金版教程物理2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新必修第三冊(cè)含答案

《金版教程(物理）》2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新1.電荷1．知道自然界中有兩種電荷：正電荷、負(fù)電荷，知道電荷量的概念，了解摩擦起電及其原因，認(rèn)識(shí)金屬導(dǎo)電及絕緣體不導(dǎo)電的原因。2.理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象及其特點(diǎn)，了解感應(yīng)起電。3.理解摩擦起電、感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，從而認(rèn)識(shí)和理解電荷守恒定律。4.知道元電荷、比荷的概念。一電荷1．自然界的電荷只有兩種：eq\x(\s\up1(01))正電荷、eq\x(\s\up1(02))負(fù)電荷。2．電荷量電荷的eq\x(\s\up1(03))多少叫作電荷量，用Q表示，有時(shí)也可以用q來表示。在國際單位制中，它的單位是eq\x(\s\up1(04))庫侖，簡稱庫，符號(hào)是C。eq\x(\s\up1(05))正電荷的電荷量為正值，eq\x(\s\up1(06))負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。3．摩擦起電及其原因(1)摩擦起電：由于eq\x(\s\up1(07))摩擦而使物體帶電的方式。(2)原因：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶eq\x(\s\up1(08))負(fù)電，失去電子的物體則帶eq\x(\s\up1(09))正電。4．金屬導(dǎo)電及絕緣體不導(dǎo)電的原因(1)金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，這種電子叫作eq\x(\s\up1(10))自由電子。失去自由電子的原子便成為帶正電的eq\x(\s\up1(11))離子，它們?cè)诮饘賰?nèi)部排列起來，每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)，只有eq\x(\s\up1(12))自由電子穿梭其中，這就使金屬成為導(dǎo)體。(2)絕緣體中幾乎不存在能eq\x(\s\up1(13))自由移動(dòng)的電荷。二靜電感應(yīng)1．靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互eq\x(\s\up1(01))吸引或eq\x(\s\up1(02))排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)eq\x(\s\up1(03))趨向或eq\x(\s\up1(04))遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶eq\x(\s\up1(05))異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶eq\x(\s\up1(06))同種電荷。2．感應(yīng)起電：利用eq\x(\s\up1(07))靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程。三電荷守恒定律1．內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體eq\x(\s\up1(01))轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到eq\x(\s\up1(02))另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量eq\x(\s\up1(03))保持不變。2．更普遍的表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的eq\x(\s\up1(04))代數(shù)和保持不變。四元電荷1．元電荷電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。迄今為止，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量。質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它eq\x(\s\up1(01))相同，電性相反。人們把這個(gè)最小的電荷量叫作元電荷，用e表示，e＝eq\x(\s\up1(02))1.60×10－19__C，最早是由美國物理學(xué)家eq\x(\s\up1(03))密立根測(cè)得的。所有帶電體的電荷量都是e的eq\x(\s\up1(04))整數(shù)倍。2．比荷：帶電體的eq\x(\s\up1(05))電荷量與eq\x(\s\up1(06))質(zhì)量之比。想一想(1)下圖是部分不同物質(zhì)的原子核對(duì)電子束縛能力強(qiáng)弱的排序圖，毛皮與圖中的什么物體摩擦最容易起電？它們摩擦后毛皮帶正電還是負(fù)電？提示：由圖可知，毛皮的原子核束縛電子的能力最弱，梳子的原子核束縛電子的能力最強(qiáng)，故毛皮與梳子摩擦最容易起電；毛皮失去電子帶正電，梳子得到電子帶負(fù)電。(2)小明這樣描述一道題目，其中有一句：“……有一個(gè)物體帶5.0×10－18C的電荷量……”，這道題有科學(xué)性錯(cuò)誤嗎？提示：有。因?yàn)閑q\f(q,e)＝eq\f(5.0×10－18C,1.60×10－19C)＝31.25，不是正整數(shù)，即物體所帶的電荷量不等于元電荷的整數(shù)倍，這是不可能的。探究1電荷摩擦起電仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：富蘭克林通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雷電的性質(zhì)與摩擦產(chǎn)生的電的性質(zhì)完全相同，并命名了正電荷和負(fù)電荷。電荷的作用有什么規(guī)律？提示：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。活動(dòng)2：為什么說自然界只有兩種電荷？提示：因?yàn)槠駷橹梗藗儧]有發(fā)現(xiàn)對(duì)正電荷和負(fù)電荷這兩種電荷都排斥或都吸引的電荷。活動(dòng)3：根據(jù)圖甲分析，絲綢摩擦過的玻璃棒為什么帶正電？摩擦后絲綢帶電嗎？提示：絲綢與玻璃棒摩擦的過程中，雙方的外層電子由于摩擦獲得能量而變得活躍，絲綢束縛電子的能力較強(qiáng)，在摩擦的過程中會(huì)獲得電子而帶負(fù)電，而玻璃棒相比較而言束縛電子的能力較弱，會(huì)失去電子而帶正電?；顒?dòng)4：根據(jù)圖乙物理模型分析，金屬為什么容易導(dǎo)電？提示：金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，形成自由電子。失去自由電子的原子便成為帶正電的離子，它們?cè)诮饘賰?nèi)部排列起來，每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中，這就使金屬成為導(dǎo)體。1．兩種電荷自然界中只有兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷。與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷相同的是正電荷，與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷相同的是負(fù)電荷。2．兩種電荷的相互作用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。3．原子結(jié)構(gòu)4．摩擦起電的原因(1)通常離原子核較遠(yuǎn)的電子受到的束縛較弱，容易受到外界的作用而脫離原子。(2)在兩物體相互摩擦的過程中，束縛電子能力強(qiáng)的會(huì)從對(duì)方得到電子而帶負(fù)電，束縛電子能力弱的會(huì)失去電子而帶正電。5．金屬導(dǎo)電與絕緣體不導(dǎo)電的原因金屬中存在大量在帶正電的離子間自由運(yùn)動(dòng)的自由電子；絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷。摩擦起電的物體就是絕緣體。6．拓展：不帶電輕小物體能被帶電體吸引的原因不帶電輕小物體(絕緣體)A靠近帶電體B時(shí)，由于同種電荷相斥，異種電荷相吸，在B中電荷的作用下，A中的少量異種電荷會(huì)向靠近B的方向移動(dòng)，A中的少量同種電荷會(huì)向遠(yuǎn)離B的方向移動(dòng)，電荷移動(dòng)穩(wěn)定后，由于A中的少量異種電荷距離B更近，受到B的吸引力大于A中遠(yuǎn)端少量同種電荷所受B的排斥力，所以A所受B的合力指向B，若A足夠輕小，就會(huì)克服重力、摩擦力向B移動(dòng)而被B吸住。例1“通草球”是五加科植物通脫木的莖髓。秋天取莖，放置干燥處晾干，將其莖髓制成小球。這種小球密度很小，且絕緣，過去常用來做靜電實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在這種東西較少見，一般中藥店里有售。在圖中，兩個(gè)通草球甲和乙懸掛在支架上，彼此吸引。關(guān)于該現(xiàn)象判斷正確的是()A．甲小球一定帶了電B．乙小球一定帶了電C．兩個(gè)小球中有一個(gè)可能不帶電D．甲、乙小球可能帶有同種電荷[實(shí)踐探究](1)電荷間的相互作用規(guī)律是什么？提示：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。(2)怎么知道一個(gè)物體是否帶電？提示：①看其是否可以吸引不帶電的輕小物體。②看其是否與另一個(gè)物體相互排斥。[規(guī)范解答]同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，同時(shí)，帶電物體還可吸引輕小物體，故甲、乙兩個(gè)小球可能帶異種電荷，也可能一個(gè)帶電，一個(gè)不帶電。故選C。[答案]C[變式訓(xùn)練1]關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中創(chuàng)生了電子和質(zhì)子B．兩種不同材料的不帶電絕緣體互相摩擦后，同時(shí)帶上等量同種電荷C．絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，電子從玻璃棒轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電D．