第六章學(xué)案26

1、第六章靜電場學(xué)案26電荷及其守恒定律庫侖定律課前JR基回扣以題挖點(diǎn).回扣概急規(guī)律和方法一、概念規(guī)律題組i 關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是（）A .元電荷就是電子B 元電荷是表示跟電子所帶電荷量相等的電荷量C.元電荷就是質(zhì)子D .物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍2. 下面關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是（）A .只有體積很小的帶電體才可看做點(diǎn)電荷B .只有做平動(dòng)的帶電體才可看做點(diǎn)電荷C.只有帶電荷量很少的帶電體才可看做點(diǎn)電荷D .點(diǎn)電荷所帶電荷量可多可少3. 關(guān)于庫侖定律，下列說法正確的是（）A .庫侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體B. 根據(jù)F= r2，當(dāng)兩電荷的距離趨近于零時(shí)，

2、靜電力將趨向無窮大C. 若點(diǎn)電荷qi的電荷量大于q2的電荷量，貝V qi對q?的靜電力大于 Z對qi的靜電力 D .庫侖定律和萬有引力定律的表達(dá)式相似，都是平方反比定律二、思想方法題組4. 有三個(gè)完全一樣的金屬小球 A、B、C, A帶電荷量+ 7Q、B帶電荷量一Q、C不帶 電，將A、B分別固定起來，然后讓C球反復(fù)很多次與 A、B球接觸，最后移去C球，則A、 B球間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼模?）A . 35/8 倍B. 7/4 倍C. 4/7倍D.無法確定圖15. 如圖1所示，帶電小球 A、B的電荷量分別為 Qa、Qb, OA = OB,都用長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

3、間距離減為2，可采用以下哪些方法（）A .將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的2倍B .將小球B的質(zhì)量增加到原來的 8倍 C.將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D .將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時(shí)將小球B的質(zhì)量增加到原來的 2講塚結(jié)合，憲破車點(diǎn)*熱點(diǎn)和難點(diǎn)一、點(diǎn)電荷和庫侖定律1. 如何理解電荷量、元電荷、點(diǎn)電荷和試探電荷？(1) 電荷量是物體帶電的多少，電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍.(2) 元電荷不是電子，也不是質(zhì)子，而是最小的電荷量，電子和質(zhì)子帶有最小的電荷量，即 e= 1.6 x 1019 C.(3) 點(diǎn)電荷要求“線度遠(yuǎn)小于研究范圍的空間尺度”，是一種理想化的模型，對其帶電 荷

4、量無限制.試探電荷要求放入電場后對原來的電場不產(chǎn)生影響，且要求在其占據(jù)的空間內(nèi)場強(qiáng)“相同”，故其應(yīng)為帶電荷量“足夠小”的點(diǎn)電荷.2. 庫侖定律的理解和應(yīng)用(1) 適用條件 在空氣中，兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力近似等于真空中的情況，可以直接應(yīng)用公式. 當(dāng)兩個(gè)帶電體的間距遠(yuǎn)大于本身的大小時(shí)，可以把帶電體看成點(diǎn)電荷.庫侖力的方向由相互作用的兩個(gè)帶電體決定，且同種電荷相互排斥，為斥力；異種電荷相互吸引，為引力.【例1】(2011海南3)三個(gè)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(yuǎn)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(yuǎn)，此時(shí)球1、2之間作

5、用力的大小為 F現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后 將球3移至遠(yuǎn)處，此時(shí)1、2之間作用力的大小仍為 F，方向不變.由此可知()A . n= 3B. n = 4C. n= 5D. n = 6規(guī)范思維m的完全相同的金屬球殼 a與b,兩球心間的距離 L為球半徑的3Q,那么a、b兩球之間的萬有【例2】(2010啟東模擬)如圖2所示，兩個(gè)質(zhì)量均為 其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻， 將它們固定于絕緣支座上， 倍.若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對值均為引力F引、庫侖力F庫分別為()2mB. F引工G2, F庫工22mQD. F 引=, F 庫工 kL22 2mQA . F 引=Gl, F 庫=2

