电荷守恒定律 库仑定律
一、考点解析
1、了解原子的基本结构
2、理解电荷的相互作用和带电方式
3、掌握静电感应和电荷守恒
4、掌握库伦定理及点电荷概念
5、学会结合力学知识利用库伦定理的计算公式
二、知识点总结
1.物质的电结构:构成物质的原子本身包括:_______的质子和_______的中子构成__________,核外有带________的电子,整个原子对外___________表现为__________.21教育网
2.元电荷:最小的电荷量,其值为e=________.其他带电体的电荷量皆为元电荷的__________.21·cn·jy·com
3.电荷守恒定律
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体________到另一个物体,或者从物体的一部分________到另一部分;在转移过程中,电荷的总量____________.2·1·c·n·j·y
(2)起电方式:____________、____________、 .
(3)带电实质:物体带电的实质是____________
4.点电荷:是一种理想化的物理模型,当带电体本身的______和________对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷.
5.库仑定律
(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成________,与它们的距离的二次方成________,作用力的方向在它们的________上.21·世纪*教育网
(2)公式:F= ,其中比例系数k叫做静电力常量,k=9.0×109N·m2/C2.www-2-1-cnjy-com
(3)适用条件:①__________;②____________.
6.库仑定律的理解:库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷.点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时,可以视其为点电荷而适用库仑定律,否则不能适用.
三、典型例题
题型1、电荷守恒定律及静电现象
例1、使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是
例2、把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间互相排斥,则A、B两球原来的带电情况可能是( )
A.带等量异种电荷
B.带等量同种电荷
C.带不等量异种电荷
D.一个带电,另一个不带电
例3、如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是(?????)2-1-c-n-j-y
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QB
B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QB
C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA<QB
D.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA、QB的值与所切的位置有关
题型2、库仑力作用下的平衡问题与动力学问题
例4、如图,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ,若两次实验中B的电量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°.则为( )
A、2 B、3 C、2 D、3
例5、中子内有一个电荷量为的上夸克和两个电荷量为的下夸克.一简单的模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上,如图1所示.在给出的四幅图中,能正确表示出各夸克所受静电作用力的是
例6、如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知q1与q2之间的距离为l1, q2与q3之间的距离为l2,且三个电荷都处于平衡状态。21世纪教育网版权所有
(1)如q2为正电荷,则q1为负电荷, q3为_________电荷。
(2) q1、q2 、q3三者电量大小之比是___________。
例7、两个质量分别是m1、m2的小球,各用长为L的丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q1、q2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,如图所示.则下列说法正确的是( )
A.若m1>m2,则θ1>θ2 B.若m1=m2,则θ1=θ2
C.若m1<m2,则θ1>θ2 D.若q1=q2,则θ1=θ2
例8、如图所示,质量均为m的三个带电小球,A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上,A与B、B与C相距均为L,A带电QA=+8q,B带电QB=+q,若在C 上加一水平向右的恒力F,能使A、B、C三球始终保持相对静止,则:www.21-cn-jy.com
(1)外力大小F的大小;
(2)C球所带电量Qc;
(3)历时t,恒力F对系统共做多少功;
例9、如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。小球A的质量为m、电量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,则( 21*cnjy*com
A.小球A与B之间库仑力的大小为
B.当时,细线上的拉力为0
C.当时,细线上的拉力为0
D.当时,斜面对小球A的支持力为0
课堂练习
1.以下说法正确的是 ( )
A.物体所带的电荷量是任意实数
B.元电荷就是电子或质子
C.物体所带电荷量的最小值是1.6×10-19 C
D.凡试探电荷都是点电荷,凡点电荷都能作试探电荷
2. 如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触.现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触),然后先将A、B分开,再将C移走.关于A、B的带电情况,下列判断正确的是 ( )【来源:21cnj*y.co*m】
A.A带正电,B带负电
B.A带负电,B带正电
C.A、B均不带电
D.A、B均带正电
3.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图8所示.A处电荷带正电荷量Q1,B处电荷带负电荷量Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在AB直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )【出处:21教育名师】
A.Q3为负电荷,且放于A左方
B.Q3为负电荷,且放于B右方
C.Q3为正电荷,且放于A、B之间
D.Q3为正电荷,且放于B右方
4. 如图所示,质量分别是m1和m2,电荷量分别是q1和q2的小
球,用长度不等的绝缘轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β(α>β),两小球恰在同一水平线上,那么 ( )
A.两球一定带异种电荷
B.q1一定大于q2
C.m1一定小于m2
D.m1所受的电场力一定大于m2所受的电场力
5. 如图10所示,水平光滑的绝缘细管中,两相同的带电金属小球相向运动,当相距L时,加速度大小均为a,已知A球带电荷量为+q,B球带电荷量为-3q.当两球相碰后再次相距为L时,两球加速度大小为多大?【版权所有:21教育】
如图所示,把一个带正电的小球a放在光滑的绝缘斜面上,欲使球a能静止在斜面上,现在直线MN上放一个带电小球b,则b可能( )21教育名师原创作品
A.带正电,放在A点
B.带正电,放在B点
C.带负电,放在C点
D.带负电,放在D点
D.带负电,放在D点
水平面上A, B, C三点固定着三个电荷量为Q的正点电荷,将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在0点,OABC恰构成一棱长为L的正四面体,如图所示。己知静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在O点,小球所带的电荷量为( )
B、
C、 D、
8、水平放置的光滑绝缘环上套有三个带电小球,小球可在环上自由移动。如图所示,是小球平衡后的可能位置图。甲图中三个小球构成一个钝角三角形,A点是钝角三角形的顶点。乙图中小球构成一个锐角三角形,其中三角形边长DE>DF>EF.可以判断正确的是:
A.甲图中A、B两小球一定带异种电荷
B.甲图中三个小球一定带等量电荷
C.乙图中三个小球一定带同种电荷
D.乙图中三个小球带电荷量的大小为Q D >Q F >Q E
课后练习
一、选择题
1.关于点电荷,下列说法正确的是 ( )
A.只有体积很小的带电体才可以看作点电荷
B.只有球形带电体才可以看作点电荷
C.带电体能否被看作点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状
D.一切带电体都可以看作点电荷
2.人类已探明某星球带负电,假设它是一个均匀带电的球体.将一带负电的粉尘置于该星球表面高h处,粉尘恰处于悬浮状态.现将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处无初速度释放,则此带电粉尘将
A.向星球球心方向下落
B.被推向太空,远离星球
C.仍在那里悬浮
D.沿星球自转的线速度方向飞出
3.两个放在绝缘架上的相同金属球,相距r,球的半径比r小得多,带电荷量大小分别为q和3q,相互作用的斥力为3F.现让这两个金属球相接触,然后分开,仍放回原处,则它们之间的相互作用力将变为
A.F B.