摩擦起電是摩擦導(dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體而形成的答案C解析摩擦起電現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，而不是電荷的創(chuàng)生，故A錯(cuò)誤；兩種不同材料的不帶電絕緣體互相摩擦后，同時(shí)帶上等量異種電荷，故B錯(cuò)誤；絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，電子從玻璃棒轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電，故C正確；摩擦起電是摩擦導(dǎo)致電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體而形成的，故D錯(cuò)誤。探究2靜電感應(yīng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。取一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的兩片金屬箔是閉合的?；顒?dòng)1：手握絕緣棒，把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A，金屬箔有什么變化？提示：會(huì)發(fā)現(xiàn)A、B的兩片金屬箔均張開?；顒?dòng)2：若保持C不動(dòng)，手持絕緣柱先把A和B分開，然后移開C，金屬箔又有什么變化？在C移開的前提下，再讓A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？提示：若保持C不動(dòng)，先把A和B分開，再移走C，可以看到A、B的兩片金屬箔仍張開。在C移開的前提下，再讓A和B接觸，會(huì)發(fā)現(xiàn)A、B上的兩片金屬箔又均閉合。活動(dòng)3：利用金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型，解釋看到的現(xiàn)象。提示：把帶正電荷的C移近導(dǎo)體A，導(dǎo)體A和B中帶負(fù)電的自由電子受到C的吸引，會(huì)向A的左端聚集，所以A的左端帶負(fù)電，B的右端帶等量正電，由于任一端的兩金屬箔均帶同種電荷，互相排斥，從而使兩端的金屬箔均張開。然后把A和B分開，再移去C，由于A與B絕緣，A中多余的自由電子無法回到B中，所以A、B的帶電情況不變，兩端的金屬箔仍張開。在C移開的前提下，再讓A和B接觸，A中多余的自由電子會(huì)回到B中，A、B及箔片不再帶電，兩端的金屬箔又均閉合。1．靜電感應(yīng)的原因：導(dǎo)體內(nèi)有大量的自由電荷，當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷會(huì)受到吸引或排斥而趨向或遠(yuǎn)離帶電體。2．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：帶電體靠近導(dǎo)體，使導(dǎo)體靠近帶電體一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端帶同種電荷的現(xiàn)象。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程，叫作感應(yīng)起電。3．三種起電方式的比較方式摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體帶上與帶電體電性相同的電荷(若導(dǎo)體與帶電體完全相同，則帶等量同種電荷)微觀解釋不同物體的原子核對(duì)核外電子的約束力不同，摩擦?xí)r會(huì)出現(xiàn)電子從一物體轉(zhuǎn)移到另一物體上的現(xiàn)象導(dǎo)體中的自由電荷受到帶電體對(duì)它的排斥(或者吸引)，而移向?qū)w的遠(yuǎn)端(或者近端)電荷間的相互作用，使得自由電荷在帶電體和導(dǎo)體上轉(zhuǎn)移，且重新分布實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移4.驗(yàn)電器檢驗(yàn)電荷的原理(1)同種電荷互相排斥。(2)電荷量越大，金屬箔的張角越大。(3)兩種方式：甲圖是靜電感應(yīng)檢驗(yàn)，乙圖是接觸帶電檢驗(yàn)。例2如圖，把一個(gè)不帶電的、與外界絕緣的導(dǎo)體兩端分別接上兩個(gè)開關(guān)，當(dāng)帶正電小球靠近時(shí)，由于靜電感應(yīng)，在a、b端分別出現(xiàn)正、負(fù)電荷，則以下說法正確的是()A．閉合K1，有電子從導(dǎo)體流向大地B．閉合K2，有電子從導(dǎo)體流向大地C．閉合K2，有電子從大地流向?qū)wD．閉合K1，沒有電子通過[實(shí)踐探究](1)K1、K2的作用相同嗎？提示：K1、K2的作用完全一樣，閉合后都是把導(dǎo)體與大地相連，讓導(dǎo)體成為帶正電小球的近端，大地成為遠(yuǎn)端。(2)K1或K2閉合后，導(dǎo)體帶什么電？電荷是怎么轉(zhuǎn)移的？提示：K1或K2閉合后，導(dǎo)體帶負(fù)電，有電子從大地向?qū)w轉(zhuǎn)移。[規(guī)范解答]當(dāng)閉合任何一個(gè)開關(guān)以后，a、b端均為近端，大地才是遠(yuǎn)端。根據(jù)靜電感應(yīng)“近異遠(yuǎn)同”，導(dǎo)體帶負(fù)電，大地感應(yīng)出等量正電荷，因此無論閉合K1還是K2，都有電子從大地流向?qū)w，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。[答案]C規(guī)律點(diǎn)撥導(dǎo)體一旦跟大地接觸，大地才是遠(yuǎn)端。此時(shí)無論是導(dǎo)體的哪一部分跟大地相連，導(dǎo)體都為近端，同時(shí)遵循“近異遠(yuǎn)同”的原則。[變式訓(xùn)練2]如圖所示，A、B是兩個(gè)帶有絕緣支架的金屬球，它們?cè)瓉砭粠щ?，并彼此接觸。現(xiàn)使帶負(fù)電的橡膠棒C靠近A(C與A不接觸)，然后先將A、B分開，再將C移走。關(guān)于A、B的帶電情況，下列判斷正確的是()A．A帶正電，B帶負(fù)電 B．A帶負(fù)電，B帶正電C．A、B均不帶電 D．A、B均帶正電答案A解析帶負(fù)電的橡膠棒C靠近A時(shí)，A球會(huì)感應(yīng)出正電荷，而B球會(huì)感應(yīng)出負(fù)電荷。先把金屬球A和B分開，再移走C，金屬球A上的正電荷與B上的負(fù)電荷將不再變化，所以此時(shí)A帶正電，B帶負(fù)電。故A正確。探究3電荷守恒定律仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲，梳頭前后，梳子和頭發(fā)所帶電荷的總量有什么特點(diǎn)？提示：梳頭前后，部分電子從頭發(fā)轉(zhuǎn)移到梳子，所以梳子和頭發(fā)所帶電荷的總量不變。活動(dòng)2：如圖乙，將C靠近導(dǎo)體A，然后將A、B分開，再移開C，最后讓A與B接觸，A、B下部的金屬箔片先張開、后閉合，這說明A、B所帶電荷的總量有什么特點(diǎn)？提示：所帶電荷的總量不變?；顒?dòng)3：由以上分析能得出什么結(jié)論？提示：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變?；顒?dòng)4：如圖丙，近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)不帶電的高能光子經(jīng)過原子核附近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正電子(質(zhì)量與電子相同，與電子的電荷量相等但符號(hào)相反)和一個(gè)負(fù)電子；一對(duì)正、負(fù)電子也可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。由此可以得出什么普遍性結(jié)論？提示：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。1．電荷守恒定律的理解(1)電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(摩擦起電、接觸帶電)，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分(感應(yīng)起電)；在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。(2)一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)(摩擦起電、接觸帶電、感應(yīng)起電、帶電粒子的產(chǎn)生和湮沒)，電荷的代數(shù)和保持不變。2．物體帶電的實(shí)質(zhì)：物體帶電不是創(chuàng)造了電荷，物體不帶電也不是消滅了電荷。物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間或物體內(nèi)部電荷的重新分配。摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電，均符合電荷守恒定律。例3(多選)原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后得知甲物體帶正電1.6×10－15C，丙物體帶電8×10－16C。則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說法中正確的是()A．乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16CB．乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10－15CC．丙物體一定帶有正電荷8×10－16CD．丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16C[實(shí)踐探究](1)甲、乙兩物體摩擦后帶電特點(diǎn)是什么？提示：甲、乙會(huì)帶等量異種電荷。(2)乙、丙兩物體接觸后帶電特點(diǎn)是什么？提示：乙、丙會(huì)帶同種電荷。[規(guī)范解答]由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷。甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子1.6×10－15C而帶正電，乙物體得到電子而帶1.6×10－15C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒定律可知，乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確。[答案]AD規(guī)律點(diǎn)撥原來不帶電的物體，相互摩擦必然會(huì)帶上等量異種電荷。相互接觸的物體會(huì)帶同種電荷，如果是相同的物體，接觸后帶的電荷量會(huì)相等；不管何種情況，接觸后電荷量的代數(shù)和與接觸前的代數(shù)和相等。[變式訓(xùn)練3]有A、B、C三個(gè)完全相同的金屬球，A帶1.2×10－4C的正電荷，B、C不帶電，現(xiàn)用相互接觸的方法使它們都帶電，則A、B、C所帶的電荷量可能是下面哪組數(shù)據(jù)()A．6.0×10－5C，4.0×10－5C，4.0×10－5CB．6.0×10－5C，4.0×10－5C，2.0×10－5CC．4.5×10－5C，4.5×10－5C，3.0×10－5CD．