江苏省兴化市第一中学教科版高中物理选修3-1学案：1.2库仑定律预习案

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§1.2库仑定律预习案
【预习目标】
1、掌握库仑定律，知道点电荷的概念，并理解真空中的库仑定律．
2、会用库仑定律进行有关的计算．
3、渗透理想化方法，培养由实际问题进行简化抽象建立物理模型的能力．
4、了解控制度量的科学研究方法.
【预习自测】
1、内容：真空中两个静止的 相互作用跟它们所带 的乘积成正比，跟它们之间距离的 成反比，作用力的方向在它们的 。
2、库仑定律表达式：
3、库仑定律的适用条件： 。
4、点电荷：是一种 .当带电体的 比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
5、库仑的实验的研究方法
【我思我疑】
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【课堂参考例题】
【例1】一根置于水平面上的光滑玻璃管（绝 ( http: / / www.21cnjy.com )缘体），内部有两个完全相同的弹性金属球A、B，带电量分别为9Q和－Q，从图示位置由静止开始释放，问：两球再次经过图中位置时，两球的加速度是释放时的多少倍？
【解析】弹性金属小球在玻璃管中的运动过程是这样的：
（1）在它们之间库仑引力作用下的相向加速运动，由于两球完全相同，故它们在任意时刻加速度的大小相等；（2）碰撞过程中电荷量的重新分配，结果是两球带上了等量同种电荷；（3）在它们之间库仑斥力作用下的反方向的加速运动，在任意时刻加速度的大小仍相等。
设：图示位置A、B两球的距离为r，球的质量为m，它们之间相互作用的库仑力大小为F1，则：
此时A、B两球加速度的大小为：aA＝aB＝F1/m＝
碰撞后A、B两球的带电量均为4Q，它们再次经过图示位置时的库仑斥力的大小为F2，则：
此时A、B两球加速度的大小为：aA’＝aB’＝F2/m＝
故两球再次经过图中位置时，两球的加速度是释放时的倍。
【例2】如图所示，用线把小球A悬于O点，静 ( http: / / www.21cnjy.com )止时恰好与另一固定小球B接触。今使两球带同种电荷，悬线将偏离竖直方向某一角度θ1，此时悬线中的张力大小为T1；若增加两球的带电量，悬线偏离竖直方向的角度将增大为θ2，此时悬线中的张力大小为T2，则：
A、T1T2 D、无法确定
【解析】本题应当从小球的受力分析出发寻求正确的答案。
小球A的受力情况如图b所示，重力mg、悬线 ( http: / / www.21cnjy.com )张力T、库仑斥力F，这三个力的合力为0。因此这三个力构成封闭的力的三角形，且正好与几何三角形OAB相似，有：
因为OA＝OB，所以T＝mg。即T与θ无关。
故选B。
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§1.2库仑定律
【当堂训练】
1、关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是：（ ）
当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时，它们之间的静电力F→0
当真空中的两个点电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞
当两个点电荷之间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了
D、当两个点电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了
2、要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是：（ ）
每个点电荷的带电量都增大到原来的2倍，电荷间 的距离不变
保持点电荷的带电量不变，使两个电荷间的距离增大到原来的2 倍
使一个点电荷的电荷量加倍，另一个点电荷的电荷量保持不变，同时将两个点电荷间的距离减小为原来的1/2
D、保持点电荷的电荷量不变，将两个点电荷的距离减小到原来的1/2
3、真空中有两个相距0.1m、带电量相等的点电荷，它们之间的静电力的大小为3.6×10-4N，求每个电荷的带电量是元电荷的多少倍？
4、A、B、C是三个完全相同的导体小球，A、B的带电情况相同，固定放置后其间的相互作用力的库仑斥力为F，今将不带电的小球C先后与A、B小球接触后移去，则A、B间的库仑力的大小将变成多少？
§1.2库仑定律
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【巩固练习】
1、如图所示，用两根绝缘轻细绳悬挂两个不带电小球A和B，这时上、下两根绳子中的张力分别为T1和T2；使两球都带上正电荷，上、下两根绳子中的张力分别为T1’和T2’，则： （ ）
A、T1’＝ T1 B、T1’< T1 C、T2’＝ T2 D 、T2’> T2
2、光滑水平面上有A、B两 ( http: / / www.21cnjy.com )带电小球，A的质量为B的质量的2倍，将两球由静止释放。开始时A的加速度的大小为a，经一段时间后，B的加速度的大小也变为a，则此时，A球的加速度的大小变为 。
3、有三个完全相同的金属小球A、B、C ( http: / / www.21cnjy.com )，A球带电量为7Q，B球带电量为-Q，C球不带电。把A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球。试问：最后A、B间的相互作用力变为原来的多少倍？
4、如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2的距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为多少？
答案：
【当堂训练】
1. AD
2. AD
3. 10、F=K 3.6×10-4=9×109· 得q=2×10-8C
=1.25×1011 倍
4.
【巩固练习】
1、AD
2、a/2
3、A、B间原来的库仑力为F1=K·反复接触的结果是A、B、C最终的带电量均为2Q，故现在的库仑力F2= K· F2=F1
4、要三个电荷合力均为零，q1、q3必为同种电荷，且q2与q1、q3电性相异，由库仑定律，当q2平衡时有，⑴当q3平衡时有，⑵由⑴⑵两式解得q1：q2：q3=-9：4：（-36）或9：（-4）：36