自我检测
1.下列哪些带电体一定可看作点电荷 …( )?
A.体积很小的带电体?
B.带电荷量很小的带电体?
C.球形带电体?
D.形状和大小的影响可以忽略不计的带电体??
答案：D
2.有半径均为r的两个金属球,彼此相距距离为L,其中L远远大于球的半径r.它们的带
电荷量分别为Q1、Q2.如图1-2-2所示,则它们之间的静电力为（ ）?
图1-2-2
A.
B. ?
C.
D.?
答案：B?
3.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,发现两球之间相互排斥,则
A、B两球原来的带电情况不可能是 …（ ）?
A.A和B原来带有等量异种电荷?
B.A和B原来带有同种电荷?
C.A和B原来带有不等量异种电荷?
D.A和B原来只有一个带电?
答案：A?
4.有两个完全相同的金属小球P和Q(它们的大小可忽略不计),分别带电q和-5q.当它们在真空中相距一定距离时,彼此间作用力为F,若用绝缘手柄移动这两个小球将它们相接触后再放回原处,则它们之间的静电力变为…?（ ）?
A.F
B.0.8F
C.4F
D.5F?
答案：B?
5.两个相同的金属小球A、B带相同的电荷量,两球相距一定距离时两者间的静电作用力
为F.现将与A、B球相同但不带电的金属球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B间的静电作用力变为（ ）?
A.0.5F
B.0.25F?
C.0.375F
D.0.3F?
答案：C?
6.如图1-2-3所示,两根丝线挂着两个质量相同的小球A、B,此时上、下丝线的受力分别为和;如果使A带正电,使B带负电,此时上下丝线的受力分别为Ta′和Tb′,则（ ）?
图1-2-3
A. =TA
B.C.>TA
D.答案：AD?
7.在真空中有两个静止点电荷QAQB其中QA电荷量是QB两倍，关于它们的相互作用，正确的说法是（ ）?
A.QA所受的静电作用力比QB大?
B.QB所受的静电作用力比QA大?
C.它们一定互相吸引?
D.上述说法都不对?
答案：D?
8.在绝缘光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球.现由静止同时释放这两个小球,则这两个小球的加速度和速度大小随时间的变化情况是（ ）?
A.速度变大,加速度变大?
B.速度变小,加速度变小?
C.速度变大,加速度变小?
D.速度变小,加速度变大??
答案：C???
9.如图1-2-4所示,带正电且电荷均匀分布的金属圆环竖立放置.其中心处有一电子,若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心水平向右运动,则此后电子将（ ）?
图1-2-4
A.做匀速直线运动?
B.做匀减速直线运动?
C.做匀加速直线运动?
D.以圆心O为平衡位置做往复运动?
答案：D?
10.在一个点电荷+Q的电场中,一群负离子恰好沿以点电荷为圆心的圆弧从a点运动到b,如图
1-2-5所示,则这些负离子只具有相同的（ ）?
图1-2-5
A.动能和电荷量?
B.动量和电荷量?
C.质量和速度?
D.质量和电荷量?
答案：A? ??
11.有两个半径为r的带电金属球,其中心相距L,L=4r,则在各球带电荷量一定的情况下,关于它们之间的静电作用力的说法,正确的是( )?
A.两球带同种电荷时大于带异种电荷时?
B.两球带异种电荷时大于带同种电荷时?
C.带等量负电荷时大于带等量正电荷时?
D.大小与带电性质无关,只取决于电荷量???
答案：B??
12.氢原子核外电子的轨道半径为r,电子质量为m,电荷量为e,则电子所受到的库仑力大小为______________,方向______________.电子做圆周运动的周期为______________.?
答案： 指向氢核 ?
13.如图1-2-6所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为0.1 g，分别用10 cm长的绝缘丝线悬挂于绝缘天花板上的一点O，当平衡时B球偏离竖直方向60°，A竖直悬挂且与绝缘墙壁接触.求：?
图1-2-6
（1）每个小球所带的电荷量;?
（2）每条细线受到的拉力;?
（3）墙壁受到的压力;?
（4）当由于墙壁的绝缘性能不是很好，使得A球在缓慢地漏电时，B球上的细线受到的拉力如何变化？?
答案：（1）? (2)=1.5×10-3N,? (3)FN=53×10-4N? (4)拉力不变?
课件23张PPT。
目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、点电荷
本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体,它是一个理想化的模型.
现有一个半径为20 cm的带电圆盘,能否把它看做点电荷?