5.0×10－5C，5.0×10－5C，2.0×10－5C答案C解析A項(xiàng)中三球的總電荷量與原來相比增加，故A錯(cuò)誤。由于兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后兩個(gè)小球上的總電荷量均分，假設(shè)A與B先接觸，接觸后A與B的電荷量都是：eq\f(1.2×10－4,2)C＝6.0×10－5C，然后，B(或A)與C接觸，接觸后B(或A)與C的電荷量都是：eq\f(6.0×10－5,2)C＝3.0×10－5C，不可能有金屬球所帶的電荷量比3.0×10－5C更小；然后B與A接觸，接觸后B與A的電荷量都是：eq\f(6.0×10－5＋3.0×10－5,2)C＝4.5×10－5C，故B、D錯(cuò)誤，C正確。1．(摩擦起電)東漢時(shí)期的哲學(xué)家王充在《論衡·亂龍》中記錄了“頓牟掇芥”，這個(gè)詞的意思是經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼(頓牟)能吸引(掇)芥菜子、干草之類的微小屑末(芥)。下列關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象的解釋正確的是()A．經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼有了磁性B．經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼帶了電C．經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼與芥菜子、干草之類的微小屑末帶異種電荷D．經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼與芥菜子、干草之類的微小屑末帶同種電荷答案B解析“頓牟掇芥”屬于靜電現(xiàn)象，是指經(jīng)過摩擦的琥珀或玳瑁的甲殼帶了電，能夠吸引芥菜子、干草之類的微小屑末，但被吸引的芥菜子、干草之類的微小屑末不一定帶電，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。2．(電荷守恒定律)對(duì)物體帶電現(xiàn)象的敘述，下列說法正確的是()A．一個(gè)不帶電的物體內(nèi)一定沒有電荷B．物體帶電一定具有多余的電子C．物體帶電的過程就是電荷移動(dòng)的過程D．物體帶電的過程就是創(chuàng)造電荷的過程答案C解析任何物體內(nèi)部總有正負(fù)電荷，不帶電是因?yàn)樗尸F(xiàn)了電中性，故A錯(cuò)誤；物體帶電可能是有多余的電子或缺少電子，故B錯(cuò)誤；帶電過程就是電荷移動(dòng)的過程，故C正確；電荷是不能被創(chuàng)造的，故D錯(cuò)誤。3．(元電荷)(多選)下列關(guān)于元電荷的說法中正確的是()A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B．所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C．元電荷的值通常取e＝1.60×10－19CD．元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得的答案BCD解析元電荷實(shí)際上是指電荷量，數(shù)值為1.60×10－19C，沒有正、負(fù)，不是物質(zhì)，電子、質(zhì)子是實(shí)實(shí)在在的粒子，它們的電荷量為元電荷，A錯(cuò)誤，C正確；實(shí)驗(yàn)得出，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，B正確；元電荷e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，D正確。4．(電荷守恒定律)(多選)一帶負(fù)電絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)該小球上帶有的負(fù)電荷幾乎不存在了。這說明()A．小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒C．小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了D．該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起的，仍然遵循電荷守恒定律答案CD解析帶負(fù)電的金屬小球在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球上的負(fù)電荷(電子)被潮濕的空氣導(dǎo)走了，在電荷轉(zhuǎn)移的過程中，電荷守恒，故C、D正確。5．(靜電感應(yīng))在氣候干燥的秋冬季節(jié)，當(dāng)手指靠近金屬門把手時(shí)，有時(shí)突然有一種被電擊的感覺，這是靜電現(xiàn)象。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)摩擦使身體帶電，當(dāng)手指靠近門把手時(shí)，二者之間形成放電現(xiàn)象。放電前，若手指帶負(fù)電，有關(guān)金屬門把手的兩端被感應(yīng)帶電的情況，下列圖中標(biāo)示正確的是()答案D解析放電前，若手指帶負(fù)電，根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律可知，門把手靠近手指一端帶正電，遠(yuǎn)離手指一端帶負(fù)電。故選D。6．(元電荷)帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19C B．－6.4×10－19CC．－1.6×10－18C D．4.0×10－17C答案A解析任何帶電體的電荷量都只能是元電荷的整數(shù)倍，元電荷e＝1.6×10－19C。A中電荷量為eq\f(3,2)e，B中電荷量為4e，C中電荷量為10e，D中電荷量為250e，也就是說B、C、D中的電荷量數(shù)值均是元電荷的整數(shù)倍，只有A是不可能的。7．(接觸帶電)金屬球A帶5q的正電荷，另一完全相同的金屬球B帶－q的負(fù)電荷，將兩金屬球接觸后再分開，則B球的電荷量為()A．－q B．qC．2q D．4q答案C解析由于兩小球完全相同，故接觸后先中和再平分剩余電荷，qA＝qB＝eq\f(5q－q,2)＝2q，C正確。8．(綜合)(多選)把兩個(gè)完全相同的金屬小球A和B接觸一下，再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則A、B兩球帶電情況可能是()A．帶有等量異種電荷 B．帶同種電荷C．帶不等量異種電荷 D．均不帶電答案BC解析若兩個(gè)小球原來分別帶等量異種電荷，接觸后電荷完全中和，兩球之間不存在排斥力，A錯(cuò)誤；若兩個(gè)小球原來分別帶同種電荷，接觸后電荷重新平分，帶上等量同種電荷，存在排斥力，B正確；若兩個(gè)小球原來分別帶不等量異種電荷，小球接觸后電荷先中和再平分，帶上等量同種電荷，存在排斥力，C正確；若兩球均不帶電，接觸后也不會(huì)帶電，故兩球之間不會(huì)有排斥力，D錯(cuò)誤。9．(摩擦起電)有A、B兩個(gè)物體經(jīng)摩擦后，B帶上了2.4×10－6C的正電荷，求此過程中有多少電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移？是如何轉(zhuǎn)移的？答案1.5×1013個(gè)由B向A轉(zhuǎn)移解析通過摩擦B帶上正電，故有電子從B向A發(fā)生了轉(zhuǎn)移。由于物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，即Q＝ne，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為：n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(2.4×10－6C,1.6×10－19C)＝1.5×1013個(gè)。10.(三種起電方式)(多選)用金屬做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上，小明同學(xué)用絕緣材料做成一筆套，將筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示。對(duì)上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異種電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套上的過程中，圓環(huán)所受筆套的吸引力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和答案ABC解析筆套與頭發(fā)摩擦后帶電，故A正確；帶電的筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異種電荷，故B正確；當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，是因?yàn)閳A環(huán)所受筆套的吸引力大于圓環(huán)的重力，故C正確；筆套是絕緣體，筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷不會(huì)立刻被全部中和，故D錯(cuò)誤。11.(電荷的相互作用)(多選)如圖所示，A、B、C、D為四個(gè)帶電小球，兩球之間的作用分別為A吸D，B斥C，C斥A，D吸B，則()A．僅有兩個(gè)小球帶同種電荷B．僅有三個(gè)小球帶同種電荷C．C、D兩小球帶同種電荷D．C、D兩小球帶異種電荷答案BD解析應(yīng)用電荷間的相互作用找規(guī)律。由D吸A，D吸B可知A與B帶同種電荷，且與D帶異種電荷；由C斥A，C斥B可知C與A和B帶同種電荷，C與D帶異種電荷。故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。12.(靜電感應(yīng))(多選)如圖所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一金屬球A靠近驗(yàn)電器的小球B(不接觸)時(shí)，驗(yàn)電器的金屬箔張角減小，則()A．金屬球A可能不帶電B．金屬球A可能帶負(fù)電C．金屬球A可能帶正電D．金屬球A一定帶負(fù)電答案AB解析驗(yàn)電器的金屬箔之所以張開，是因?yàn)樗鼈兌紟в姓姾桑N電荷相互排斥，張開角度的大小取決于它們電荷量的多少，張角減小說明電荷量減小。如果A球帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器的B球時(shí)，異種電荷相互吸引，使金箔上的正電荷逐漸“上移”，從而使金屬箔張角減小。如果A球不帶電，在靠近B球時(shí)，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使A球靠近B球的端面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，而背向B球的端面出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷，A球上的感應(yīng)電荷與驗(yàn)電器上的正電荷發(fā)生相互作用，因距離的不同而表現(xiàn)為吸引作用，從而使B球和金屬箔上的電荷重新分布，金屬箔張角減小。如果A球帶正電，同種電荷相互排斥，驗(yàn)電器上的正電荷向遠(yuǎn)離A球的金屬箔上移動(dòng)，金屬箔張角增大。綜上，A、B正確，C、D錯(cuò)誤。13.(接觸帶電)如圖所示，大球A原來的電荷量為Q，小球B原來不帶電，現(xiàn)在讓小球與大球接觸，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，小球B獲得的電荷量為q；現(xiàn)給大球A補(bǔ)充電荷，使其電荷量為Q，再次讓小球接觸大球，每次都給大球補(bǔ)充到電荷量為Q，問：經(jīng)過反復(fù)足夠多次接觸后，小球所帶電荷量為多少？答案eq\f(Qq,Q－q)解析由于兩個(gè)球的形狀和大小不等，所以在接觸過程中，兩球的電荷量分配比例不是1∶1，但應(yīng)該是一個(gè)確定的值，根據(jù)第一次接觸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)兩者的電荷量關(guān)系可知，每次接觸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩球所帶電荷量之比均為(Q－q)∶q經(jīng)過多次接觸后，從大球上遷移到小球上的電荷量越來越少，最終將為零，設(shè)最終B球所帶電荷量為q′，則有eq\f(Q,q′)＝eq\f(Q－q,q)解得q′＝eq\f(Qq,Q－q)。

