庫倫定律知識(shí)點(diǎn)與典型習(xí)題訓(xùn)練

第二節(jié)庫侖定律[誘思探究]為了測(cè)定水分子是極性分子還是非極性分子，可做如下實(shí)驗(yàn)：在酸式滴定管中注入適當(dāng)蒸餾水，打開活塞，讓水慢慢如線狀流下，把用絲綢摩擦過的玻璃棒接近水流，發(fā)現(xiàn)水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)，這證明水分子是極性分子，說明原因。提示：由于絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，而水分子又是極性分子，故當(dāng)玻璃棒靠近水流時(shí)，先使水分子顯負(fù)電的一端靠近玻璃棒（同性相斥，異性相吸），帶正電的一端遠(yuǎn)離玻璃棒。而水分子兩極的電荷量相等，這就使帶正電的玻璃棒對(duì)水分子顯負(fù)電的一端的引力大于對(duì)水分子顯正電的一端的斥力，因此水分子所受的合力指向玻璃棒，故水流向靠近玻璃棒方向偏轉(zhuǎn)。[學(xué)習(xí)引導(dǎo)]基礎(chǔ)知識(shí)梳理1、影響兩電荷之間相互作用力的因素有：，在探究影響兩電荷之間相互作用力的因素時(shí)采用了方法2、庫侖定律內(nèi)容表述：力的大小跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的成正比，跟它們的成反比．作用力的方向其公式：靜電力常量k=庫侖定律適用條件：3、點(diǎn)電荷是答案：1、距離、電量、控制變量2、電荷量的乘積、距離的二次方、在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上、、9.0×109N·m2/C2真空中，點(diǎn)電荷3、理想化模型二、重難點(diǎn)突破1、關(guān)于“點(diǎn)電荷”，應(yīng)讓學(xué)生理解這是相對(duì)而言的，只要帶電體本身的大小跟它們之間的距離相比可以忽略，帶電體就可以看作點(diǎn)電荷．嚴(yán)格地說點(diǎn)電荷是一個(gè)理想模型，實(shí)際上是不存在的．這里可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)的概念．容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：只要體積小就能當(dāng)點(diǎn)電荷，應(yīng)予以糾正．2、課本中表述的庫侖定律只適用于真空，也可近似地用于氣體介質(zhì)，其它條件下不適用．3、任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的．任意兩點(diǎn)電荷之間的作用力都遵守庫侖定律．用矢量求和法求合力．4、帶電小球可等效看成電量都集中在球心上的點(diǎn)電荷．5、靜電力同樣具有力的共性，遵循牛頓第三定律，遵循力的平行四邊形定則。：6、庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中要體驗(yàn)其實(shí)驗(yàn)技巧：（1）小量放大（2）等分電量法確定電量。解題指導(dǎo)【例題1】：試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力．已知電子的質(zhì)量m1=9.10×10-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg．電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C．解析：這個(gè)問題不用分別計(jì)算電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力，而是列公式，化簡(jiǎn)之后，再求解．電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力分別是[名師點(diǎn)拔]1．體驗(yàn)點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型，．2．明確在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)為什么可以忽略萬有引力．3．在用庫侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要用電荷量的絕對(duì)值代入公式進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)是同種電荷，還是異種電荷來判斷電荷間的相互作用是引力還是斥力．例2．固定的兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷q1和q2，電荷量之比為1:4，相距為d，引入第三個(gè)點(diǎn)電荷q3，要q3能處于平衡狀態(tài)，對(duì)q3的位置、正負(fù)、電荷量有何要求？