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文檔簡介
高中物理庫侖定律的適用條件一、考點突破:知識點考綱要求題型說明庫侖定律的適用條件 1. 掌握庫侖定律的內容及表達式;2. 理解庫侖定律的適用條件;3. 會根據(jù)庫侖定律計算點電荷之間的庫侖力。選擇題計算題庫侖定律是高中階段重要的平方反比定律,是靜電力計算的基本公式,通常在力的平衡知識中進行考查,屬于高頻考點,命題形式為選擇題或計算題。二、重難點提示: 重點:1. 庫侖定律的內容及表達式; 2. 點電荷之間的庫侖力。難點:庫侖定律的適用條件。一、點電荷概念:當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時,這樣的帶電體就可以看做帶電的點,叫做點電荷。二、庫侖定律1. 內容:真空中兩個靜止點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。2. 表達式:fk,式中k9.0109 nm2/c2,叫作靜電力常量。 3. 適用條件:真空中的點電荷。(1)在空氣中,兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況,可以直接應用公式。(2)當兩個帶電體的間距遠大于其本身的大小時,可以把帶電體看成點電荷。三、對庫侖定律的理解和應用1. 電荷的分配規(guī)律(1)兩個相同的導體球,一個帶電,一個不帶電,接觸后電荷量平分。(2)兩個相同導體球帶同種電荷,先接觸再分離,則其電荷量平分。(3)兩個相同導體球帶異種電荷,先接觸再分離,則其電荷量先中和再平分。2. 對庫侖定律的深入理解(1)fk,r指兩點電荷間的距離。對可視為點電荷的兩個均勻帶電球,r為兩球心間距。(2)當兩個電荷間的距離r0時,電荷不能視為點電荷,它們之間的靜電力不能認為趨于無限大。(3)用公式計算式庫侖力時電荷量均代絕對值,方向根據(jù)同斥異吸判斷。例題1 使兩個完全相同的金屬小球(均可視為點電荷)分別帶上3q和5q的電荷后,將它們固定在相距為a的兩點,它們之間庫侖力的大小為f1.現(xiàn)用絕緣工具使兩小球相互接觸后,再將它們固定在相距為2a的兩點,它們之間庫侖力的大小為f2.則f1與f2之比為()a. 21 b. 41 c. 161 d. 601思路分析:兩個完全相同的金屬小球相互接觸并分開后,帶電荷量均變?yōu)閝,距離變?yōu)樵瓉淼膬杀?,根?jù)庫侖定律可知選項d正確。答案:d例題2 如圖所示,一個均勻的帶電圓環(huán),帶電荷量為q,半徑為r,放在絕緣水平桌面上。圓心為o點,過o點作一豎直線,在此線上取一點a,使a到o點的距離為r,在a點放一檢驗電荷q,則q在a點所受的庫侖力為()a. ,方向向上b. ,方向向上c. ,方向水平向左 d. 不能確定思路分析:先把帶電圓環(huán)分成若干個小部分,每一小部分可視為一個點電荷,各點電荷對檢驗電荷的庫侖力在水平方向上相互抵消,豎直方向上的電場力大小為,方向向上,故選b. 答案:b例題3 兩根絕緣細線分別系住a、b兩個帶電小球,并懸掛在o點,當兩個小球靜止時,它們處在同一水平面上,兩細線與豎直方向間的夾角分別為、,如圖所示?,F(xiàn)將兩細線同時剪斷,則()a. 兩球都做勻變速運動b. 兩球下落時間相同c. 落地時兩球水平位移相同d. a球落地時的速度小于b球落地時的速度思路分析:當兩小球靜止時,設兩球之間的庫侖力大小為f,則有fmagtan mbgtan ,因為mb.將兩細線同時剪斷后,兩球在豎直方向都做自由落體運動,下落時間相同,b正確。水平方向,庫侖力逐漸變小,兩球在庫侖力作用下做變加速直線運動,a錯誤。由a可知,加速度aaab,所以兩球落地時水平位移xaxb,落地速度vavb,c錯誤,d正確。答案:bd【方法提煉】割補法解決帶電體的電場力問題在應用庫侖定律解題時,由于其適用條件是點電荷,所以造成了一些非點電荷(即帶電體)問題中的求解困難,對于環(huán)形或球形缺口問題用“割補法”分析非常有效。滿分訓練:如圖所示,一半徑為r的絕緣球殼上均勻地帶有電量為+q的電荷,另一電荷量為+q的點電荷放在球心o上,現(xiàn)在球殼上n處挖去半徑為r(rr)的一個小圓孔,則此時置于球心的點電荷所受力的大小為_(已知靜電力常量為k),方向為_.思路分析:根據(jù)對稱性,未挖去前q所受合力為零,可以把球面
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