2.庫侖定律1．了解探究電荷間作用力與電荷量、電荷間距離的關(guān)系的過程。2.知道點(diǎn)電荷的概念，理解庫侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件。3.了解庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)。4.能應(yīng)用庫侖定律進(jìn)行靜電力的有關(guān)計(jì)算。一電荷之間的作用力1．點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小eq\x(\s\up1(01))大得多，以致帶電體的eq\x(\s\up1(02))形狀、eq\x(\s\up1(03))大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可以看作eq\x(\s\up1(04))帶電的點(diǎn)，叫作點(diǎn)電荷。2．庫侖定律：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成eq\x(\s\up1(05))正比，與它們的距離的二次方成eq\x(\s\up1(06))反比，作用力的方向在它們的連線上。3．靜電力：靜止電荷之間的相互作用力。也叫作eq\x(\s\up1(07))庫侖力。二庫侖的實(shí)驗(yàn)1．庫侖做實(shí)驗(yàn)用的裝置叫作eq\x(\s\up1(01))庫侖扭秤。2．實(shí)驗(yàn)原理及過程(1)庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)是通過懸絲eq\x(\s\up1(02))扭轉(zhuǎn)的角度比較靜電力F大小的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜電力F與距離r的eq\x(\s\up1(03))二次方成反比，即F∝eq\x(\s\up1(04))eq\f(1,r2)。(2)庫侖在實(shí)驗(yàn)中為研究F與q的關(guān)系，采用的是用兩個(gè)eq\x(\s\up1(05))完全相同的金屬小球eq\x(\s\up1(06))互相接觸后，電荷量eq\x(\s\up1(07))相等的方法，發(fā)現(xiàn)F與q1和q2的eq\x(\s\up1(08))乘積成正比，即F∝q1q2。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：靜電力F＝eq\x(\s\up1(09))keq\f(q1q2,r2)，式中的k叫作靜電力常量。4．當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量為同種時(shí)，它們之間的作用力為eq\x(\s\up1(10))斥力；反之，為異種時(shí)，它們之間的作用力為eq\x(\s\up1(11))引力。5．在國際單位制中，靜電力常量k＝eq\x(\s\up1(12))9.0×109__N·m2/C2。三靜電力計(jì)算1．微觀粒子間的萬有引力eq\x(\s\up1(01))遠(yuǎn)小于庫侖力。在研究微觀帶電粒子的相互作用時(shí)，可以把萬有引力忽略。2．兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的eq\x(\s\up1(02))矢量和。1．判一判(1)靜電力的大小與電性沒有關(guān)系。()(2)相互作用的兩個(gè)點(diǎn)電荷，不論它們的電荷量是否相等，它們之間的靜電力大小一定相等。()(3)兩個(gè)帶電小球即使相距非常近，也能用庫侖定律計(jì)算它們之間靜電力的大小。()提示：(1)√(2)√(3)×因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)兩帶電小球已不能看成點(diǎn)電荷，庫侖定律不再成立。2．想一想(1)只有體積很小或電荷量很小的帶電體才可以看作點(diǎn)電荷嗎？提示：不是。一個(gè)帶電體能否看作點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問題而言的，與體積大小和電荷量大小無關(guān)。(2)點(diǎn)電荷就是元電荷嗎？提示：不是。點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型，元電荷是最小電荷量。探究1庫侖定律庫侖的實(shí)驗(yàn)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電荷間的相互作用力大小與電荷間距有什么關(guān)系？提示：對(duì)絲線上的小球受力分析，如圖所示，由共點(diǎn)力平衡得：F＝mgtanθ，則θ越大，電荷間的相互作用力F越大。由圖甲知，電荷間距離越近，絲線偏角越大，距離越遠(yuǎn)，絲線偏角越小，說明了電荷之間的作用力與距離有關(guān)，隨距離的增大而減小。活動(dòng)2：小球懸掛在P1點(diǎn)位置不變，用一個(gè)不帶電的有絕緣柄的金屬小球C多次接觸小球再移開(每次接觸小球前，C均不帶電)，觀察到絲線偏角逐次減小，這說明了什么？提示：接觸帶電使得接觸后帶電小球的電荷量逐次減少，絲線偏角逐次減小，說明電荷之間的作用力與電荷量有關(guān)，而且電荷量越大，相互作用力越大?；顒?dòng)3：類比質(zhì)點(diǎn)模型，可建立點(diǎn)電荷模型。圖乙是庫侖做實(shí)驗(yàn)探究點(diǎn)電荷之間作用力F與它們的電荷量q1、q2和它們之間距離r的定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。其中F與q1、q2比較難測(cè)量，試回答可以如何測(cè)量或定量分析它們的大小？提示：圖乙中帶電金屬小球C與A接觸再分開后帶同種電荷，再使C靠近A，A和C之間的作用力使A遠(yuǎn)離，這時(shí)扭轉(zhuǎn)懸絲，使A回到初始位置并靜止，通過比較懸絲扭轉(zhuǎn)的角度就可以比較F的大小。根據(jù)上節(jié)學(xué)到的兩個(gè)完全相同的金屬小球接觸后平分電荷量，就可以將帶電小球的電荷量q分為eq\f(q,2)，eq\f(q,4)，eq\f(q,8)，…?；顒?dòng)4：庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)F∝eq\f(1,r2)，F(xiàn)∝q1q2，試寫出電荷之間作用力的數(shù)量關(guān)系。提示：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知F∝eq\f(q1q2,r2)，設(shè)k為比例系數(shù)，則F＝keq\f(q1q2,r2)。1．庫侖定律(1)庫侖定律內(nèi)容真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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。用公式表達(dá)即為F＝keq\f(q1q2,r2)。(2)庫侖定律適用條件①真空中；②靜止；③點(diǎn)電荷。以上三個(gè)條件是理想化的，在空氣中、速度遠(yuǎn)小于光速、帶電體可看作點(diǎn)電荷時(shí)庫侖定律也近似成立。(3)靜電力的確定方法靜電力的大小計(jì)算和方向判斷一般分開進(jìn)行。①大小計(jì)算：利用庫侖定律計(jì)算大小時(shí)，不必將表示電性的正、負(fù)號(hào)代入公式，只代入q1、q2的絕對(duì)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．點(diǎn)電荷(1)點(diǎn)電荷是理想化的物理模型：點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在。(2)帶電體看成點(diǎn)電荷的條件一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，要看帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)相互作用力的影響是否可以忽略不計(jì)。如果可以忽略不計(jì)，則帶電體就可以看成點(diǎn)電荷。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點(diǎn)電荷。(3)易混淆的幾個(gè)概念點(diǎn)電荷元電荷小帶電體概念忽略了大小、形狀、電荷分布狀況，只考慮電荷量的帶電體電子或質(zhì)子所帶的電荷量體積較小的帶電物體實(shí)質(zhì)理想物理模型最小電荷量帶電物體聯(lián)系①點(diǎn)電荷、小帶電體所帶的電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍；②小帶電體在一定條件下可視為點(diǎn)電荷例1如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b，殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們分別固定于絕緣支座上，兩球心間的距離為l，為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷，兩球電荷量的絕對(duì)值均為Q，那么，a、b兩球之間的萬有引力F引、庫侖力F庫分別為()A．F引＝Geq\f(m2,l2)，F(xiàn)庫＝keq\f(Q2,l2) B．F引≠Geq\f(m2,l2)，F(xiàn)庫≠keq\f(Q2,l2)C．F引≠Geq\f(m2,l2)，F(xiàn)庫＝keq\f(Q2,l2) D．