圖1.2.2+q1+q2解析：q1和q2的位置如圖1.2.2所示，要q3平衡，則要q1對(duì)q3的庫侖力F13與q2對(duì)q3的庫侖力F23大小相等，方向相反。要F13與F23方向相反，由圖可知q3必在q1、q2的連線之間。設(shè)q3與q1圖1.2.2+q1+q2 由F13=F23得：kq1q3/x2=kq3q2/(d-x)2，∴x=d/3 對(duì)q3電荷量的大小、電荷的正負(fù)均無要求。 [名師點(diǎn)拔]1。實(shí)質(zhì)是受力平衡問題。2。如果q1、q2為異種電荷，要F13與F23方向相反，由圖可知q3必在q1、q2連線的左側(cè)或右側(cè)延長(zhǎng)線上。要F13=F23，因q1<q2，故q3到q1的距離應(yīng)較小，所以q3應(yīng)在q1、q2連線的左側(cè)。設(shè)它和q1的距離為x＇，應(yīng)有：kq1q3/x＇2=kq3q2/(d+x＇)2，∴x＇=d3．可得到一個(gè)小結(jié)論q3要平衡：q1、q2為同種電荷時(shí)，q3應(yīng)在q1、q2的連線之間且靠近電荷量小的電荷；q1、q2為異種電荷時(shí)，q3應(yīng)在q1、q2的連線左側(cè)或右側(cè)延長(zhǎng)線上（靠近電荷量小的電荷一側(cè)）；對(duì)q3電荷量的大小、電荷的正負(fù)均無要求。4．如果要求q1、q2、q3均處于平衡狀態(tài)，其條件是：三點(diǎn)共線，兩大夾小，兩同夾異，三個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量關(guān)系為（其中q2電荷量最小且與q1、q3性質(zhì)相反，）圖1.2.3m1q1θ1m2q2θ2例3。兩個(gè)大小相同的小球帶有同種電荷(可看作點(diǎn)電荷)，質(zhì)量分別為m1和m2，帶電量分別為q1和q2，用絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開，分別與鉛垂線成夾角θ圖1.2.3m1q1θ1m2q2θ2A．q1一定等于q2；B．一定滿足(q1/m1=q2/m2)；C．m1一定等于m2D．必須同時(shí)滿足q1=q2，m1=m2解析:因?yàn)樾∏蛩幍臓顟B(tài)是靜止的，所以用平衡條件去分析。m1gθ1mm1gθ1m2θ2xyTF圖1.2.4由平衡條件得同理對(duì)m2分析得：∵θ1=θ2,∴tgθ1=tgθ2,∴m1=m2可見，只要m1=m2,不管q1、q2如何，θ1都等于θ2,∴正確答案是C[名師點(diǎn)拔]1。關(guān)鍵是把庫侖力當(dāng)作某一與重力，彈力類似的具體的力來處理。運(yùn)用有關(guān)處理力的方法解決。2．不管q1q2如何，兩式中是相等的，遵循作用力與反作用力規(guī)律。3．若m1>m2時(shí)，θ1<θ2，m1<m2時(shí)，θ1>θ2（兩球同處一水平線上）同步練習(xí)A組1．關(guān)于庫侖定律.以下說法中正確的是( )A.庫侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的帶電體B.庫侖定律是實(shí)驗(yàn)定律C.庫侖定律僅對(duì)靜止的點(diǎn)電荷間相互作用才正確D.根據(jù)庫侖定律，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí)，則庫侖力趨近于無窮大2．有三個(gè)相同的金屬小球A、B、C，其中A、B兩球帶電情況相同，C球不帶電．將A、B兩球相隔一定距離固定起來，兩球間的庫侖力是F，若使C球先和A接觸，再與B接觸，移去C，則A、B間的庫侖力變?yōu)椋ǎ〢．B．C．D．3.A關(guān)于庫侖定律的公式，下列說法中正確的是( )A.當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間距離r→∞時(shí)，它們間的靜電力F→0B.當(dāng)真空中兩個(gè)電荷間距離r→0時(shí)，它們間的靜電力F→∞C.當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→∞時(shí)，庫侖定律的公式就不適用了D.當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí)，電荷不能看成是點(diǎn)電荷，庫侖定律的公式就不適用了AD4．將兩個(gè)半徑極小的帶電小球，置于一個(gè)絕緣的光滑水平面上，相隔一定的距離從靜止開始釋放，那么下列敘述中正確的是（）A.它們的加速度一定在同一直線上，而且方向可能相同B.它們的加速度可能為零C.它們的加速度方向一定相反D.它們加速度的大小一定越來越小5.A、B兩點(diǎn)電荷間的距離恒定，當(dāng)其他電荷移到A、B附近時(shí)，A、B間相互作用的庫侖力將( )A.