2016新課標創(chuàng)新人教物理選修31第一篇第2節(jié)庫侖定律

1、一、探究影響電荷間相互作用力的因素1實驗現象(1)小球帶電量一定時，距離帶電物體越遠，絲線偏離豎直方向的角度越小。(2)小球處于同一位置時，小球所帶的電荷量越大，絲線偏離豎直方向的角度越大。2實驗結論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。3猜想：帶電體之間的作用力與它們電荷量的乘積成正比，與它們之間的距離的二次方成反比。 選一選多選兩個帶有同種電荷的小球A、B，放在光滑絕緣水平面上，其中小球A固定，小球B只在庫侖力作用下由靜止開始沿水平面運動，在運動過程中，小球B的加速度a和速度v的變化是( )Aa一直在增大 Ba一直在減小Cv一直在增大 Dv一直在減小解析

2、：選BCB在A的靜電斥力的作用下，向遠離A的方向做加速運動，A、B間隔越來越大，由牛頓第二定律得kmBa，r逐漸變大，則a逐漸減小，但B的速度一直在變大，B、C正確。 二、點電荷1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。2注意：一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定。判一判1點電荷是一個帶有電荷的幾何點，它是實際帶電體的抽象，是一種理想化模型()2球形帶電體一定可以看做點電荷(×)3很大的帶電體也有可能看做點電荷() 三

3、、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。電荷間的這種相互作用力叫靜電力或庫侖力。2表達式：Fk，其中k9.0×109 N·m2/C2，叫做靜電力常量。3適用條件：真空，點電荷。4方向：沿連線方向，且同種電荷相斥，異種電荷相吸。說明(1)有人根據Fk推出當r0時，F，從數學角度分析似乎正確，但從物理意義上分析，這種看法是錯誤的，因為當r0時，兩帶電體已不能看成點電荷，庫侖定律及其公式也就不再適用，不能成立了。(2)兩個帶電體之間的相互作用遵循牛頓第三定律。(3)各物理量要統一用

4、國際單位，只有采用國際單位時，k的值才是9.0×109N·m2/C2。 選一選關于庫侖定律，下列說法正確的是( )A庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積很小的球體B根據Fk，當兩點電荷間的距離趨近于零時，庫侖力將趨向無窮大C若點電荷Q1的電荷量大于Q2的電荷量，則Q1對Q2的庫侖力大于Q2對Q1的庫侖力D庫侖定律和萬有引力定律的表達式相似，都與r是平方反比關系解析：選D帶電體能否看成點電荷，不是看體積的大與小，而是看體積對所研究的問題有沒有影響，A錯；在Fk中，若r0時，帶電體就不能看作點電荷，此公式不適用，B錯；庫侖力具有力的共性，同樣遵守牛頓第三定律，故C

5、錯；從F庫k和F萬G看，都與r是平方反比關系，D正確。 四、庫侖的實驗靜電力的疊加1庫侖的實驗(1)裝置庫侖做實驗用的裝置為庫侖扭秤，如圖所示，細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個帶電的金屬小球A，另一端有一不帶電的球B，B與A所受的重力平衡，當把另一個帶電的金屬球C插入容器并把它靠近A時，A和C之間的作用力使懸絲扭轉。(2) 實驗結論力F與距離r的二次方成反比。力F與電荷量q1和q2的乘積成正比。2靜電力疊加兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力等于各點電荷單獨對這個電荷的靜電力的矢量和。選一選如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上。a和c帶

6、正電，b帶負電，a所帶電荷量的大小比b的小。已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應是( )AF1 BF2CF3 DF4解析：選B由題意知c受a的斥力F斥，受b的吸引力F引，若F斥F引，則兩力的合力水平向右，由于F引F斥，則c球受電場力的合力應為F2，B正確。典型例題例1.下列關于點電荷的說法中正確的是( )A 體積大的帶電體一定不是點電荷 B當兩個帶電體的大小、形狀對它們間相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體可看做點電荷C點電荷就是體積足夠小的電荷D點電荷是電荷量和體積都很小的帶電體解析帶電體能否看成點電荷，不能以體積大小、電荷量多少來判斷。一個帶電體能否看成