答案：能否把带电圆盘看做点电荷,不能只看大小,要视具体情况而定.例如,若考虑它与10 m 远处的一个电子的作用力时,完全可以把它看做点电荷;若电子距圆盘只有1 mm时,这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面,而不能看做点电荷.目标导航预习导引一二二、库仑定律
1.探究方法:控制变量法
(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系
电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小时,作用力增大.
(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系
电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小.目标导航预习导引一二2.库仑定律
(1)内容:在真空中两个点电荷之间的作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在它们的连线上.同种电荷相斥,异种电荷相吸.
(3)静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2.?
(4)点电荷之间的作用力称为静电力,又叫做库仑力.目标导航预习导引一二有同学认为,公式 中,当r→0时,两者的库仑力F趋向无穷大,你认为可能吗?为什么?
答案：不可能.
因为库仑定律仅适用于真空中的点电荷,当两带电体无限靠近,即r→0时,带电体不能看成点电荷,当然就不能应用库仑定律来计算.应用库仑定律前切记其适用范围.知识精要思考探究典题例解迁移应用1.在中学物理中,库仑定律的表达式只适用于真空中的点电荷.
2.两个点电荷之间的静电力作用是相互的,它们遵循牛顿第三定律.
3.两个点电荷之间的相互作用力都独立地满足库仑定律的表达式,不因其他电荷的存在而受影响;任何一个电荷所受的静电力等于周围其他各个点电荷对它的作用力的合力.
4.两个带电球体间的库仑力知识精要思考探究典题例解迁移应用应用库仑定律时,电荷的“正、负号”有无必要代入公式?
答案：计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行.用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中,只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小;力的方向再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引判断.知识精要思考探究典题例解迁移应用【例题】 (2015安徽理综)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带的电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为 ,式中k为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为( )
A.kg·A2·m3
B.kg·A-2·m3·s-4
C.kg·m2·C-2
D.N·m2·A-2答案：B 知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用1.如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l是球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( )知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D
解析：由于a、b两球所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布较密集,又l=3r,不满足l?r的要求,故不能将带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律,故 .万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,两球壳虽然不满足l?r,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,可以应用万有引力定律,故知识精要思考探究典题例解迁移应用2.真空中有两个点电荷q1、q2,相距18 cm,已知q1是正电荷,其电荷量为1.8×10-12 C,它们之间的引力大小为F=1.0×10-12 N,求q2的电荷量及带电性质.
答案：2.0×10-12 C,负电
解析：由于是真空中两个点电荷,符合运用库仑定律解题的条件.根据库仑定律 得:
因为电荷间表现为引力,可见q2是负电荷.知识链接案例探究类题试解库仑力作用下的平衡问题
遇到这类问题,一般的处理方法:
1.受力分析,分清受什么力;
2.状态分析,平衡状态还是其他状态;
3.根据规律列方程求解.知识链接案例探究类题试解(2015浙江理综)(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6 C 的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度g取10 m/s2;静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则( )
A.支架对地面的压力大小为2.0 N
B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9 N
C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,
此时两线上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 N
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小
F1=F2=0.866 N知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解1.在真空中有两个相距为r的点电荷A和B,所带电荷量分别为q1=-q和q2=4q,现要将第三个带电荷量为q3的点电荷C放入,要求放入C后三个电荷均处于平衡状态,对C的电荷量及电性有何要求?
答案：A、B固定时,对C的电性和电荷量没有要求;A、B不固定时,q3=4q.C距离A的距离均为r.知识链接案例探究类题试解解析：(1)若A、B固定,要让C平衡,只要使C所受的A、B对它的静电力大小相等,方向相反即可.C受力平衡,必须和A、B在同一直线上,因为A、B带异种电荷,所以C不可能在它们之间.再根据库仑定律,静电力和距离的二次方成反比可推知C应该在A、B的连线上A的左侧(离小电荷量的电荷近一点的地方),如图所示.设C离A的距离是x,根据库仑定律和平衡条件列式
将q1、q2的已知量代入得x=r,对C的电性和电荷量没有要求.知识链接案例探究类题试解(2)若A、B不固定,要同时使三个电荷受的静电力的合力都等于零,需要同时分析三个电荷的受力情况.要使三个电荷都处于平衡状态,就对C的电性有要求.C不能带负电.若C带负电,则A、B都不能平衡;同时C也不能处于A、B的中间或B的外侧,只能在A的左侧如图所示.根据库仑定律和平衡条件,对C,知识链接案例探究类题试解2.(2014浙江理综)(多选)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、电荷量为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( )知识链接案例探究类题试解
第二节 探究静电力
问题探究
中学阶段学习的库仑定律公式有哪些适用条件?与万有引力定律有哪些异同之处??