F引＝Geq\f(m2,l2)，F(xiàn)庫≠keq\f(Q2,l2)[實(shí)踐探究](1)a、b球殼可以看成點(diǎn)電荷嗎？提示：不可以，因?yàn)閮汕蛐拈g的距離只有球半徑的3倍，球殼本身的大小相對(duì)于兩球之間的距離不能忽略。(2)萬有引力定律在物體距離很近的時(shí)候也可以使用嗎？庫侖定律可以類推過來嗎？提示：萬有引力定律在物體距離很近的時(shí)候也可以使用，即使兩物體緊挨在一起也能使用，只是此時(shí)兩物體間的距離并不為零而是兩質(zhì)心間的距離。庫侖定律則不能類推，因?yàn)閷?dǎo)體上電荷的分布會(huì)隨兩導(dǎo)體的距離而變，兩質(zhì)心間的距離未必就是兩物體電荷“中心”間的距離。[規(guī)范解答]由于a、b殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看成質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)，可以應(yīng)用萬有引力定律，F(xiàn)引＝Geq\f(m2,l2)。a、b間距l(xiāng)＝3r，距離不遠(yuǎn)，兩球殼因電荷間的相互作用使電荷分布不均勻，由于電荷之間的相互吸引，使相互靠近的一側(cè)電荷分布比較密集，此時(shí)的球殼不能看成是電荷集中于球心的點(diǎn)電荷，電荷間的庫侖力F庫≠keq\f(Q2,l2)。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。[答案]D規(guī)律點(diǎn)撥庫侖力中的極限問題(1)庫侖定律適用于點(diǎn)電荷間的相互作用，當(dāng)r→0時(shí)，帶電體不能再看成點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用，因此不能認(rèn)為當(dāng)r→0時(shí)，兩帶電體間的靜電力趨向于無窮大。(2)兩個(gè)帶電金屬球體相距比較遠(yuǎn)時(shí)，可以看作點(diǎn)電荷，球心間的距離可看作兩電荷間的作用距離，但是當(dāng)兩個(gè)帶電金屬球體相距比較近時(shí)，不能被看作點(diǎn)電荷，此時(shí)兩帶電金屬球體之間的作用距離不等于球心間的距離，即電荷的分布會(huì)發(fā)生改變。若帶同種電荷，如圖a，由于排斥，作用距離r1大于兩球心間的距離r，此時(shí)F<keq\f(q1q2,r2)；若帶異種電荷，如圖b，由于吸引，作用距離r2小于兩球心間的距離r，此時(shí)F>keq\f(q1q2,r2)。[變式訓(xùn)練1]20世紀(jì)20年代，物理學(xué)家盧瑟福在α粒子(氦核)散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)原子核之間距離小到10－15m時(shí)，它們之間的斥力仍遵守庫侖定律，具有足夠高能量的α粒子能夠到達(dá)與金原子核相距2.0×10－14m的地方。已知氦核電荷量為2e，金原子核電荷量為79e，請(qǐng)你算一算，在這一距離時(shí)，α粒子受到金原子核的斥力大小為________N；此力相當(dāng)于質(zhì)量為________kg的物體受到的重力。(其中k＝9.0×109N·m2/C2，g＝9.8m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案919.3解析根據(jù)庫侖定律，α粒子受到金原子核的斥力大小為F＝keq\f(Qq,r2)＝9.0×109×eq\f(79×1.6×10－19×2×1.6×10－19,（2.0×10－14）2)N＝91N；此力相當(dāng)于m＝eq\f(F,g)＝eq\f(91,9.8)kg＝9.3kg的物體受到的重力。探究2靜電力的疊加仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。A、B兩點(diǎn)固定有點(diǎn)電荷Q1、Q2，A、B連線的垂直平分線上有一點(diǎn)C。活動(dòng)1：如果在C點(diǎn)放置一個(gè)負(fù)電荷，Q1、Q2都對(duì)該負(fù)電荷有庫侖力作用嗎？提示：根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，Q1、Q2都對(duì)該負(fù)電荷有庫侖力作用?；顒?dòng)2：如果忽略除靜電力以外其他的一切力，如何求解C點(diǎn)負(fù)電荷受到的合力？提示：根據(jù)力的合成法則求解。如圖所示，可以根據(jù)平行四邊形定則求解。1．庫侖力的特征(1)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量及間距有關(guān)，跟它們的周圍是否存在其他電荷無關(guān)。(2)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫侖力同樣遵守牛頓第三定律，即互為作用力與反作用力的兩個(gè)庫侖力總是等大反向。2．靜電力的疊加兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫侖定律，原則上根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)就可以求出帶電體之間的靜電力的大小和方向。一個(gè)結(jié)論：兩個(gè)均勻帶電球之間的靜電力，等于位于兩球球心、電荷量與球相等的點(diǎn)電荷之間的靜電力。例2如圖所示，電荷量分別為＋q和＋4q的兩點(diǎn)電荷A、B相距L，問：(1)若A、B固定，在何處放置點(diǎn)電荷C，才能使C處于平衡狀態(tài)？(2)在(1)中的情形下，C的電荷量和電性對(duì)C的平衡有影響嗎？(3)若A、B不固定，在何處放一個(gè)什么性質(zhì)的點(diǎn)電荷，才可以使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)？[實(shí)踐探究](1)三個(gè)點(diǎn)電荷在它們相互的靜電力作用下都處于平衡狀態(tài)時(shí)，A、B、C分別受到哪幾個(gè)力？合力分別是多大？提示：分別受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的庫侖力作用，合力均為零。(2)作用力和反作用力間的關(guān)系對(duì)庫侖力適用嗎？提示：適用。庫侖力是一種性質(zhì)力，力的基本規(guī)律都對(duì)庫侖力適用。[規(guī)范解答](1)對(duì)C進(jìn)行受力分析，由平衡條件可知，C應(yīng)放置在A、B的連線上且在A的右邊、B的左邊，設(shè)C與A相距r，則：eq\f(k·q·qC,r2)＝eq\f(k·4q·qC,（L－r）2)解得：r＝eq\f(L,3)。(2)在(1)中的情形下，C的電荷量和電性對(duì)C的平衡無影響。(3)由前面的分析可知，放置的點(diǎn)電荷在A、B連線上且在A的右邊、B的左邊，距A點(diǎn)電荷eq\f(L,3)處；對(duì)A或B受力分析，根據(jù)平衡條件可知，放置的第三個(gè)點(diǎn)電荷帶負(fù)電。設(shè)放置的點(diǎn)電荷的電荷量為－Q，對(duì)A或B受力分析，根據(jù)平衡條件，有：eq\f(k·4q·q,L2)＝eq\f(kQ·q,r2)或eq\f(k·4q·q,L2)＝eq\f(kQ·4q,（L－r）2)解得：Q＝eq\f(4,9)q即應(yīng)在A、B連線上且在A的右邊、B的左邊，距A點(diǎn)電荷eq\f(L,3)處放置一個(gè)電荷量為－eq\f(4,9)q的點(diǎn)電荷。[答案]見規(guī)范解答規(guī)律點(diǎn)撥三點(diǎn)電荷共線平衡問題如圖，光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a、b、c，均可視為點(diǎn)電荷，三球沿一條直線擺放，僅在它們之間的靜電力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，且rab<rbc，則Qa、Qc電性相同，并與Qb電性相異，且電荷量大小的關(guān)系為Qc>Qa>Qb?？梢院営洖閮赏瑠A一異，兩大夾一小，近小遠(yuǎn)大。[變式訓(xùn)練2]根據(jù)現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)，中子內(nèi)有一個(gè)電荷量為＋eq\f(2,3)e的上夸克和兩個(gè)電荷量為－eq\f(1,3)e的下夸克。假設(shè)三個(gè)夸克都在半徑為r的同一圓周上，如圖所示，則下列四幅圖中能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是()答案B解析對(duì)電荷量為＋eq\f(2,3)e的上夸克分析，它受到電荷量為－eq\f(1,3)e的兩個(gè)下夸克等大的靜電力作用，由靜電力的疊加及對(duì)稱性得，上夸克所受靜電力豎直向下。對(duì)左側(cè)電荷量為－eq\f(1,3)e的下夸克分析，另一個(gè)下夸克對(duì)它的靜電力大小為F＝keq\f(\f(1,3)e·\f(1,3)e,（\r(3)r）2)，上夸克對(duì)它的靜電力大小為F′＝keq\f(\f(1,3)e·\f(2,3)e,（\r(3)r）2)，方向分別沿著兩夸克連線方向，如圖所示，由幾何關(guān)系可知F′sin30°＝F，因此F與F′的合力F2方向豎直向上；同理可知，另一個(gè)下夸克所受靜電力的合力F3也豎直向上。綜上所述，B正確?？茖W(xué)思維放大思想庫侖于1785年改進(jìn)了米歇爾發(fā)明的扭秤(圖甲)，用扭秤實(shí)驗(yàn)得出了庫侖定律。1798年，卡文迪什也改進(jìn)了米歇爾發(fā)明的扭秤(圖乙)，用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量(詳情見必修第二冊(cè)教材)。扭秤實(shí)驗(yàn)利用了放大的思想，可以測(cè)量微小的力。如圖甲，庫侖扭秤通過較長的力臂可以產(chǎn)生較大的力矩，使懸絲產(chǎn)生一定角度的扭轉(zhuǎn)，來放大力的效果；如圖乙，卡文迪什扭秤除了采取這種措施來放大力的效果，還進(jìn)一步利用光的反射進(jìn)行二次放大，從而可以定量測(cè)量極其微弱的萬有引力。放大思想在現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)中也有著重要應(yīng)用。例如：根據(jù)光波的干涉原理(選擇性必修第一冊(cè)會(huì)學(xué)到)，可以定量測(cè)量微米級(jí)別的形變，據(jù)此科學(xué)家制成干涉儀。必修第二冊(cè)第七章發(fā)現(xiàn)光速不變?cè)淼倪~克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)，就是利用干涉儀發(fā)現(xiàn)的；另外，2016年，科學(xué)家利用激光干涉儀發(fā)現(xiàn)了引力波，驗(yàn)證了廣義相對(duì)論的最后一個(gè)預(yù)言，這是近年來物理學(xué)界最大的發(fā)現(xiàn)。1．(對(duì)點(diǎn)電荷的理解)(多選)下列說法中正確的是()A．點(diǎn)電荷是一種理想化模型，真正的點(diǎn)電荷是不存在的B．原子核在任何情況下均可看成點(diǎn)電荷C．