江蘇省揚州市儀征中學2016屆高考物理一輪復習 第一章《靜電場》（第1課時）電荷守恒定律、庫侖定律導學案 新人教版選修3-1

1、第1課時 電荷守恒定律庫侖定律課前預習案【考綱考點】電荷 電荷守恒定律（）、點電荷 庫侖定律（）【知識梳理】1. 自然界中只存在 電荷和 電荷,同種電荷相互 ,異種電荷相互 .2. 電荷守恒定律(1) 內(nèi)容:電荷既不會產(chǎn)生,也不會消失,它只能從一個物體到另一個物體,或者從物體的一部分到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量.(2) 起電方式:接觸起電、； 帶電實質:物體帶電的實質是.3. 點電荷:一種理想化的物理模型,當帶電體本身的和對研究的問題影響很小時,可以將帶電體視為點電荷.4. 元電荷:最小的電荷量,其值為e=.其他帶電體的電荷量皆為元電荷的.5. 電子的比荷:電子的與電子的之比.6. 庫

2、侖定律(1) 內(nèi)容:真空中兩個靜止的之間的相互作用力與它們的電荷量的乘積成,與它們的距離的二次方成,作用力的方向在它們的.(2) 公式:F=,其中比例系數(shù)k叫做靜電力常量,k=9.0×109 N·m2/C2.(3) 適用條件:；.【基礎檢測】（ ）單選1、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,它們間靜電力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閞/2,則兩球間靜電力的大小為 A. B. C. D. 12F（ ）多選2、如圖所示,兩個帶電小球A、B的質量分別為m1、m2,帶電荷量分別為q1、q2.靜止時兩懸線與豎直方向的夾角分

3、別為1、2,且恰好處于同一水平面上,則A. 若q1=q2,則1=2B. 若q1<q2,則1>2C. 若m1=m2,則1=2D. 若m1<m2,則1>2（ ）多選3、如圖所示,點電荷+4Q與+Q分別固定在A、B兩點,C、D兩點將AB連線三等分.現(xiàn)使一個帶負電的試探電荷,從C點開始以某一初速度向右運動,不計試探電荷的重力.關于該電荷在C、D之間的運動,下列說法中可能正確的是 A. 一直做減速運動,且加速度逐漸變小B. 做先減速后加速的運動C. 一直做加速運動,且加速度逐漸變小D. 做先加速后減速的運動課堂導學案F要點提示E一、對點電荷的理解1點電荷是一種理想化的物理模型2如

4、果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和大小對電荷間相互作用的影響可以忽略不計時,可以把帶電體看成點電荷3點電荷不一定很小,也不一定帶電荷量很少 二、庫侖定律的應用1. 真空中兩點電荷間靜電力的大小由公式F=計算,方向由同種電荷相斥、異種電荷相吸判斷.2. 兩個帶電球體間的靜電力均勻分布的絕緣帶電球體間的靜電力仍用公式F=計算,公式中r為兩球心之間的距離.兩導體球間靜電力可定性比較:用r表示兩球心間距離,則當兩球帶同種電荷時,F<反之,當兩球帶異種電荷時,F>.當兩個電荷間的距離r趨近于0時,不能再視為點電荷,它們之間的靜電力不能認為趨于無窮大.3. 兩帶電體間

5、的靜電力是一對作用力與反作用力.三、靜電力作用下的平衡問題1. 分析靜電力作用下平衡問題的思路分析帶電體平衡問題的方法與力學中分析物體平衡的方法是一樣的,學會把電學問題力學化.分析方法是:(1) 確定研究對象.如果有幾個物體相互作用時,要依據(jù)題意,適當選取“整體法”或“隔離法”,一般是先整體后隔離.(2) 對研究對象進行受力分析.有些點電荷如電子、質子等可不考慮重力,而塵埃、液滴等一般需考慮重力.(3) 列平衡方程或用平衡條件推論分析.2. 三個自由點電荷的平衡問題(1) 條件:兩個點電荷在第三個點電荷處的合場強為零,或每個點電荷受到的兩個靜電力必須大小相等,方向相反.(2) 規(guī)律:“三點共線

6、”三個點電荷分布在同一直線上;“兩同夾異”正、負電荷相互間隔;“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小;“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷.四、若帶電體在靜電力作用下處于非平衡態(tài)，則用牛頓第二定律列方程求解.考點突破?問題1 對“點電荷”和庫侖定律的理解【典型例題1】(單選)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(jù)F=k，當兩點電荷間的距離趨近于零時，電場力將趨向無窮大C.若點電荷Q1的電量大于Q2的電量，則Q1對Q2的電場力大于Q2對Q1的電場力D.庫侖定律和萬有引力定律的表達式相似，都是平方反比定律變式：(單選)如圖所示,兩個質量均為

7、m的完全相同的金屬球殼a與b,其殼層的厚度和質量分布均勻,將它們固定于絕緣支座上,兩球心間的距離L為球半徑的3倍.若使它們帶上等量異種電荷,使其電荷量的絕對值均為Q,那么a、b兩球之間的萬有引力F引、靜電力F電分別為() A. F引=,F電= B. F引=,F電C. F引,F電=D. F引,F電問題2 微元對稱法和等效法的應用【典型例題2】一半徑為R的絕緣球殼上均勻帶有+Q的電荷,另一電荷量為+q的點電荷放在球心O上,由于對稱性,點電荷受力為零.現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(rR)的一個小圓孔,則此時置于球心的點電荷+q所受的靜電力大小為(已知靜電力常量為k),方向 .問題3 靜電力作用下的共點力平

