－教科版選修3－1 庫(kù)侖定律 第1課時(shí) 學(xué)案.doc

第2節(jié) 庫(kù)侖定律 重難點(diǎn)一、對(duì)點(diǎn)電荷的理解1點(diǎn)電荷是理想化的物理模型點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在。2帶電體看成點(diǎn)電荷的條件(1)一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要看它本身的線度是否比它們之間的距離小得多。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點(diǎn)電荷。(2)帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看成點(diǎn)電荷，還與問(wèn)題所要求的精度有關(guān)。在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀及大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，帶電體就可以看成點(diǎn)電荷?！咎貏e提醒】(1)從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí)，完全可以把它們視為點(diǎn)電荷。(2)帶電的物體能否看成點(diǎn)電荷，有時(shí)還要考慮帶電體的電荷分布情況。重難點(diǎn)二、庫(kù)侖定律1、庫(kù)侖定律內(nèi)容真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上電荷之間的這種作用力稱為靜電力，又叫做庫(kù)侖力2、表達(dá)式fk式中k叫做靜電力常量，k9.0109 nm2/c2，表示兩個(gè)電荷量均為1 c的點(diǎn)電荷在真空中相距1 m時(shí)，相互作用力為9.0109 n.3、適用條件真空中；點(diǎn)電荷【特別提醒】庫(kù)侖定律僅適用于真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間靜電力的計(jì)算，對(duì)于不能看做點(diǎn)電荷的帶電體，不能直接應(yīng)用庫(kù)侖定律計(jì)算靜電力對(duì)于兩個(gè)均勻帶電的球體，相距較遠(yuǎn)時(shí)也可視為點(diǎn)電荷，此時(shí)r是兩球心的距離4應(yīng)用庫(kù)侖定律解題應(yīng)注意的問(wèn)題(1)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟兩電荷的電荷量及間距有關(guān)，跟它們的周圍是否有其他電荷等無(wú)關(guān)(2)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律，即兩帶電體間的庫(kù)侖力是一對(duì)作用力與反作用力不要認(rèn)為電荷量大的電荷對(duì)電荷量小的電荷作用力大(3)庫(kù)侖力也稱為靜電力，它具有力的共性它與學(xué)過(guò)的重力、彈力、摩擦力是并列的它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時(shí)遵循平行四邊形定則，能與其他的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度(4)可將計(jì)算庫(kù)侖力的大小與判斷庫(kù)侖力的方向兩者分別進(jìn)行即用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí)，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負(fù)號(hào)代入公式中，只將其電荷量的絕對(duì)值代入公式中從而算出力的大??；力的方向再根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別。過(guò)關(guān)檢測(cè)一、選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得6分，對(duì)而不全得3分。選錯(cuò)或不選的得0分。1關(guān)于庫(kù)侖定律，以下說(shuō)法中正確的是（）a庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的帶電體b庫(kù)侖定律是實(shí)驗(yàn)定律c庫(kù)侖定律只適用與點(diǎn)電荷d根據(jù)庫(kù)侖定律，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí)，則庫(kù)侖力趨近于無(wú)窮大2兩個(gè)相同的金屬小球，帶電荷量之比為17，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來(lái)的位置上，則它們間的庫(kù)侖力可能為原來(lái)的 （）abcd3把一個(gè)電荷量為q的電荷分成電荷量分別為q和（qq）的兩部分，而后兩者相隔一定的距離，則兩者具有最大斥力時(shí)，q與q的關(guān)系是（）abcd無(wú)法確定4兩個(gè)半徑相等體積不能忽略的金屬球相距r，它們帶有等量同種電荷q時(shí)，相互間的庫(kù)侖力為f1，若距離不變，它們帶有等量異種電荷q時(shí)，庫(kù)侖力為f2，則兩力大小 （）af1f2bf1f2 cf1f2d無(wú)法確定5真空中兩個(gè)同種點(diǎn)電荷q1和q2，相距較近，使它們保持靜止?fàn)顟B(tài)。