根據(jù)F＝keq\f(Q1Q2,r2)可知，當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞D(zhuǎn)．一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對(duì)所研究的問題的影響是否可以忽略不計(jì)答案AD解析點(diǎn)電荷是一種理想化模型，一個(gè)帶電體能否被看成點(diǎn)電荷，不是看其大小和所帶電荷量多少，而是應(yīng)具體問題具體分析，看它的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)相互作用力的影響能否忽略不計(jì)，大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷和小的帶電體一定能看成點(diǎn)電荷的說法都是錯(cuò)誤的，所以A、D正確，B錯(cuò)誤；r→0時(shí)，帶電體已經(jīng)不能看成點(diǎn)電荷，庫侖定律已不適用，C錯(cuò)誤。2．(物理思想方法)關(guān)于物理學(xué)研究思想和方法，下列敘述中正確的是()A．庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)中只運(yùn)用了控制變量的思想方法B．與萬有引力的規(guī)律類比，從而得出靜止電荷間的作用也遵從“平方反比”的規(guī)律，這一結(jié)論無需驗(yàn)證C．伽利略在做斜面實(shí)驗(yàn)的過程中采用了微量放大的方法D．用點(diǎn)電荷來代替實(shí)際帶電體采用了理想模型的方法答案D解析庫侖扭秤的實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了微量放大的方法和控制變量的思想方法，A錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力的規(guī)律類比出靜止電荷間的作用規(guī)律，應(yīng)用了類比法，類比不是嚴(yán)格的推理，不一定正確，由類比得出的結(jié)論需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，B錯(cuò)誤；伽利略在做斜面實(shí)驗(yàn)的過程中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法，C錯(cuò)誤；用點(diǎn)電荷來代替實(shí)際帶電體采用了理想模型的方法，D正確。3.(庫侖定律的適用條件)如圖所示，兩個(gè)半徑均為r的金屬球放在絕緣支架上，兩球面最近距離為r，帶等量異種電荷，電荷量為Q，兩球之間的靜電力()A．等于keq\f(Q2,9r2) B．大于keq\f(Q2,9r2)C．小于keq\f(Q2,9r2) D．等于keq\f(Q2,r2)答案B解析由于兩金屬球帶等量異種電荷，電荷間相互吸引，因此電荷在金屬球上的分布向兩球靠近的一面集中，電荷間的距離比3r小，但比r大。根據(jù)庫侖定律，靜電力一定大于keq\f(Q2,9r2)，小于keq\f(Q2,r2)，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。4．(庫侖的實(shí)驗(yàn))如圖是探究庫侖力的裝置，將兩塊金屬圓片A、B分別固定在絕緣支架上，下支架固定在高精度電子秤的托盤上，上支架貼上距離標(biāo)尺，穿過固定支架的小孔放置。現(xiàn)將電子秤示數(shù)清零(“去皮”)后，給A、B帶上同種電荷。下列說法正確的是()A．A、B所帶電荷量必須相等B．A對(duì)B的庫侖力與B對(duì)A的庫侖力是一對(duì)平衡力C．電子秤的示數(shù)與A、B間的距離成反比D．用與A相同且不帶電的金屬圓片C與A接觸后移開，電子秤的示數(shù)將減半答案D解析探究電荷間的庫侖力規(guī)律時(shí)，為了得出普遍性結(jié)論，兩電荷的電荷量不能始終相等，A錯(cuò)誤；A對(duì)B的庫侖力與B對(duì)A的庫侖力是兩物體間的一對(duì)相互作用力，分別作用在兩個(gè)物體上，不是一對(duì)平衡力，B錯(cuò)誤；由題述分析可知，電子秤的示數(shù)等于A、B間的庫侖力大小，由F＝keq\f(q1q2,r2)知，電子秤的示數(shù)與A、B間的距離的二次方成反比，C錯(cuò)誤；用與A相同且不帶電的金屬圓片C與A接觸后移開，則A所帶電荷量是原來所帶電荷量的一半，由F＝keq\f(q1q2,r2)知，電子秤的示數(shù)將減半，D正確。5．(庫侖定律的簡單應(yīng)用)一個(gè)π＋介子由一個(gè)u夸克和一個(gè)反d夸克組成，二者的電荷量分別是eq\f(2,3)e和eq\f(1,3)e。如果將夸克按經(jīng)典帶電粒子處理，兩夸克間的距離約10－15m，元電荷e＝1.6×10－19C，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，則介子中兩個(gè)夸克之間的庫侖力約為()A．5×10－14N B．5×105NC．50N D．5×1020N答案C解析根據(jù)庫侖定律，介子中兩個(gè)夸克之間的庫侖力F＝keq\f(Qq,r2)＝9.0×109×eq\f(\f(2,3)×1.6×10－19×\f(1,3)×1.6×10－19,（10－15）2)N≈50N，故C正確。6.(靜電力的疊加)如圖所示，有三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知：三角形邊長為1cm，B、C電荷量為qB＝qC＝1×10－6C，A電荷量為qA＝－2×10－6C，A所受B、C兩個(gè)電荷的靜電力的合力F的大小和方向?yàn)?)A．180N，沿AB方向B．180eq\r(3)N，沿AC方向C．180N，沿∠BAC的角平分線D．180eq\r(3)N，沿∠BAC的角平分線答案D解析B、C電荷對(duì)A電荷的庫侖力大小相等，為：F＝F1＝F2＝eq\f(k|qA|qB,r2)＝eq\f(9×109×2×10－6×1×10－6,0.012)N＝180N，兩個(gè)靜電力夾角為60°，故合力為：F′＝2Fcos30°＝2×180×eq\f(\r(3),2)N＝180eq\r(3)N，方向沿∠BAC的角平分線，D正確。7.(庫侖定律的應(yīng)用)如圖所示，把質(zhì)量為3g的帶電小球B用絕緣細(xì)繩懸掛，若將電荷量為Q＝－4.0×10－6C的帶電小球A靠近B，當(dāng)兩個(gè)帶電小球在同一高度相距r＝20cm時(shí)，繩與豎直方向成α＝30°角，A、B兩球均靜止。求B球所帶的電荷量q。(取g＝10m/s2)答案－eq\f(\r(3),9)×10－7C解析對(duì)B球受力分析，如圖所示。根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，結(jié)合幾何關(guān)系得到：Tsinα＝F，Tcosα＝mg，解得：F＝mgtanα，根據(jù)庫侖定律，有：F＝keq\f(|Q|·|q|,r2)，解得：|q|＝eq\f(\r(3),9)×10－7C，由于A、B間為排斥作用，故B球帶負(fù)電，即B球所帶的電荷量為q＝－eq\f(\r(3),9)×10－7C。8.(靜電力的平衡問題)如圖所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b可能()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)答案C解析若b球帶正電，則只有當(dāng)b在a的正下方，且?guī)靵龀饬Φ扔赼的重力時(shí)，a不受支持力，這時(shí)才能保持靜止，B、D錯(cuò)誤；若b球帶負(fù)電，則a受到的庫侖引力向下，a必受支持力和重力，畫受力分析圖知，只有b在虛線右側(cè)時(shí)，a球才可能靜止，故C正確，A錯(cuò)誤。9.(靜電力的疊加)如圖所示，帶電荷量分別為qa、qb、qc的小球a、b、c(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，a球所受庫侖力的合力F的方向垂直于a、b的連線，則：(1)a、b間為________，a、c間為________。(均選填“引力”或“斥力”)(2)eq\f(qc,qb)＝________。答案(1)引力斥力(2)2解析(1)由題意可知，a球所受庫侖力的合力F的方向垂直于a、b的連線向下，根據(jù)靜電力的疊加可知，b對(duì)a為向右的引力，c對(duì)a為斜向左下的斥力。(2)設(shè)等邊三角形的邊長為r，由力的合成的平行四邊形定則可知Faccos60°＝Fab，故Fac＝2Fab，又Fac＝keq\f(qaqc,r2)，F(xiàn)ab＝keq\f(qaqb,r2)，聯(lián)立可得eq\f(qc,qb)＝2。10．(帶電體與點(diǎn)電荷間的靜電力)如圖所示，水平面上有一帶電量為Q的均勻帶電圓環(huán)，圓心為O，其中央軸線上距離O點(diǎn)為d的位置處有一帶電量為q的點(diǎn)電荷。若點(diǎn)電荷受到的靜電力為F，則F________keq\f(qQ,d2)(k為靜電力常量)(選填“＞”“＜”或“＝”)。靜電力常量k的單位為________________(用“SI單位制”中的基本單位表示，電荷量的單位可為A·s)。答案＜kg·m3·s－4·A－2解析把均勻帶電圓環(huán)平均分成N小段(N足夠大)，每一小段都可以看成點(diǎn)電荷，則每一小段所帶電荷量為q′＝eq\f(Q,N)，設(shè)每一點(diǎn)電荷q′與點(diǎn)電荷q之間的連線和帶電圓環(huán)中央軸線之間的夾角為θ，如圖所示，由庫侖定律知，q′對(duì)點(diǎn)電荷q的庫侖力大小為F′＝keq\f(qq′,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,cosθ)))\s\up12(2))，根據(jù)對(duì)稱性，點(diǎn)電荷q受到的總庫侖力大小為F＝NF⊥＝NF′cosθ，聯(lián)立得F＝keq\f(qQ,d2)·cos3θ，由于cosθ＜1，所以F＜keq\f(qQ,d2)。由庫侖定律F＝keq\f(q1q2,r2)，可得k＝eq\f(Fr2,q1q2)，用“SI單位制”中的基本單位表示力F的單位是kg·m·s－2，距離r的單位為m，電荷量的單位為A·s，所以靜電力常量k的單位為eq\f(kg·m·s－2·m2,A2·s2)＝kg·m3·s－4·A－2。[名師點(diǎn)撥]計(jì)算帶電體(不能視為點(diǎn)電荷)與點(diǎn)電荷間的靜電力時(shí)，可利用微元法，先將帶電體等分為極多個(gè)電荷量相等的部分，每一部分都可以看成點(diǎn)電荷，然后根據(jù)庫侖定律計(jì)算帶電體各部分與點(diǎn)電荷間的靜電力Fi，最后對(duì)所有Fi進(jìn)行矢量求和即可。11．(靜電力的動(dòng)力學(xué)問題)如圖所示，質(zhì)量均為m、帶等量異種電荷的A、B兩個(gè)小球放在光滑絕緣的固定斜面上，給B球施加沿斜面向上、大小為F＝2mg(g為重力加速度)的拉力，結(jié)果A、B兩球以相同的加速度向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，且兩球保持相對(duì)靜止，兩球間的距離為L，小球大小忽略不計(jì)，斜面的傾角θ＝30°，靜電力常量為k。求：(1)兩球一起向上做加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)A球所帶的電荷量。答案(1)eq\f(1,2)g(2)Leq\r(\f(mg,k))解析(1)兩球一起向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，以兩球整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有F－2mgsinθ＝2ma解得a＝eq\f(1,2)g。(2)設(shè)A球所帶的電荷量為q，對(duì)A球研究，根據(jù)牛頓第二定律有keq\f(q2,L2)－mgsinθ＝ma解得q＝Leq\r(\f(mg,k))。