8、衡問題【典型例題3】如圖所示,在真空中有兩個固定的點電荷A、B相距為L,電荷量分別為+4Q 和-Q.(1) 將另一個點電荷C放在哪個位置,可以使它在靜電力作用下保持靜止?(2) 若在A、B兩處的點電荷都不固定,現(xiàn)在要求這三個點電荷都能保持靜止,那么引入的這個點電荷應是正電荷還是負電荷?電荷量是多大?變式1：(單選)如圖所示,懸掛在O點的一根不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電荷量不變的小球A.在兩次實驗中,均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B,當B到達懸點O的正下方并與A在同一水平線上時,A處于受力平衡狀態(tài),懸線偏離豎直方向的角度為.若兩次實驗中B所帶的電荷量分別為q1和q2,分別為30°和

9、45°,則為 ()A. 2B. 3 C. D. 變式2：(單選)如圖所示,MON是固定的光滑絕緣直角桿,MO沿水平方向,NO沿豎直方向,A、B為兩個套在此桿上的速有同種電荷的小球,.用一指向豎直桿的水平力F作用在A球,使兩球均處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將A球向豎直桿方向緩慢拉動一小段距離后,A,B兩小球可以重新平衡.則后一種平衡狀態(tài)與前一種平衡狀態(tài)相比較,下列說法正確的是（ ）AA、B兩小球間的庫侖力變小 BA、B兩小球間的庫侖力變大CA球對MO桿的壓力變大 DA球對MO桿的壓力變小問題4 靜電力作用下的非平衡態(tài)問題【典型例題4】 如圖所示,質量均為m的三個帶電小球A、B、C放置在光滑的絕緣水

10、平面上,彼此相隔的距離為L(L比球半徑r大得多).B球帶電荷量為QB=-3q,A球帶電荷量為QA=+6q,若在C上加一個水平向右的恒力F,要使A、B、C三球始終保持L的間距運動.求:(1) F的大小為多少?(2) C球所帶電荷量為多少?帶何種電荷?變式：(單選) 如圖甲所示，水平面絕緣且光滑，彈簧左端固定，右端連一輕質絕緣擋板，空間存在著水平方向的勻強電場，一帶電小球在電場力和擋板壓力作用下靜止。若突然將電場反向，則小球加速度的大小隨位移x變化的關系圖像可能是圖乙中的（） 第1課時 電荷守恒定律庫侖定律參考答案【知識梳理】1正、負、排斥、吸引2.（1）轉移、轉移、保持不變（2）摩擦起電、感應起

11、電；得失電子3.大小、形狀4. 1.6×10-19C、整數(shù)倍5.電荷量、質量6.（1）點電荷、正比、反比、連線上（2）（3）真空中、點電荷【基礎檢測】1C 2CD 3AB 考點突破?【典型例題1】D變式：B 解析 因為a、b兩球所帶異種電荷相互吸引,使它們各自的電荷分布不均勻,即相互靠近的一側電荷分布較密集,又L=3r,不滿足Lr的要求,故不能將帶電球殼看成點電荷,所以不能應用庫侖定律,故F電.此時兩個電荷間的實際距離L'<L,所以F電>.萬有引力定律適用于兩個可看成質點的物體,雖然不滿足Lr,但因為其殼層的厚度和質量分布均勻,兩球殼可看做質量集中于球心的質點,可

12、以應用萬有引力定律,故F引=.故B正確.【典型例題2】,指向小圓孔解析 球殼完整時,由對稱性得球心上的點電荷受力為零,可知挖去的小孔和剩下的部分對點電荷產(chǎn)生的力大小相等,方向相反.故計算剩下部分對點電荷產(chǎn)生的力,只要求出挖去的小圓孔對點電荷產(chǎn)生的力即可.由于rR,故小圓孔可以看成點電荷,這樣才可由庫侖定律計算.由庫侖定律有F=,其中Q'=,得出F=,方向指向小圓孔.【典型例題3】解析 (1) 設C帶電荷量為q,先判定第三個點電荷所在的位置,根據(jù)受力分析,只能在AB連線上B點的右側.設放入的電荷距離B為,根據(jù)平衡條件,解得.此時對q的電性、帶電荷量均無要求.(2) 對放入的點電荷C要求受力平衡,同時要求在A、B處的電荷也受力平衡,則根據(jù)受力分析C必須是正電荷.設其放在B的右側距B為lx處,根據(jù)平衡條件對A有 ,對B有 ,對C有,解得,q=+4Q.答案 (1) 在B點右側L處(2) 正電荷,電荷量為4Q變式1：C變式2：A【典型例題4】解析 將A、B、C三小球看成一個系統(tǒng),則三個小球之間的靜電力為系統(tǒng)內(nèi)力,當C上加一恒力F,并使三球始終保