物理選修3-1第一章--學案2庫侖定律(共14頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上學案2庫侖定律學習目標定位 1.知道點電荷的概念.2.理解庫侖定律的內容、公式及其適用條件，會用庫侖定律進行有關的計算一、探究影響電荷間相互作用力的因素1實驗表明，電荷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2卡文迪許和普里斯特利等人都確信“平方反比”規(guī)律適用于電荷間的力二、庫侖定律1庫侖力：電荷間的相互作用力叫做靜電力或庫侖力2點電荷：當帶電體的距離比自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、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，就可以看做帶電的點3庫侖定律：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

2、方成反比，作用力的方向在它們的連線上三、庫侖的實驗1庫侖力大小的確定：通過懸絲扭轉的角度可以比較庫侖力的大小2庫侖定律的表達式：Fk，其中k9.0109_Nm2/C2，叫做靜電力常量3靜電力疊加原理：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作用力的矢量和一、庫侖定律問題設計1O是一個帶正電的物體把系在絲線上的帶正電的小球先后掛在圖1中P1、P2、P3等位置，比較小球在不同位置所受帶電體的作用力的大小，圖中受力由大到小的三個位置的排序為P1、P2、P3.圖12使小球處于同一位置，增大或減小小球所帶的電荷量，小球所受作用力的大小如何變化？答案增大小球所帶的電荷量，小

3、球受到的作用力增大；減小小球所帶的電荷量，小球受到的作用力減小3以上說明，哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因素對作用力的大小有什么影響？答案電荷量和電荷間的距離電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著電荷間距離的增大而減小要點提煉1庫侖定律的表達式：Fk.式中的k為靜電力常量，數值為k9.0109_Nm2/C2.2庫侖定律的適用條件：真空中、點電荷延伸思考1有人說：“點電荷是指帶電荷量很小的帶電體”，對嗎？為什么？答案不對點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的帶電體，是一種理想化的物理模型當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的相互作用力

4、的影響可以忽略時，帶電體可以看做點電荷一個物體能否被看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀而定2還有人根據Fk推出當r0時，F，正確嗎？答案從數學角度分析似乎正確，但從物理意義上分析卻是錯誤的因為當r0時，兩帶電體已不能看做點電荷，庫侖定律不再適用了二、靜電力的疊加問題設計已知空間中存在三個點電荷A、B、C，A對C的庫侖力是否因B的存在而受到影響？A、B是否對C都有力的作用？如何求A、B對C的作用力？答案A對C的庫侖力不受B的影響，A、B對C都有力的作用，A、B對C的作用力等于A、B單獨對C的作用力的矢量和要點提煉1如果存在兩個以上點電荷，那么每個點電荷都要受到其他所有點電荷

5、對它的作用力兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所改變因此，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點電荷的作用力的矢量和2任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據庫侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向一、對點電荷的理解例1下列關于點電荷的說法中，正確的是()A只有電荷量很小的帶電體才能看成是點電荷B體積很大的帶電體一定不能看成是點電荷C當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷D一切帶電體都可以看成是點電荷解析本題考查點電荷這一理想模型能否把一個帶電體看成點電荷，

6、關鍵在于我們分析時是否考慮它的體積大小和形狀能否把一個帶電體看做點電荷，不能以它的體積大小而論，應該根據具體情況而定若它的體積和形狀可不予考慮時，就可以將其看成點電荷故選C.答案C二、對庫侖定律的理解例2兩個分別帶有電荷量Q和3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間庫侖力的大小為()A.FB.FC.F D12F解析兩帶電金屬小球接觸后，它們的電荷量先中和后均分，由庫侖定律得：Fk，Fkk.聯立得FF，C選項正確答案C針對訓練有三個完全相同的金屬小球A、B、C，A所帶電荷量為7Q，B所帶電荷量為Q，C不帶電將A

7、、B固定起來，然后讓C反復與A、B接觸，最后移去C，A、B間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼?)A.倍B.倍C.倍D.倍答案C解析C與A、B反復接觸，最后A、B、C三者所帶電荷量均分，即qAqBqC2Q.A、B間的作用力Fk，原來A、B間的作用力Fk，所以，即FF.三、多個點電荷間靜電力的疊加例3如圖2所示，直角三角形ABC中B30，且在A、B兩點放置兩點電荷QA、QB，測得在C處正點電荷受靜電力方向與AB平行向左，則A帶_電，QAQB_.圖2解析各個靜電力不在同一直線上時，應用平行四邊形定則求合力正電荷在C處受點電荷QA、QB的庫侖力作用，方向一定在AC、BC線上，要使合力水平向左，C受A的作用必定為

8、引力，受B的作用必定為斥力，所以A帶負電，B帶正電，受力分析如圖所示，得FBsin30FA由庫侖定律得FBFA聯立解得QAQB18.答案負18例4如圖3所示，兩個點電荷，電荷量分別為q14109 C和q29109 C，分別固定于相距20 cm的a、b兩點，有一個點電荷q放在a、b所在直線上且靜止不動，該點電荷所處的位置是()圖3A在a點左側40 cm處B在a點右側8 cm處C在b點右側20 cm處D無法確定解析此電荷電性不確定，根據平衡條件，它應在q1點電荷的左側，設距q1距離為x，由kk，將數據代入，解得x40 cm，故A項正確答案A1(對點電荷的理解)對點電荷的理解，你認為正確的是()A點