7、點電荷，要依具體情況而定，只要在測量精度要求的范圍內，當帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略時，帶電體均可視為點電荷，B正確。答案B點評判斷一個帶電體能否被看作點電荷時，要從以下兩個方面考慮：(1)帶電體間的距離是否比它們自身的大小大得多。(2)帶電體的大小、形狀及電荷分布對相互作用力的影響是否可忽略不計。即時鞏固1 多選關于點電荷，以下說法正確的是( )A足夠小的電荷就是點電荷B一個電子不論在何種情況下均可視為點電荷C在實際中點電荷并不存在D一個帶電體能否看成點電荷，不是看它尺寸的大小，而是看它的形狀和尺寸對相互作用力的影響能否忽略不計解析：選CD點電荷是一種理想模型，一個帶電體能否看成點

8、電荷不是看其大小，而是應具體問題具體分析，是看它的形狀和尺寸對相互作用力的影響能否忽略不計。因此大的帶電體一定不能看成點電荷和小的帶電體一定能看成點電荷的說法都是錯誤的，A、B錯誤，C、D正確。1. 靜電力的確定方法(1) 大小計算：利用庫侖定律計算靜電力大小時，不必將表示電性的正、負號代入公式，只代入q1、q2的絕對值即可。 (2)方向判斷：利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來判斷。2庫侖定律的兩個應用(1)計算兩個可視為點電荷的帶電體間的庫侖力。(2)分析兩個帶電球體間的庫侖力。兩個規(guī)則的均勻帶電球體，相距比較遠時，可以看成點電荷，庫侖定律也適用，二者間的距離就是球心間的距離。兩個規(guī)則

9、的帶電金屬球體相距比較近時，不能被看成點電荷，此時兩帶電球體之間的作用距離會隨電荷的分布發(fā)生改變。如圖甲，若帶同種電荷，由于排斥而作用距離變大，此時F<k；如圖乙，若帶異種電荷，由于吸引而作用距離變小，此時F>k。典型例題例2.三個相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠大于小球的直徑。球1的帶電量為q，球2的帶電量為nq，球3不帶電且離球1和球2很遠，此時球1、2之間作用力的大小為F。現使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠處，此時球1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變。由此可知( )An3 Bn4 Cn5 Dn6解析設球1、2間的距離為R，則F

10、k，球3與球2接觸后，它們的帶電量均為；球3與球1接觸后，它們的帶電量均為，則Fk。聯立兩式解得n6，D正確。答案D點評計算庫侖力的基本環(huán)節(jié)(1) 明確研究對象q1、q2，特別是電性和電荷量的關系。(2)明確q1、q2之間的距離r。(3)根據庫侖定律Fk 列方程。(4)根據同種電荷相斥，異種電荷相吸確定力的方向。例3.(北京高考)某原子電離后其核外只有一個電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動，那么電子運動( )A 半徑越大，加速度越大 B半徑越小，周期越大 C半徑越大，角速度越小D半徑越小，線速度越小解析電子做勻速圓周運動的向心力由靜電力提供，由牛頓第二定律得kma，則a，半徑越

11、大，加速度越小，A錯誤；由mr2得T，半徑越小，周期越小，B錯誤；由mr2得 ，半徑越大，角速度越小，C正確；由m得v ，半徑越小，線速度越大，D錯誤。答案C點評庫侖力是根據性質命名的力，是一種性質力，具有力的一切性質，它與重力、彈力、摩擦力一樣，可以與其他力合成、分解，可以與其他力平衡，可以產生加速度，兩點電荷間的庫侖力是一對作用力和反作用力，遵從牛頓第三定律。即時鞏固2 多選如圖所示，半徑相同的兩個金屬小球A、B，其電荷量大小分別為2q、q，相隔一定距離，兩球之間相互作用力為F?，F讓兩球相碰后再放回原處，此時A、B兩球之間的相互作用力大小可能為( )AF B F CF D F解析：選AC兩