6、mQC. F 引工 GL7, F 庫=規(guī)范思維二、庫侖力作用下的平衡問題1. 分析庫侖力作用下的平衡問題的思路分析帶電體平衡問題的方法與力學(xué)中分析物體平衡的方法是一樣的，學(xué)會(huì)把電學(xué)問題力學(xué)化.分析方法是：(1) 確定研究對象.如果有幾個(gè)物體相互作用時(shí)，要依據(jù)題意，適當(dāng)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(jìn)行受力分析.有些點(diǎn)電荷如電子、質(zhì)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(F合=0或Fx= 0, Fy= 0)或用平衡條件推論分析.2. 三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題(1) 條件：兩個(gè)點(diǎn)電荷在第三個(gè)點(diǎn)電荷處的合場強(qiáng)為零，或每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩

7、個(gè)庫侖 力必須大小相等，方向相反.(2) 規(guī)律：“三點(diǎn)共線” 一一三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上；“兩同夾異”一一正負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”一一中間電荷的電荷量最小；“近小遠(yuǎn)大” 一一中間電荷靠近電荷量較小的電荷.【例3】(2010金陵中學(xué)模擬)如圖3所示，電荷量為Q2的兩個(gè)正電荷分別置于 A點(diǎn)和B點(diǎn)，兩點(diǎn)相距L,在以L為直徑的光滑絕緣上半圓環(huán)上，穿著一個(gè)帶電小球q(可視為點(diǎn)電荷)在P點(diǎn)平衡，若不計(jì)小球的重力，那么PA與AB的夾角a與Q1、Q2的關(guān)系滿足( )2 Q12Q2A. tan a=B . tan a=小Q2Q13 Q13Q2C. tan a= Q2D . tan a= q規(guī)范思維針對

8、訓(xùn)練1 （2009浙江理綜16）如圖4所示，在光滑絕緣水平面上放置3個(gè)電荷量均為q（q0）的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為ko的輕質(zhì)彈簧絕緣連接.當(dāng)3個(gè)小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每根彈簧長度為I已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為（）圖5【例4】 如圖5所示，在一條直線上有兩個(gè)相距 0.4 m的點(diǎn)電荷A、B, A帶電+ Q, B 帶電一9Q.現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷 C,恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài)， 問：C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電荷量為多少？規(guī)范思維針對訓(xùn)練 的帶電小球a、 中正確的是（A . a球帶正電，B. a球帶負(fù)電，C. a球帶負(fù)電，D.

9、 a球帶正電，2如圖6所示，水平天花板下用長度相同的絕緣細(xì)線懸掛起來的兩個(gè)相同 b，左邊放一個(gè)帶正電的固定球+Q時(shí)，兩懸球都保持豎直方向.下面說法）b球帶正電，并且 b球帶正電，并且 b球帶正電，并且 b球帶負(fù)電，并且a球帶電荷量較大 a球帶電荷量較小 a球帶電荷量較大 a球帶電荷量較小三、庫侖力與牛頓定律相結(jié)合的問題圖7【例5】一根放在水平面內(nèi)的光滑玻璃管絕緣性能很好，管內(nèi)部有兩個(gè)完全一樣的彈性金屬小球A和B（如圖7）,分別帶電荷量+ 9Q和一Q.兩球從圖中位置由靜止釋放，問兩球再次經(jīng)過圖中位置時(shí)，A球的瞬時(shí)加速度為釋放時(shí)的幾倍？規(guī)范思維針對訓(xùn)練3圖8光滑絕緣的水平面上固定著三個(gè)帶電小球A、

10、B、C,它們的質(zhì)量均為 m,間距均為r,A、B帶等量正電荷q,現(xiàn)對C球施一水平力F的同時(shí)，將三個(gè)小球都放開，如圖8所示，欲使得三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中保持間距r不變，求：（1）C球的電性和電荷量； 力F及小球的加速度a.課區(qū)效果檢測限時(shí)自測，測速度、練規(guī)范、提能力【基礎(chǔ)演練】1 關(guān)于點(diǎn)電荷的概念，下列說法正確的是（）A 當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可以忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體就可 以看做點(diǎn)電荷B 只有體積很小的帶電體才能看做點(diǎn)電荷C.體積很大的帶電體一定不能看做點(diǎn)電荷D .對于任何帶電球體，總可以把它看做電荷全部集中在球心的點(diǎn)電荷2. M和N是兩個(gè)不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電1