今釋放q2，且q2只在q1的庫(kù)侖力作用下運(yùn)動(dòng)，則在q2運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度和加速度的變化情況分別是（）a速度不斷變大，加速度不斷變大b速度不斷變大，加速度不斷變小c速度不斷變小，加速度不斷變大d速度不斷變小，加速度不斷變小6絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜。在a的近旁有一絕緣金屬球b，開(kāi)始時(shí)a、b都不帶電，如圖1所示?，F(xiàn)使b帶電，則（）aa、b之間不發(fā)生相互作用圖1bb將吸引a，吸在一起不分開(kāi)cb立即把a(bǔ)排斥開(kāi)db先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi)7有一彈簧原長(zhǎng)為l，兩端固定絕緣小球，球上帶同種電荷，電荷量都是q，由于靜電斥力使彈簧伸長(zhǎng)了l，如圖2所示。如果兩球的電荷量均減為原來(lái)的一半。那么彈簧比原長(zhǎng)伸長(zhǎng)了（ ）圖2ab小于c大于d8如圖3所示，帶電小球a、b的電荷分別為qa、qb，oaob，都用長(zhǎng)l的絲線懸掛在o點(diǎn)。靜止時(shí)a、b相距為d。為使平衡時(shí)ab間距離減為，可采用以下哪些方法 （）oabd圖3a將小球a、b的質(zhì)量都增加到原來(lái)的2倍b將小球b的質(zhì)量增加到原來(lái)的8倍c將小球a、b的電荷量都減小到原來(lái)的一半d將小球a、b的電荷量都減小到原來(lái)的一半，同時(shí)將小球b的質(zhì)量增加到原來(lái)的2倍第卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫(xiě)在題中橫線上或按要求作答。9最早測(cè)出元電荷e的數(shù)值的是美國(guó)物理學(xué)家 ；他測(cè)出所有油滴的電荷量q值都是e的整數(shù)倍。同時(shí)，這位科學(xué)家還測(cè)出了電子電荷量和質(zhì)量的比值，叫做電子的 ，它的值為 。10真空中固定著a、b兩個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷，它們間的距離為10 cm，現(xiàn)將另一個(gè)點(diǎn)電荷c，放到a、b連線上距a 2 cm處，則c恰好處于平衡狀態(tài)，則a、b兩個(gè)點(diǎn)電荷電量之比qaqb_。11有三個(gè)完全相同的金屬小球a、b、c，其中a球帶電荷量為7q，b球帶電荷量為q，c球不帶電。將a和b固定起來(lái)，然后讓c球反復(fù)與a球和b球接觸，最后移去c球，則a和b間的相互作用力將變?yōu)樵瓉?lái)的_倍。m1m2圖412如圖4所示，兩個(gè)帶同種電荷的小球，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2，用絕緣細(xì)線懸掛后，因靜電力使兩球分開(kāi)，兩細(xì)線與豎直方向的夾角分別為、，兩球在同一水平線上，若，則對(duì)兩球質(zhì)量的要求是：_，電荷量的要求是：_。圖513如圖5所示，a、b兩點(diǎn)電荷相距l(xiāng)2m，質(zhì)量為ma10g，mb5g，它們從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力），開(kāi)始時(shí)a的加速度為a，一段時(shí)間后，b的加速度值為a，速率v3 m/s，則此時(shí)兩點(diǎn)電荷相距_m，a的速率為_(kāi)m/s。三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)27分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。圖614（12分）如圖6所示，一個(gè)掛在絲線下端的帶正電的小球b，靜止在圖示位置。若固定的帶正電的小球a電量為q，b球的質(zhì)量為m，帶電量為q，30，a和b在同一水平線上，整個(gè)裝置處于真空中，求a、b兩球之間的距離為多少?15（15分）在真空中同一條直線上的a、b兩點(diǎn)固定有電荷量分別為4q和q的點(diǎn)電荷。