9、電荷可以是帶電荷量很大的帶電體B點電荷的帶電荷量可能是2.561020 CC只要是均勻的球形帶電體，不管球的大小，都能被看做點電荷D當兩個帶電體的形狀對它們的相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體都能看做點電荷答案AD解析能否把一個帶電體看做點電荷，不是取決于帶電體的大小、形狀等，而是取決于研究問題的實際需要，看帶電體的形狀、大小和電荷分布情況對電荷之間的作用力的影響是否可以忽略2(對庫侖定律的理解)相隔一段距離的兩個點電荷，它們之間的靜電力為F，現使其中一個點電荷的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，同時將它們間的距離也變?yōu)樵瓉淼?倍，則它們之間的靜電力變?yōu)?)A. B4F C2F D.答案A解析Fk，F

10、kk，選A.3(靜電力的疊加)如圖4所示，在一條直線上的三點分別放置QA3109 C、QB4109 C、QC3109 C的A、B、C點電荷，試求作用在點電荷A上的靜電力的大小圖4答案9.9104 N解析點電荷A同時受到B和C的靜電力作用，因此作用在A上的力應為兩靜電力的合力可先根據庫侖定律分別求出B、C對A的靜電力，再求合力A受到B、C電荷的靜電力如圖所示，根據庫侖定律有FBA N1.08103 NFCA N9105 N規(guī)定沿這條直線由A指向C為正方向，則點電荷A受到的合力大小為FAFBAFCA(1.081039105) N9.9104 N.4(庫侖定律在力學中的應用)在光滑絕緣水平面上固定著

11、帶電小球A，質量為M，所帶電荷量為Q.帶電小球B與小球A之間相距為r，質量為m，所帶電荷量為q.現將小球B無初速度釋放，求：(1)剛釋放時小球B的加速度；(2)釋放后小球B做什么運動解析(1)由庫侖定律及牛頓第二定律得Fkma，ak.(2)由于小球B受斥力作用而逐漸遠離小球A，r變大，則F變小，a變小，故小球B做加速度逐漸減小的加速運動答案(1)(2)加速度逐漸減小的加速運動題組一對點電荷的理解1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，不是看它尺寸的絕對值，而是看它的形狀和尺寸對相互作用

12、力的影響能否忽略不計答案CD解析點電荷是一種理想化的物理模型，一個帶電體能否看成點電荷不是看其大小，而是應具體問題具體分析，看它的形狀、大小及電荷分布狀況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，所以A、B錯，C、D對2下列關于點電荷的說法正確的是()A任何帶電體，都可以看成是電荷全部集中于球心的點電荷B球狀帶電體一定可以看成點電荷C點電荷就是元電荷D一個帶電體能否看做點電荷應以具體情況而定答案D解析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及帶電荷量的多少來判斷，因此D正確，A、B錯誤元電荷是電荷量

13、，點電荷是帶電體的抽象，兩者的內涵不同，所以C錯題組二對庫侖定律的理解3關于庫侖定律，下列說法中正確的是()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，當兩電荷的距離趨近于零時，靜電力將趨向無窮大C若點電荷q1的電荷量大于q2的電荷量，則q1對q2的靜電力大于q2對q1的靜電力D庫侖定律和萬有引力定律的表達式相似，都是平方反比定律答案D解析點電荷是實際帶電體的近似，只有帶電體的大小和形狀對電荷的作用力影響可忽略不計時，實際帶電體才能視為點電荷，故選項A錯誤；當兩個電荷之間的距離趨近于零時，不能再視為點電荷，公式Fk不能用于計算此時的靜電力，故選項B錯誤；q1和q2之間的靜電

14、力是一對相互作用力，它們的大小相等，故選項C錯誤；庫侖定律與萬有引力定律的表達式相似，研究和運用的方法也很相似，都是平方反比定律，故選項D正確4要使真空中的兩個點電荷間的庫侖力增大到原來的4倍，下列方法可行的是()A每個點電荷的電荷量都增大到原來的2倍，電荷間的距離不變B保持點電荷的電荷量不變，使兩個電荷間的距離增大到原來的2倍C一個點電荷的電荷量加倍，另一個點電荷的電荷量保持不變，同時使兩個點電荷間的距離減小為原來的D保持點電荷的電荷量不變，將兩個點電荷間的距離減小為原來的答案A解析根據庫侖定律Fk可知，當r不變時，q1、q2均變?yōu)樵瓉淼?倍，F變?yōu)樵瓉淼?倍，A正確同理可求得B、C、D中F