可能變大 B.可能變小 C.一定不變 D.不能確定6．兩個(gè)相同的金屬小球，帶電荷量之比為1:7，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的( )A. B. C. D.7．真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們間的靜電力為F.如果保持它們間的距離不變，把它們的電荷量都增大到原來的n倍，則它們間的靜電力為______；如果保持電荷量不變，將距離增大到原來的n倍，則它們間的靜電力為______；如果使每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都增加到原來的n倍，同時(shí)距離減少到原來的，則它們間的靜電力為______8.固定的A和B兩個(gè)點(diǎn)電荷都帶正電，相距8cm今將第三個(gè)點(diǎn)電荷C放在A與B連線上，A的內(nèi)側(cè)距2cm處，C恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則必有( )A.C應(yīng)帶正電，且B.C應(yīng)帶負(fù)電，且C.C帶電可正可負(fù)，且D.C帶電可正可負(fù)，且9.如圖1.2.5所示，兩根細(xì)線拴著兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B，上、下兩根細(xì)線中的拉力分別是TA、TB，現(xiàn)在使A、B帶同種電荷，此時(shí)上、下細(xì)線受力分別為TA′、TB′，則( )A.TA′=TA，TB′>TB 圖1.2.5B.TA′=TA，TB′<TB圖1.2.5C.TA′<TA，TB′>TB D.TA′>TA，TB′<TB圖1.2.610.如圖1.2.6所示，一個(gè)掛在絲線下端的帶正電的小球B，靜止在圖示位置；若固定的帶正電的小球A電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量q，θ=30°，A和B在同一水平線上，整個(gè)裝置處于真空中，求A、B兩球之間的距離為多少?圖1.2.6B組11.兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量分別為qA=4×10-9C，qB=-9×10-9，兩者固定于距離為20cm的a和b兩點(diǎn)上今有一個(gè)點(diǎn)電荷放在a與b連線上并處于靜止不動(dòng)，則該點(diǎn)電荷所處的位置是( )A.距a點(diǎn)外側(cè)40cm處 B.距a點(diǎn)內(nèi)側(cè)8cm處C.距b點(diǎn)外側(cè)20cm處 D.無法確定圖1.2.712.在光滑且絕緣的水平面上，有兩個(gè)金屬小球A、B，它們用一絕緣的輕彈簧相連，如圖1.2.7所示在A、B帶有等量同種電荷后，彈簧伸長(zhǎng)x1時(shí)小球平衡如果小球A、B帶電荷量加倍，它們重新平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)為x2，則x1和x2的關(guān)系為( )圖1.2.7A.x2=2x1 B.x2=4x1C.x2<4x1 D.x2>4x1圖1.2.813.如圖1.2.8所示，墻壁上的Q處有一固定的質(zhì)點(diǎn)A，在Q上方P點(diǎn)用絕緣絲線懸掛另一質(zhì)量的小球B，A、B帶同種電荷后而使懸線與豎直方向成β角.由于漏電使帶電荷量逐漸減少，在電荷漏完之前懸線對(duì)P點(diǎn)的拉力大小圖1.2.8( )A.保持不變 B.先變小后變大C.逐漸減小 D.逐漸增大14.光滑絕緣水平面上有兩個(gè)帶電小球A、B，相距為L(zhǎng)，A球質(zhì)量為m.A、B兩球由靜止開始釋放，釋放時(shí)，A、B的加速度分別為a和4a，經(jīng)時(shí)間t，B的速度為v，加速度為a，則此時(shí)A的速度為______，加速度為______.此過程中電場(chǎng)力做的功為______15.真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為q1=5×10-3，q2=-2×10-2C，它們相距15cm，現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷則它的帶電荷量應(yīng)為______，放在______位置才能使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài)圖1.2.916.兩根光滑絕緣棒在同一豎直平面內(nèi)，兩棒與水平面間均成45°角，棒上圖1.2.9各穿有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為Q的相同小球，如圖1.2。9所示.現(xiàn)讓兩球同時(shí)從同一高度由靜止開始下滑,則當(dāng)兩球相距