11、.6X 10t C,下列判斷正確的有（）A .在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B .摩擦的過程中電子從 M轉(zhuǎn)移到N10C. N在摩擦后- 定帶D . M在摩擦過程中失去 1.6 X 1010個(gè)電子3. 下面各圖A球系在絕緣細(xì)線的下端，B球固定在絕緣平面上，它們帶電的種類以及位置已在圖中標(biāo)出.A球能保持靜止的是（）4.圖9欲使球a能靜止在斜面上，需如圖9所示，把一帶正電的小球 a放在光滑絕緣斜面上,在M、N間放一帶電小球 b,則b應(yīng)（a、b兩小球均可看成點(diǎn)電荷）（）A.帶負(fù)電,放在A點(diǎn)B.帶正電，放在B點(diǎn)C.帶負(fù)電，放在C點(diǎn)D.帶正電，放在C點(diǎn)5. （2010 寧沈陽二測）如圖10所示，點(diǎn)電荷+

12、 3Q與+ Q分別固定在 A、B兩點(diǎn)，C、 D兩點(diǎn)將AB連線三等分.現(xiàn)使一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷，從C點(diǎn)開始以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)試探電荷的重力.則關(guān)于該電荷在CD之間的運(yùn)動(dòng)，下列說法中可能正確的是（）十3總.弋QA C D B圖10A .一直做減速運(yùn)動(dòng)，且加速度逐漸變小B .做先減速后加速的運(yùn)動(dòng)C. 一直做加速運(yùn)動(dòng)，且加速度逐漸變小D .做先加速后減速的運(yùn)動(dòng)圖116. （2010廣東模擬）如圖11所示，三個(gè)小球a、b、c分別用三根絕緣細(xì)線懸掛在同一點(diǎn) 0,細(xì)線的長度關(guān)系為 0a= 0bkQz.萬有引力定律適用于兩個(gè)可看成質(zhì)點(diǎn)的物體，雖然不滿足L，但因?yàn)槠錃拥暮穸群唾|(zhì)量分布均勻，兩球殼可看作

13、質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)，可以應(yīng)用萬有引力定律，故F引=2m tz 十-G.故D項(xiàng)正確.規(guī)范思維(1)萬有引力定律適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，而均勻球體可看做質(zhì)點(diǎn).庫侖定律適用于點(diǎn)電荷間的相互作用，兩相距較近的球體不能被看做電荷量集中于球心的點(diǎn)電荷，因?yàn)閮汕蝮w相距較近時(shí)，電荷將重新分布.q2a= Qi, D 正確.小球的受力情況如圖所示，F(xiàn)ap、Fbp為庫侖力，F(xiàn)N為環(huán)對球的彈力，根據(jù)矢量二角tan a=-Fap由庫侖定律得：Fap =滬，XAP由幾何關(guān)系得：丄XBPtan a=XAP形:聯(lián)立解得：tan3Fbp=字XBP規(guī)范思維本題實(shí)質(zhì)上是三力平衡問題畫出物體受力的矢量三角形，再借助幾何知識(shí)，問題即

14、迎刃而解. 例4負(fù)電 A的左邊0.2 m處且與AB在一條直線上9-9QC A5*W解析根據(jù)平衡條件判斷,C應(yīng)帶負(fù)電，放在 A的左邊且和 AB在一條直線上.設(shè) C帶電荷量為q，與A點(diǎn)相距為x，則以A為研究對象，由平衡條件:以C為研究對象，則19解得 x = 2= 0.2 m, q = - 4Q9故C應(yīng)帶負(fù)電，放在 A的左邊0.2 m處，且與AB在一條直線上，帶電荷量為-Q.規(guī)范思維三個(gè)點(diǎn)電荷都平衡的規(guī)律：三個(gè)點(diǎn)電荷一定滿足：（1）在同一直線上；（2）兩同夾一異；（3）兩大夾一小.16例5亍解析 釋放后A、B吸引、相碰，相碰后電荷中和一部分后重新分配，對于本題中兩個(gè)小球完全相同，電荷應(yīng)均勻分配，即