15、均不滿足條件，故B、C、D錯誤5兩個半徑為R的帶電球所帶電荷量分別為q1和q2，當兩球心相距3R時，相互作用的靜電力大小為()AFkBFkCFk D無法確定答案D解析因為兩球心距離不比球的半徑大很多，所以兩帶電球不能看做點電荷，必須考慮電荷在球上的實際分布當q1、q2是同種電荷時，相互排斥，電荷分布于最遠的兩側，電荷中心距離大于3R；當q1、q2是異種電荷時，相互吸引，電荷分布于最近的一側，電荷中心距離小于3R，如圖所示所以靜電力可能小于k，也可能大于k，D正確題組三多個電荷的平衡問題6如圖1所示，三個點電荷q1、q2、q3固定在一直線上，q2與q3間距離為q1與q2間距離的2倍，每個電荷所受

16、靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個電荷的電荷量之比為()圖1A(9)4(36)B9436C(3)2(6) D326答案A解析本題可運用排除法解答分別取三個電荷為研究對象，由于三個電荷只在靜電力作用下保持平衡，所以這三個電荷不可能是同種電荷，這樣可立即排除B、D選項，故正確選項只可能在A、C中若選q2為研究對象，由庫侖定律知：，因而得：q1q3，即q34q1.選項A恰好滿足此關系，顯然正確選項為A.7有兩個帶電小球，電荷量分別為Q和9Q.在真空中相距0.4 m如果引入第三個帶電小球，正好使三個小球都處于平衡狀態(tài)求：(1)第三個小球帶的是哪種電荷？(2)應放在什么地方？(3)電荷量是Q的多少倍

17、？答案(1)帶負電(2)放在Q和9Q兩個小球連線之間，距離Q 0.1 m處(3)倍解析根據受力平衡分析，引入的第三個小球必須帶負電，放在Q和9Q兩個小球的連線之間設第三個小球帶電量為q，放在距離Q為x處，由平衡條件和庫侖定律有：以第三個帶電小球為研究對象：解得x0.1 m以Q為研究對象：，得q8.如圖2所示，大小可以不計的帶有同種電荷的小球A和B互相排斥，靜止時兩球位于同一水平面上，絕緣細線與豎直方向的夾角分別為和，且，由此可知()圖2AB球帶的電荷量較多BB球質量較大CB球受的拉力較大D兩球接觸后，再靜止下來，兩絕緣細線與豎直方向的夾角變?yōu)?、，則仍有答案D解析兩小球處于平衡狀態(tài)，以小球A為研

18、究對象受力分析如圖所示，受三個力(mAg、F、FA)作用，以水平和豎直方向建立坐標系；利用平衡條件得FAcos mAg，FAsin F整理得：mAg ，FA同理對B受力分析也可得：mBg，FB由于mB，FAFB，故B、C錯不管qA、qB如何，A、B所受的庫侖力是作用力、反作用力關系，大小總相等兩球接觸后，雖然電荷量發(fā)生了變化，庫侖力發(fā)生了變化，但大小總相等，靜止后仍有mB)，故A錯，D對題組四綜合應用9如圖3所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b應()圖3A帶負電，放在A點 B帶正電，放在B點C帶負電，放在C點 D帶正電，放在C點答案

19、C解析小球a受到重力、支持力和庫侖力的作用處于平衡狀態(tài)時，才能靜止在斜面上可知只有小球b帶負電、放在C點才可使a受合力為零，故選C.10如圖4所示，在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為q(q0)的相同小球，小球之間用勁度系數均為k0的相同輕質彈簧絕緣連接當3個小球處在靜止狀態(tài)時，每根彈簧長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應，則每根彈簧的原長為()圖4AlBlClDl答案C解析本題考查庫侖定律及胡克定律的應用以最左邊的小球為研究對象，其受到的彈簧的彈力等于其他兩個小球對它的庫侖斥力的和，即 k0x kk ，彈簧的原長為 lxl，C項正確11如圖5所示，豎直墻面與水平地面均光滑且絕

20、緣兩個帶有同種電荷的小球A、B分別位于豎直墻面和水平地面上，且處于同一豎直平面內若用圖示方向的水平推力F作用于小球B，則兩球靜止于圖示位置如果將小球B向左推動少許，并待兩球重新達到平衡時，與原來相比()圖5A兩小球間距離將增大，推力F將增大B兩小球間距離將增大，推力F將減小C兩小球間距離將減小，推力F將增大D兩小球間距離將減小，推力F將減小答案B解析以A球為研究對象，其受力如圖所示，小球A受到小球B對它的斥力F斥和墻壁對它的彈力FN的合力與其重力mg平衡當將小球B向左推動少許，并待兩球重新達到平衡時，F斥與豎直方向夾角減小，則由圖可判斷斥力F斥減小，因此兩小球間距離將增大，彈力FN減小；以A、B兩球整體為研究對象，由平衡條件知FFN，故推力F將減小故正確答案為B.12.如圖6所示，把質量為0.2 g的帶電小球A用絲線吊起，若將帶電荷量為4108 C的小球B靠近它，當兩小球在同一高度且相距3 cm時，絲線與豎直方向夾角為45.g取10 m/s2，則：圖6(1)此時小球B受到的庫侖力F的大小為多少？(2)小球A帶何種電荷？(3)小球A所帶電荷量大小是多少？答案(1)2103 N(2)負電荷(3)5109 C解析根據題給條件，可知小球A處