12、球相碰之前的庫侖力Fk2k，若兩球帶同種電荷，則相碰后所帶電荷量均為q，它們之間的庫侖力FkkF；若兩球帶異種電荷，則相碰后所帶電荷量大小均為q，它們之間的庫侖力為F kkF，A、C正確。3 使兩個帶正電的小球相距一定距離，放在光滑的水平絕緣板上，若同時釋放兩球，則它們的加速度之比將( )A 不斷增大 B先增大后減小C始終保持不變 D不斷減小 解析：選C兩球間的庫侖力符合牛頓第三定律，由牛頓第二定律可知加速度之比只取決于兩球的質量大小關系，C正確。1. 真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩個點電荷的電荷量及間距有關，跟它們的周圍是否存在其他電荷無關。2對于三個或三個以上的點電荷，其中每

13、一個點電荷所受的庫侖力，等于其余所有點電荷單獨對它作用產生的庫侖力的矢量和。3電荷間的單獨作用符合庫侖定律，求各庫侖力的矢量和時應用平行四邊形定則。典型例題例4.在光滑絕緣的水平地面上放置著四個相同的金屬小球，小球A、B、C位于等邊三角形的三個頂點上，小球D位于三角形的中心，如圖所示?，F讓小球A、B、C帶等量的正電荷Q，讓小球D帶負電荷q，使四個小球均處于靜止狀態(tài)，則Q與q的比值為( )A B C3 D 解析設三角形邊長為L，故AB、AC距離為L，AD距離為L。以小球A為研究對象，由庫侖定律知，B、C對A球的庫侖力大小均為Fk，兩力的合力F合2Fcos 30°k。球A、D間的庫侖力F

14、k3k。根據平衡知識得：F合F，即k3k，所以Qq，Q與q的比值為，D正確。答案D即時鞏固4 如圖所示，在光滑絕緣的水平面上沿一直線等距離排列著三個小球A、B、C，三個小球的質量均為m，A與B、B與C相距均為L(L比球半徑r大得多)。若小球均帶電，且qA10q，qBq，為保證三球間距離不發(fā)生變化，將一水平恒力F作用于C球，使三者一起向右做勻加速直線運動，求：(1)F的大??；(2)C球的電性及電荷量。解析：因A、B帶同種電荷，A球受到B球的庫侖力向左，要使A向右勻加速直線運動，則A球必須受到C球施加的向右的庫侖力，故C球帶負電。設加速度為a，由牛頓第二定律有：對A、B、C三球整體，F3ma；對A

15、球，kkma；對B球，kkma，解得qCq，F答案：(1) (2)C球帶負電，qCq 1有半徑均為r的兩個金屬球，彼此距離為L，其中L遠遠大于球的半徑r，它們都帶正電荷，電荷量分別為Q1、Q2，則它們之間的靜電力為( )A. B. C. D. 解析：選B將兩個金屬球看做點電荷，其間距為L2r，根據庫侖定律：F，B項正確。2多選庫侖定律的適用范圍是( )A真空中兩個帶電球體間的相互作用B真空中任意帶電體間的相互作用C真空中兩個點電荷間的相互作用D真空中兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離，則可應用庫侖定律解析：選CD庫侖定律適用范圍：真空中兩個點電荷間的相互作用，C、D正確。3下列說法正確的是(

16、 )A點電荷就是體積很小的帶電體B點電荷就是體積和帶電荷量都很小的帶電體C根據Fk可知，當r時，庫侖定律的公式就不適用了D靜電力常量的數值是由實驗得出的解析：選D不論電荷體積的大小，只要電荷的體積對所研究問題的影響可以忽略，則該帶電體就可以看成點電荷，A、B錯誤；當r時，它們間的靜電力F0，庫侖定律仍然適用，C錯誤；靜電力常量的數值是由實驗得出的，D正確。4A、B兩個點電荷帶電荷量及距離恒定，當第三個點電荷C移近A、B時，A、B間的庫侖力將( )A變大 B變小 C不變 D都有可能解析：選C點電荷A、B間的相互作用力(庫侖力)的大小只與A、B的電荷量及距離有關，與其他因素無關，C正確。5(四川高考)在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關的實驗中，一同學猜想可能與兩電荷的間距和帶電量有關。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點，如圖所示。實驗時，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。實驗表明：兩電荷之間的相