3．電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1．知道電場(chǎng)是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)。2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及物理意義，知道它的矢量性。3.會(huì)推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。4.知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理，能應(yīng)用該原理進(jìn)行簡單計(jì)算。5.理解電場(chǎng)線的概念、特點(diǎn)，了解常見的電場(chǎng)線的分布，知道什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)。一電場(chǎng)1．概念：電荷在周圍產(chǎn)生的一種eq\x(\s\up1(01))特殊物質(zhì)。場(chǎng)像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量，因而場(chǎng)也是物質(zhì)存在的一種形式。2．性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有eq\x(\s\up1(02))力的作用，電荷間通過eq\x(\s\up1(03))電場(chǎng)發(fā)生相互作用。3．靜電場(chǎng)：eq\x(\s\up1(04))靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。二電場(chǎng)強(qiáng)度1．試探電荷與場(chǎng)源電荷(1)試探電荷：在研究電場(chǎng)的性質(zhì)時(shí)，放入電場(chǎng)中的電荷。為了使它放入后不影響原來要研究的電場(chǎng)，并便于用它來研究電場(chǎng)各點(diǎn)的性質(zhì)，這個(gè)電荷應(yīng)該是eq\x(\s\up1(01))電荷量和eq\x(\s\up1(02))體積都很小的點(diǎn)電荷。(2)場(chǎng)源電荷：eq\x(\s\up1(03))激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷，又叫源電荷。2．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義：eq\x(\s\up1(04))試探電荷在電場(chǎng)中某個(gè)位置所受的靜電力與它的eq\x(\s\up1(05))電荷量之比，反映了電場(chǎng)在這點(diǎn)的性質(zhì)，叫作電場(chǎng)強(qiáng)度。3．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式：E＝eq\x(\s\up1(06))eq\f(F,q)。4．電場(chǎng)強(qiáng)度的單位：eq\x(\s\up1(07))牛每庫，符號(hào)為eq\x(\s\up1(08))N/C。5．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與eq\x(\s\up1(09))正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。三點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1．點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)(1)大小：一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\x(\s\up1(01))keq\f(Q,r2)。如果以電荷量為Q的點(diǎn)電荷為中心作一個(gè)球面，則球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小eq\x(\s\up1(02))相等。(2)方向：當(dāng)Q為正電荷時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向eq\x(\s\up1(03))沿半徑向外；當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向eq\x(\s\up1(04))沿半徑向內(nèi)。2．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的eq\x(\s\up1(05))矢量和。四電場(chǎng)線1．電場(chǎng)線：畫在電場(chǎng)中的一條條有eq\x(\s\up1(01))方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的eq\x(\s\up1(02))電場(chǎng)強(qiáng)度方向。在同一幅圖中可以用電場(chǎng)線的eq\x(\s\up1(03))疏密來比較各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較eq\x(\s\up1(04))密，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較eq\x(\s\up1(05))疏。2．電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于eq\x(\s\up1(06))無限遠(yuǎn)或eq\x(\s\up1(07))負(fù)電荷。(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中eq\x(\s\up1(08))不相交，這是因?yàn)樵陔妶?chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不可能有兩個(gè)eq\x(\s\up1(09))方向。五勻強(qiáng)電場(chǎng)1．定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小eq\x(\s\up1(01))相等、方向eq\x(\s\up1(02))相同的電場(chǎng)。2．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：eq\x(\s\up1(03))間隔相等的平行線。3．勻強(qiáng)電場(chǎng)的實(shí)例：相距很近的一對(duì)帶等量異種電荷的平行金屬板，它們之間的電場(chǎng)除邊緣外，可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng)。1．判一判(1)用正、負(fù)兩種試探電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向時(shí)，由于受力方向相反，則得到同一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)有兩個(gè)方向。()(2)在E＝eq\f(F,q)中場(chǎng)強(qiáng)大小與q無關(guān)，同樣在E＝keq\f(Q,r2)中場(chǎng)強(qiáng)大小與Q也無關(guān)。()(3)公式E＝keq\f(Q,r2)對(duì)于任何靜電場(chǎng)都成立。()(4)場(chǎng)強(qiáng)的疊加滿足平行四邊形定則。()提示：(1)×(2)×(3)×(4)√2．想一想圖中帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn)，那么A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向和大小是否相同？提示：A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，都沿著電場(chǎng)線向右。由于題圖中僅畫出一條電場(chǎng)線，無法確定A、B附近電場(chǎng)線的分布情況，故無法確定A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小。探究1電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲所示，電荷Q和q之間不接觸就有力的作用，法拉第、麥克斯韋是如何解釋這種非接觸力的作用過程的？提示：電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng)，處在電場(chǎng)中的其他電荷受到的作用力就是這個(gè)電場(chǎng)給予的。活動(dòng)2：物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了法拉第“場(chǎng)”的觀點(diǎn)。如圖乙所示，保持場(chǎng)源電荷Q的位置和電荷量不變，試探電荷q在A點(diǎn)時(shí)距離Q比在B點(diǎn)時(shí)近，受到的靜電力也較大；在C、D、E點(diǎn)時(shí)與在A點(diǎn)時(shí)到Q的距離相同，但是受到的力的方向不同，這些說明什么？提示：說明場(chǎng)源電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)在不同的位置強(qiáng)弱和方向不同?；顒?dòng)3：如圖丙所示，保持場(chǎng)源電荷Q的位置和電荷量不變，保持試探電荷的位置和電性不變，使電荷量分別為q1、2q1、3q1，發(fā)現(xiàn)受力大小分別為F1、2F1、3F1，方向不變，這說明什么？提示：說明試探電荷在電場(chǎng)中某個(gè)位置所受的力與試探電荷的電荷量成正比，eq\f(F,q)是一個(gè)定值，可表示此位置電場(chǎng)的強(qiáng)弱?；顒?dòng)4：如圖丁所示，保持場(chǎng)源電荷Q的位置和電荷量不變，試探電荷的電荷量和到場(chǎng)源電荷Q的距離不變，但電性分別為正、負(fù)，發(fā)現(xiàn)受到的力的方向相反，可以得出什么？提示：若規(guī)定正電荷受力方向?yàn)檎较?，考慮電荷的正負(fù)，對(duì)于描述電場(chǎng)的量eq\f(F,q)，則有eq\f(FA,q)＝eq\f(－FA,－q)，即eq\f(F,q)也可表示電場(chǎng)的方向。1．