验：把一个带正电的物体放在A处，然后将挂在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3处，发现情况如图123所示由此，小宇归纳得出的初步结论是()图123A电荷之间的作用力大小随距离增大而减小B电荷之间的作用力大小
2、随距离增大而增大C电荷之间的作用力大小随距离的增大先增大后减小D电荷之间的作用力大小与距离无关【解析】根据小球悬线偏离竖直方向的角度可以看出，电荷之间相互作用力的大小与电荷间距离的大小有关，距离越近，偏角越大，说明电荷间相互作用力越大，所以A选项正确【答案】A3A、B两个点电荷间距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将()A可能变大 B可能变小C一定不变 D不能确定【解析】由库仑定律Fk可知，当Q1、Q2、r不变时两点电荷间的库仑力F不变，与是否存在其他电荷无关，故C正确，A、B、D错误【答案】C4如图124所示，两个带电球，大球的电量大于小球的电量，可以肯定()图124A两
3、球都带正电B两球都带负电C大球受到的静电力大于小球受到的静电力D两球受到的静电力大小相等【解析】由题图可知，两个小球相互排斥，可判断：两个小球带同种电荷，A、B项错误；两球间的库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，C错误，D正确【答案】D5设星球带负电，一电子粉尘悬浮在距星球表面1 000 km的地方，若将同样的电子粉尘带到距星球表面2 000 km的地方相对于该星球无初速释放，则此电子粉尘()A向星球下落B仍在原处悬浮C推向太空 D无法判断【解析】均匀带电的球体可视为点电荷粉尘原来能悬浮，说明它所受的库仑力与万有引力相平衡，即G，可以看出r增大，等式仍然成立，故选B.【答案】B6三个相
4、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的带电量为q，球2的带电量为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()An3Bn4Cn5 Dn6【解析】由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷由库仑定律Fk知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有qnq，解之可得n6，D正确【答案】D7(多选)如图125所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b
5、、c(可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是()图125Aa对b的静电力一定是引力Ba对b的静电力可能是斥力Ca的电荷量可能比b少Da的电荷量一定比b多【解析】三个自由电荷仅在库仑力作用下平衡时满足“三者共线，两大夹小，两同夹异，近小远大”所以，选项A、D正确【答案】AD8真空中两个静止点电荷相距10 cm，它们之间相互作用力的大小为9104N，当它们合在一起时，成为一个带电量为3108C的点电荷，若它们带异种电荷，原来两电荷的带电量各为多少？ 【导学号：30800003】【解析】若两个小球带电量的大小分别为q1、q2由题意：q1q23108C根
6、据库仑定律：Fk，得：q15108Cq22108C考虑到可能带同种电荷，也可能带异种电荷，故q15108Cq22108C.或q15108Cq22108C.【答案】q15108Cq22108C或q15108Cq22108C能力提升9(多选)如图126所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上a和c带正电，b带负电，则c受到a和b的静电力的合力可能是()图126AF1BF2 CF3DF4【解析】如图所示，可根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引判断c所受a、b的作用力方向，由平行四边形定则可判知其合力，选项A、B正确【答案】AB10.中子内有一个电荷量为 e的上夸克和两个电荷
7、量为e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图127所示，如选项图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是()图127【解析】对上夸克和下夸克分别受力分析，由对称性可知，两下夸克对上夸克的作用力的合力必竖直向下；由于上夸克对下夸克的作用力是两个下夸克之间作用力的二倍，夹角为120，所以二者合力恰好竖直向上故正确答案为B.【答案】B11如图128所示，一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和B，将丝线的两端共同系于天花板上的O点，使金属环带电后，便因排斥而使丝线构成一个等边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环与线间的摩擦，求金属环所带电荷量是
8、多少？图128【解析】圆环A受力如图，受四个力：重力mg、库仑力F、丝线两个拉力T相等则Tsin 60mgTcos 60Tk解得q .【答案】均为 12三个带电量相同的正电荷Q，放在等边三角形的三个顶点上，问：(1)在三角形的中心放置电量为多大的电荷，才能使中心的电荷受力为零？(2)电量为多大时使每个电荷受力都为零？【解析】(1)由于放于顶点的电荷性质相同，电量多少相同，到三角形中心距离相等，由库仑定律可知，每个Q对中心电荷的库仑力大小相等且互成120，故中心电荷只要电量不为零，受力均为零(2)设边长为l，在ABC中，中心O到B(或A或C)距离为r，rl，A对B的作用力和C对B的作用力的合力与q对B的作用力为一对平衡力q对B点Q的力FqQk3k.C处(A处)Q对B处Q的库仑力，FQQkk，B处Q受A、C处Q的库仑力的合力F合2FQQcos30FQQk，由力的平衡条件知3kk，得qQ，应为负电荷【答案】(1)任何带电量不为零的电荷均可以(2)Q