答案：应用中学阶段学习的库仑定律公式时,要注意它只适用于静止于真空中的两个点电荷之间的静电力作用.除要求适用于两个点电荷间作用力之外,这里还强调了两个点电荷之间不能充满电介质或其他材料.而应用万有引力定律计算万有引力时,两个质点间就不一定要求只能是真空.
自学导引
1.库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史上的一块重要的里程碑.它指出，在真空中两个静止__________之间的__________作用力与__________的平方成__________，与__________乘积成__________，作用力的方向沿连线，同种电荷相斥，异种电荷相吸.?
答案：点电荷 相互 距离 反比 电荷量 正比
2.在中学物理中应用的库仑定律的适用条件是在__________中的__________.
答案：真空 点电荷?
疑难剖析
电荷模型的建立?
【例1】 下面关于点电荷说法正确的是……?( )?
A.只有体积很小的带电体才可看作点电荷?
B.只有做平动的带电体才看作点电荷?
C.只有带电荷量很少的带电体才看作点电荷?
D.点电荷所带电荷量可多可少??
解析:能否将一个带电体看成点电荷,关键在于我们分析时是否无须考虑它的体积大小和形状.即它的体积大小和形状可不予以考虑时就可以将其看成点电荷.至于它的电荷量就可多?可少.??
答案:D??
温馨提示:(1)在领会建立点电荷这个物理模型的思维时,可以将其与力学中的质点进行类比,体会它们之间的异同点.?
(2)避免点电荷与元电荷之间的混淆.??
库仑定律的应用?
【例2】 在A、B两点分别固定正电荷q1和负电荷q2,且q1>|q2|,若引入第三个电荷q3,
且使该点电荷处于平衡状态,则（ ）?
A.q3仅有一个平衡位置?
B.q3有两个平衡位置?
C.q3只能带负电荷?
D.q3可能带正电荷,也可带负电荷?
解析:要使第三个电荷所受到的两个静电力方向相反,则它一定在A、B两点连线所在直线上而不能在连线之内;由于A所带电荷量比B所带电荷量多,要使第三个电荷所受到的A、B两个电荷的静电力大小相等,则它离电荷A的距离应较大,即第三个电荷应放置在AB连线所在直线上B的外侧处.第三个电荷可带正电也可带负电.?
答案:?AD??
温馨提示:库仑定律往往应用于动力学问题之中,在处理时要全面地考虑影响静电力大小、方向的多种因素.如:由于第三个电荷带电性质不确定,应全面考虑其他电荷对它的静电力的方向;由于静电力大小与电荷之间间距有关,还有考虑到怎样才能使其他两个电荷对它的静电力大小也相等.??
库仑定律与电荷守恒定律的综合应用
【例3】 真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B（A、B可看作点电荷）分别固定在两处，两球间静电力为F.用一个不带电的相同小球C先与A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B球间的静电力应为F.?
若再使A、B球间的距离增大一倍，则它们的静电力为F.?
解析：当C球先与A球接触时，它们遵循电荷守恒定律，平均分配它们的总电荷量；然后C球已带上电，它再与B球接触，这仍遵循电荷守恒定律，只是先中和后平分.?
设A、B两球带电荷量分别为Q、-Q，相距为r，那么它们之间的库仑力，且为?引力.??
用C球接触A球时，A、C球带的电荷量均为.再用C球接触B球时，C、B两球的电荷部分中和后系统剩余的电荷量，由于C、B两球完全一样，它们均分后，C、B球都带电荷量.移去C球后，A、B球间的库仑力?
，为引力.??
当A、B球间距变为2r时的库仑力：?
，为?引力.??
温馨提示:两个带电体相接触过程中,无论发生电荷的分离还是电荷的中和,正负电荷的代
数和总是保持不变.电荷量的分配规律为:如接触前为同种电荷,则接触后其总量平均分配到
两球;若接触前为异种电荷,则接触后先中和再平均分配到两球.在处理库仑定律与电荷守
恒定律相联系的综合问题时,应把握好这个关键.?
拓展迁移
半径为R的绝缘圆环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一带电荷量为+q的点电荷放在圆环圆心O处,由于对称性,点电荷受力为零.现在圆环上截去一小段AB,AB=L(LR).如图1-2-1所示,则此时置于圆心处的点电荷所受到静电力大小为___________(已知静电力常量为k),方向为___________.?
图1-2-1
答案： 沿AB中点与O点连线的延长线向下
