第01讲 电荷和库仑定律（学生版）-新高二物理暑假衔接（人教版）同步讲义

第 01讲 电荷和库仑定律
1．了解电荷、元电荷和点电荷：理解电荷守恒定律。
2．理解库仑定律并运用这一定律解决实际问题
一、电荷
1.自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。
2.电荷间的相互作用规律：同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。
二、三种起电方式
摩擦起电 接触起电 感应起电
产生 两种不同物质构成的绝缘体
导体与带电体接触 带电体靠近导体
条件 摩擦
毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器
实验
验电器两端出现等量异种电
验电器带上与带电
现象 两物体带上等量异种电荷 荷,且电性与原带电体“近异
体相同电性的电荷
远同”
不同物质的原子核对核外电 导体中的自由电子受带正(负)
起电 电荷之间的相互作
子的束缚能力不同而发生电 电物体吸引(排斥)而靠近(远
原因 用
子的得失 离)带电体
起电
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
实质
三、电荷守恒定律、元电荷
1.电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者
从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
2.元电荷：迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小的电
荷量叫作元电荷，用 e 表示。
3.电子的比荷：电子的电荷量 e 与电子的质量 me之比，叫作电子的比荷。
四、点电荷
1.当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况
对它们之间的作用力的影响可忽略不计时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。
2.点电荷是只有电荷量而没有大小、形状的理想化模型。它类似于力学中的质点，实际中并
不存在。
3.点电荷只保留了对问题有关键作用的电荷量，这样问题就会大大简化。
4.一个带电体能否看成点电荷，是就具体问题而言的，不能单凭大小和形状。
五、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正比，与它们
之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫作库仑定律。
q q 9 2 2
2。公式： F k 1 22 。式中比例系数 k=9×10 N·m /C ，称为静电力常量。r
3.说明：
(1)库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力。
(2)求电量均匀分布的绝缘带电球体之间的库仑力时，r 取球心之间的距离。
(3)系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷
对某一电荷的作用力时应先分别计算每个电荷对它的静电力，然后再按平行四边形定则求其
矢量和。
考点一：三种起电方式
【例 1】如图所示，两个不带电的导体A和 B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带
正电荷的物体C置于A附近，贴在A、 B下部的金属箔都张开（ ）
A．此时A带正电， B带负电
B．此时A带的电荷量大于 B带的电荷量
C．移去C，贴在A、 B下部的金属箔都闭合
D．先把A和 B分开，然后移去C，贴在A、 B下部的金属箔都闭合
考点二：元电荷和点电荷
【例 2】关于元电荷，下列说法正确的是（ ）
A．元电荷就是电子的电量
B．元电荷是最小的电荷，它带正电
C．元电荷是最小的电荷，它带负电
D．元电荷的数值最早是由美国科学家密立根测出的
【例 3】下列关于点电荷的说法正确的是（ ）
A．带电体形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时可看作点电荷
B．电荷量很小的带电体一定可以看作点电荷
C．点电荷一定带正电
D．体积和电量很大的带电体一定不能看作点电荷
考点三：库仑定律
【例 4】如“顿牟掇芥”是东汉王充在《论衡·乱龙篇》中记载的摩擦起电现象，意指摩擦
后的带电琥珀能吸引轻小物体。现做如下简化：在某处固定一个电荷量为 Q的带正电的点
电荷，在其正下方 h处有一个原子。在点电荷的电场作用下，原子的负电荷中心与正电荷中
心会分开很小的距离 l，点电荷与原子之间产生作用力 F。你可能不会求解 F，但是你可以
通过物理分析进行判断，关于 F的表达式，可能正确的是（式中 k为静电力常量）（ ）
F kQq F 2kQq 2kQqlA. F=0 B. 2 C. 2 D. F l h h3
1.（2015·浙江卷，T16）如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，
且正对平行放置．工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓球用绝缘细线
悬挂在两金属极板中间，则( )
A．乒乓球的左侧感应出负电荷
B．乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上
C．乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用
D．用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
2.（2018 全国 1，T 16）如图，三个固定的带电小球 a、b和 c，相互间的距离分别为 ab=5 cm，
bc=3 cm，ca=4 cm.小球 c所受库仑力的合力的方向平衡于 a、b 的连线.设小球 a、b 所带电
荷量的比值的绝对值为 k，则（ ）
A. a、b的电荷同号， B. a、b的电荷异号，
C. a、b的电荷同号， D. a、b的电荷异号，
3.（2019全国理综 I卷，T 15）如图，空间存在一方向水平向右的匀强磁场，两个带电小球
P和 Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A. P和 Q都带正电荷 B. P和 Q都带负电荷
C. P带正电荷，Q带负电荷D. P带负电荷，Q带正电荷
4.（.2021湖北卷·★★）如图所示，一匀强电场 E大小未知、方向水平向右。两根长度均
为 L的绝缘轻绳分别将小球M和 N悬挂在电场中，悬点均为 O。两小球质量均为 m、带等
量异号电荷，电荷量大小均为 q（q>0）。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为θ=45°。若仅
将两小球的电荷量同时变为原来的 2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为 k，重
力加速度大小为 g，下列说法正确的是
A.M带正电荷 B. N带正电荷
q L mg q 3L mgC. D.