15、A、B兩球相碰后均帶電4Q.對于A球，釋放時(shí)受庫侖力 Fi = k9QQ2再次經(jīng)過圖示位置時(shí)受庫侖力4Q-4Q2 . r根據(jù)牛頓第二定律有：Fi = mai F2= ma2即A球瞬時(shí)加速度為釋放時(shí)的169倍.明確研究對象;規(guī)范思維通過此題進(jìn)一步體會(huì)力學(xué)規(guī)律和方法在電場中的應(yīng)用:分析受力情況；列牛頓第二定律方程(或平衡方程或動(dòng)能定理等).針對訓(xùn)練1. C 2.B3. 負(fù)2q (2)3 3kq2/r2 洛解析 設(shè)取A、B、C系統(tǒng)為研究對象，A球受到B由牛頓第二定律有：F= 3ma.以 A為研究對象，畫出其受力圖如右圖所示,球的庫侖斥力Fi和C球的庫侖力F2后，要產(chǎn)生水平向右的加速度，故F2必為引力

16、，所以C球帶負(fù)電荷，又由庫侖定律得：2Fi = k為,F2=F2cos 60 = Fi分解F2得：|F2Sin 60 = ma解得：qc= 2q, 口玄二嚴(yán)1,玄二匚響所以F= 3 ；嚴(yán).【課時(shí)效果檢測】1. A 2.BC 3.AD 4.C 5.AB6. C 以小球c為研究對象，受到4個(gè)力的作用，重力，方向豎直向下，Oc繩的拉力， 方向豎直向上，a球?qū)球的靜電力Fac和b球?qū)球的靜電力Fbc，由于小球c處于平衡狀 態(tài)，所以Fac和Fbc的合力必沿豎直方向，因?yàn)閍、b、c構(gòu)成一等邊三角形，所以Fac= Fbc.分別對a、b兩球進(jìn)行受力分析， 根據(jù)力的正交分解、 物體的平衡條件和牛頓第三定律易

17、得， 細(xì)線Oa、Ob所受拉力大小相等，C正確；a、b、c三球的質(zhì)量、帶電荷量沒有要求，可能 相等，也可能不相等，A、B錯(cuò)誤；若三球的帶電荷量不相等，三球所受的靜電力也不相等，D錯(cuò)誤.7. BD& 0.2 kg 1.732 N，方向水平向左解析 對A進(jìn)行受力分析，如圖所示，由平衡條件得FT mAg-Fsin 30 =0 Feos 30 FN = 0 對B受力分析如圖所示，由平衡條件得FT = F F= mBg 由 式得mB= 0.2 kgFN = 1.732 N，由牛頓第三定律，墻所受 A球壓力大小FN = FN = 1.732 N，方向水平向左.9.k方向水平向右（或指向B）kQ r mg 2

18、解析（1）物體A靜止時(shí)，受力如右圖所示，根據(jù)庫侖定律:由物體的平衡條件：F Ff = 0A受到的靜摩擦力：Ff= k%，方向水平向右（或指向B）.設(shè)物體A、B的加速度第一次為零時(shí)， A、B間的距離為r，如下圖所示，F(xiàn)f =卩mg由牛頓第二定律得:4Q解得r4kQ卩mg10. (1)Q(2)振動(dòng)由題意可知A、B運(yùn)動(dòng)的距離為解析 如右圖所示，小球A受力與B受力對稱，對B受力分析，開始時(shí)Feos 45 mgsin 45 小球A、B分別沿斜面加速下滑，當(dāng)Feos 45 = mgs in 45時(shí)，A、B兩球速度達(dá)到最大.這以后由于F增大，兩球做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減為零后又沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng).故：由 Feos 45 = mgs in 45 所以F= mg,而F =疳所以-Q(2)以兩小球相距r= Qmg的兩點(diǎn)為平衡位置各自沿導(dǎo)軌往返運(yùn)動(dòng)，即振動(dòng).m y11. (1)竽 (2)帶負(fù)電 4q解析 因A、B為同種電荷，A球受到B球的庫侖力向左，要使 A向右勻加速