求：（1）將另一個(gè)點(diǎn)電荷c放在該直線上的哪個(gè)位置，可以使它在電場(chǎng)力作用下保持靜止？（2）若要求這三個(gè)點(diǎn)電荷都只在電場(chǎng)力作用下保持靜止，那么引入的這個(gè)點(diǎn)電荷應(yīng)是正電荷還是負(fù)電荷？電荷量是多大？參考答案一、選擇題：1【答案】bc【點(diǎn)撥】電荷是否能看成點(diǎn)電荷跟電荷的大小、形狀無(wú)關(guān)，a錯(cuò)誤；庫(kù)侖定律是法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?785年通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，b正確；只有點(diǎn)電荷的作用力才滿足庫(kù)侖定律，c正確；當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離趨近于零時(shí)，它們的形狀對(duì)相互作用力的影響不能忽略，因此不能看成點(diǎn)電荷，不滿足庫(kù)侖定律規(guī)律，d錯(cuò)誤。2【答案】cd【點(diǎn)撥】接觸前兩電荷的電荷量為q和7q，接觸后再分開(kāi)，如果是兩同種電荷則帶電量分別為4q和4q，如果為兩異種電荷，則分開(kāi)后帶電量分別為3q和3q，由庫(kù)侖定律可算出答案c、d正確。3【答案】c【點(diǎn)撥】根據(jù)庫(kù)侖定律有：，庫(kù)侖力取決于q和（qq）兩者的乘積，因q（qq）定值，所以有q（qq），即時(shí)乘積最大，c正確。4【答案】b圖甲圖乙【點(diǎn)撥】體積不能忽略的金屬球不能看成電荷，金屬球帶同種電荷時(shí)，電荷相互排斥，集中在遠(yuǎn)端，如圖甲所示，電荷之間的距離大于兩球心的距離；金屬球帶異種電荷時(shí)，電荷相互吸引，集中在近端，如圖乙所示，電荷之間的距離小于兩球心的距離，所以f1f2，a、c、d錯(cuò)誤，b正確。5【答案】b【點(diǎn)撥】同種點(diǎn)電荷q1和q2相互排斥，都受庫(kù)侖力作用作加速運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大，距離越來(lái)越遠(yuǎn)，它們之間的庫(kù)侖力越來(lái)越小，加速度不斷變小，a、c、d錯(cuò)誤，b正確。6【答案】d【點(diǎn)撥】帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，b帶電后將吸引a，吸在一起后a也帶上同種電荷，相互排斥，又分開(kāi)，a、b、c錯(cuò)誤，d正確。7【答案】c【點(diǎn)撥】?jī)汕螂姾闪烤鶞p半,使其相互作用力減為原來(lái)的 ；又因兩球間距離減小，使其相互作用力增大一點(diǎn)兒，所以彈簧的伸長(zhǎng)量要大于，故a、b、c錯(cuò)誤，c正確。8【答案】bdldotfabmbg【點(diǎn)撥】b的受力如圖。根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件和矢量合成關(guān)系，結(jié)合相似三角形有：而，可知，b、d正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：9【答案】密立根；比荷；1.761011c/kg【點(diǎn)撥】測(cè)定元電荷和電子比荷的實(shí)驗(yàn)叫密立根油滴實(shí)驗(yàn)。10【答案】116【點(diǎn)撥】根據(jù)庫(kù)侖定律和電荷c的受力平衡列方程有：k解得：qaqb11611【答案】【點(diǎn)撥】abc三球帶電量中和后總共為6q，再平分，每個(gè)小球帶電量均為2q。12【答案】m1m2；與q1、q2的具體值無(wú)關(guān)【點(diǎn)撥】根據(jù)庫(kù)侖定律公式有fk，不論q1、q2的具體值如何，兩電荷間的庫(kù)侖力均相等。根據(jù)平衡條件，若，必須有m1m2。13【答案】2；1.5【點(diǎn)撥】由于b的質(zhì)量是a的，當(dāng)b的加速度也是a時(shí)，由牛頓第二定律可知，此時(shí)的庫(kù)侖力是開(kāi)始時(shí)的，由庫(kù)侖定律可知，此時(shí)兩電荷之間的距離是開(kāi)始時(shí)的倍，即為l2m，把a(bǔ)、b看作一個(gè)系統(tǒng)，相互作用的庫(kù)侖力是系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)所受的合外力為零，動(dòng)量守恒，則有0mavambvb,由此得va1.5 m/s。三、計(jì)算題：14【答案】【解析】如圖所示，小球b受三個(gè)力作用而平衡。由平衡條件有f庫(kù)mgtan根據(jù)庫(kù)侖定律有f庫(kù)k由解得：r15【答案】（1）c在ab延長(zhǎng)線上，在b點(diǎn)的外側(cè)，且abbc；（2）正電荷，qc4q【解析】（1）先判定第三個(gè)點(diǎn)電荷所在