C.4F D.以上三个选项之外的一个值
4.如图所示,可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电,B球固定,其正下方的A球静止在绝缘斜面上,则A球受力个数可能为
A.可能受到2个力作用
B.可能受到3个力作用
C.可能受到4个力作用
D.可能受到5个力作用
5.如图所示,电荷量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点,两点相距为L,在以L为直径的光滑绝缘半圆环上,穿着一个带电荷量为q的小球(视为点电荷),在P点平衡,若不计小球的重力,那么PA与AB的夹角α与Q1、Q2的关系满足( )
A.tan2α= B.tan2α=
C.tan3α= D.tan3α=
6.三个相同的金属小球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 ( )
A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6
7.放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球A、B,A位于筒底靠在左侧壁处,B在右侧筒壁上受到A的斥力作用处于静止,如图所示.若A的电荷量保持不变,B由于漏电而下降少许重新平衡,
下列说法正确的是( )
A.A对筒底的压力变小
B.B对筒壁的压力变大
C.A、B间的库仑力变小
D.A、B间的电势能减小
8.如图4所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相
等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开,这时,A、B两个球之间的相互作用力大小是 ( )
A.F B.F
C.F D.F
9.如图5所示,A、B是带有等量的同种电荷的两小球,它们的质量
都是m,它们的悬线长度都是L,悬线上端都固定在同一点O,B球悬线竖直且被固定,A球在力的作用下,在偏离B球x的地方静止平衡,此时A受到绳的拉力为FT;现保持其他条件不变,用改变A球质量的方法,使A球在距离B为处静止平衡,则A受到绳的拉力为
FT B.2FT
C.4FT D.8FT
10、图中A球系在绝缘细线的下端,B球固定在绝缘平面上,它们带电的种类以及位置已在图中标出
11、如图所示,光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量均为m,间距均为r,A、B带正电荷,电荷量均为q。现对C施一水平向右的力F的同时放开三个小球,欲使三小球在运动过程中保持间距r不变,求: 【来源:21·世纪·教育·网】
(1)C球的电性和电荷量;
(2)水平力F的大小。
12、如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上,∠CAB=30°,斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷,一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M、N、MN的中点P上,OM=ON,OM∥AB,则下列判断正确的是( )
A.小物体分别在三处静止时所受力的个数一定都是4个
B.小物体静止在P点时受到的支持力最大,静止在M、N点时受到的支持力相等
C.小物体静止在P点时受到的摩擦力最大
D.当小物体静止在N点时,地面给斜面的摩擦力为零
13、如图所示,一长为L的绝缘细线下端系质量为m的金属小球并带有-q的电荷量,在细线的悬点o处放一带电荷量为+q的点电荷.要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动,求:21cnjy.com
(1)金属球在最高点的最小速度值是多大?
(2)如果金属球刚好通过最高点,则它通过最低点时的绳子拉力多大?
参考答案
知识点总结
带正电 不带电 原子核 负电 较远位置 电中性
2.1.60×10-19 C 整数倍
3.(1)转移 转移 保持不变
(2)摩擦起电 接触起电 感应起电
(3)得失电子 电荷的转移 电荷的定向移动
4..大小 形状
5.(1)正比 反比 连线
(2)k
(3)①真空中 ②点电荷
三、典型例题
例1、B
例2、BCD
例3、D
例4、C
例5、B
例6、(1)负电荷 (2)
例7、BC
例8、(1)F= (2) (3)W=
例9、AC
课堂练习
C
2.A
3.A
4.AC
5.a’=a/3
6.ABD
7.C
8.AC
五、课后练习
1.C
2.C
3.C
4.AC
5.D
6.D
7.B
8.A
9.D
10.AD
11.(1) (2).F=
12.B
13.V= F=