k k
5.（2021·海南·卷·）如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面
夹角均为 60 ，其中斜面 N光滑。两个质量相同的带电小滑块 P、Q分别静止在M、N
上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则 P与M间的动摩擦
因数至少为（ ）
A 3 B 1 3． ． 2 C． D
3
．
6 2 3
1．关于电荷，下列说法正确的是（ ）
A．点电荷仅仅是一种理想化模型
B．带电体的带电量可以是任意的
C．元电荷就是带电量为1.60 10 19C的带电体
D．两不带电的物体经摩擦后带电，说明电荷可以创生和消灭
2．2021年 5月 28日，第八届全国静电纺丝技术与纳米纤维学术会议在天津工业大学召开，
摩擦可以产生静电，原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物
体再与丙物体接触，最后知甲物体带正电 2.8 10 15C。丙物体带电6 10 16C。则关于最后
乙、丙两物体的带电情况，下列说法正确的是（ ）
A．乙物体一定带有负电荷3.4 10 15C B．乙物体可能带有负电荷 2.4 10 15C
C．丙物体一定带有负电荷6 10 16C D．丙物体一定带有正电荷6 10 16C
3.有两个完全相同的金属小球 A和 B(它们的大小可忽略不计),分别带电荷量 q和 5q.当它们
在真空中相距一定距离时,A球对 B球的斥力为 F,若用绝缘手柄移动这两个小球,使它们相接
触后分别再放回原处,则它们间的静电力变为 ( )
A.F B.3F C.6F D.1.8F
4．如图所示，第一次用带正电的金属球 A靠近不带电的验电器的金属球 B时，发现验电器
的金属箔片 C张开一定的角度；第二次用带正电的金属球 A与验电器的金属球 B接触一下，
同样金属箔片 C张开一定角度，分析这两次过程中（ ）
A．第一次金属球 B带正电荷，金属箔片 C带负电荷
B．第一次金属球 B带负电荷，金属箔片 C带正电荷
C．第二次金属球 B带正电荷，金属箔片 C带负电荷
D．第二次金属球 B带负电荷，金属箔片 C带正电荷
5．下列说法中正确的是（ ）
kq q
A．由库仑定律 F 1 22 可知， r 0时， F r
B．元电荷实质上就是电子和质子
C．摩擦起电的实质是电子的转移
kq q
D．库仑定律 F 1 2
km m
与万有引力定律F 1 22 2 在形式上很相似，由此人们认识到库仑力r r
与万有引力是同种性质的力
6．两个分别带有电荷量－Q和+5Q的相同金属小球（均可视为点电荷）固定在相距为 r的
r
两处，它们间库仑力的大小为 F，两小球相互接触后将其固定距离变为 ，则两球间库仑力
2
的大小为（ ）
5F 16F 9F 5F
A． B． C． D．
16 5 5 9
7．如图，在光滑绝缘斜面上有带电小球 a与 b，两球同时释放瞬间，a球的加速度刚好为零，
则下列关于 a、b的电性及初始位置，符合要求的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，真空中 A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球（均可视为点电荷），
所带电荷量分别为＋Q和－5Q，在 A、B的延长线上的 C点处固定一电荷量为 q的试探电
荷，试探电荷受到的电场力大小为F1，已知 AB＝BC。若将两带电金属小球接触后再放回 A、
F
B 1两处时，试探电荷受到的电场力大小为 F2，则 F 为（ ）2
21 21 19 19
A． B． C． D．
10 16 10 16
9．如图所示，A、B、C三个带电小球质量均为 m，A、B分别穿在同一竖直线上的两根绝
缘细杆上，上方细杆粗糙，下方细杆光滑。已知 A、B带电量大小均为 q0，且 A带正电，
当系统处于静止状态时，AB和 AC间距相等，A、C间绝缘细线与竖直细杆成 60°角，细线
伸直且恰无拉力。已知静电力常量为 k，重力加速度为 g，则（ ）
1
A. C小球带电量大小为 q
3 0
2k
B. A、C间的绝缘细线长为 q0 mg
C. A小球受到细杆的摩擦力大小为 2mg
D. 若保持 B小球位置不变，缓慢增加 B的带电量，使 A、C两球处于同一水平线，则此时
A、C间的绝缘细线拉力大小为 0
10．如图（a），场源点电荷固定在真空中 O点，从与 O相距 r0的 P点由静止释放一个质
量为 m、电荷量为 q（q>0）的离子，经一定时间，离子运动到与 O相距 rN的 N点。用 a
1
表示离子的加速度，用 r表示离子与 O点的距离，作出其 a
r 2
图像如图（b）。静电力常
量为是 k，不计离子重力。由此可以判定（ ）
A．场源点电荷带正电
Q aN r
2
NmB．场源点电荷的电荷量为
kq
a
C P N
rN
．离子在 点的加速度大小为 r0
r 2ma
D．离子在 P点受到的电场力大小为 N N
r 20