對(duì)電場(chǎng)的理解(1)電荷周圍存在電場(chǎng)，電場(chǎng)是能傳遞電荷間相互作用力的一種客觀存在的特殊物質(zhì)。(2)電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷存在著作用力。2．對(duì)公式E＝eq\f(F,q)的理解公式E＝eq\f(F,q)適用于任何電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可以由該式計(jì)算，但某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度只由電場(chǎng)本身決定。3．對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解(1)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)具有力的性質(zhì)。(2)唯一性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入試探電荷的電性、試探電荷的電荷量多少均無關(guān)。電場(chǎng)中不同的位置，電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。(3)矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反。例1如圖，電荷量為Q的絕緣體產(chǎn)生的電場(chǎng)中有一A點(diǎn)，現(xiàn)在在A點(diǎn)放上一電荷量為q＝＋2×10－8C的試探電荷，它受到的靜電力為7.2×10－5N，方向水平向左，則：(1)電荷Q在A點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝____________，方向________。(2)若在A點(diǎn)換上另一電荷量為q′＝－4×10－8C的試探電荷，此時(shí)電荷Q在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為____________。該試探電荷受到的靜電力大小為____________，方向________。[實(shí)踐探究](1)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是什么？提示：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式是E＝eq\f(F,q)。(2)空間中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷有關(guān)嗎？提示：E與試探電荷無關(guān)(E不變)。(3)靜電力如何計(jì)算？提示：靜電力可由F＝qE求得。[規(guī)范解答](1)場(chǎng)源電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E＝eq\f(F,q)＝eq\f(7.2×10－5,2×10－8)N/C＝3.6×103N/C，方向與正試探電荷受到的靜電力方向相同，即水平向左。(2)試探電荷的電荷量為q′＝－4×10－8C時(shí)，A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變，即大小仍為E＝3.6×103N/C。試探電荷受到的靜電力大小為F′＝|q′|E＝1.44×10－4N，試探電荷帶負(fù)電，故受到的靜電力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即水平向右。[答案](1)3.6×103N/C水平向左(2)3.6×103N/C1.44×10－4N水平向右規(guī)律點(diǎn)撥對(duì)靜電力的理解(1)電荷處在電場(chǎng)中一定受到靜電力的作用。(2)靜電力的大小由E與q共同決定(F＝qE)。(3)正電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同，負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反。[變式訓(xùn)練1]在電荷量為＋Q的金屬球的電場(chǎng)中，為測(cè)量球附近A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E，現(xiàn)在該點(diǎn)放置一電荷量為＋eq\f(Q,2)的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷受力為F，則A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A．E＝eq\f(F,Q) B．E＝eq\f(2F,Q)C．E>eq\f(2F,Q) D．E<eq\f(2F,Q)答案C解析與金屬球所帶電荷量相比，點(diǎn)電荷電荷量較大，且距金屬球較近，根據(jù)異種電荷相互吸引可知，在A點(diǎn)放置一電荷量為＋eq\f(Q,2)的點(diǎn)電荷，會(huì)使得金屬球上的自由電子向靠近點(diǎn)電荷的方向移動(dòng)，從而導(dǎo)致金屬球上的電荷重新分布，穩(wěn)定后，A點(diǎn)處點(diǎn)電荷實(shí)際所受靜電力F小于金屬球上的自由電子未移動(dòng)前的靜電力F0，即F<F0，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝eq\f(F0,\f(Q,2))＝eq\f(2F0,Q)>eq\f(2F,Q)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。[名師點(diǎn)撥]測(cè)量電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，必須用體積很小、電荷量很小的點(diǎn)電荷——試探電荷。若點(diǎn)電荷電荷量較大，則可能明顯改變場(chǎng)源電荷的分布，從而改變場(chǎng)源電荷的電場(chǎng)。探究2點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：如圖甲，請(qǐng)根據(jù)前面學(xué)過的物理規(guī)律，求距離點(diǎn)電荷Q為r的P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，需指出其方向。提示：根據(jù)庫侖定律可知，帶正電的試探電荷q受到點(diǎn)電荷Q的庫侖力F＝keq\f(Qq,r2)，若Q為正電荷，則F從Q指向P，若Q為負(fù)電荷，則F從P指向Q；根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，可知距離點(diǎn)電荷Q為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)，聯(lián)立可得E＝keq\f(Q,r2)，若Q為正電荷，則E從Q指向P，若Q為負(fù)電荷，則E從P指向Q?；顒?dòng)2：如圖乙所示，我們知道，兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力的矢量和。由此可以推知什么？提示：如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。圖乙中P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度如圖所示：1．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。篍＝eq\f(kQ,r2)。注意：r→0時(shí)，帶電體不能看成點(diǎn)電荷，E不是無窮大。(2)方向：如果場(chǎng)源點(diǎn)電荷Q是正電荷，某點(diǎn)E的方向就是由Q指向該點(diǎn)即背離Q；如果場(chǎng)源點(diǎn)電荷Q是負(fù)電荷，某點(diǎn)E的方向就是由該點(diǎn)指向Q。2．公式E＝eq\f(F,q)與E＝keq\f(Q,r2)的區(qū)別區(qū)別公式物理含義引入過程適用范圍E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式F∝q，但E與F、q無關(guān)，E是反映某點(diǎn)處電場(chǎng)的性質(zhì)的物理量適用于一切電場(chǎng)E＝keq\f(Q,r2)是真空中靜止點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式由E＝eq\f(F,q)和庫侖定律導(dǎo)出，E由Q、r決定真空中靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)3.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加(1)有多個(gè)場(chǎng)源電荷時(shí)，各場(chǎng)源點(diǎn)電荷在某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度均可用E＝keq\f(Q,r2)來求得。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，故電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，即該處的電場(chǎng)強(qiáng)度可以用平行四邊形定則求得。一個(gè)結(jié)論：一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體(或球殼)在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)相同，即E＝keq\f(Q,r2)，式中的r是球心到該點(diǎn)的距離(r>R)，Q為整個(gè)球體(或球殼)所帶的電荷量。例2如圖所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝＋3.0×10－8C和Q2＝－3.0×10－8C，它們相距r＝0.1m。A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離均為r。求電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。[實(shí)踐探究](1)正、負(fù)點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度方向是什么樣的？提示：正點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度方向在電荷與點(diǎn)的連線上，方向向外(背離點(diǎn)電荷)；負(fù)點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度方向在電荷與點(diǎn)的連線上，指向負(fù)電荷(向里)。(2)如何求多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度？提示：用電場(chǎng)強(qiáng)度疊加的方法，將各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行矢量合成。[規(guī)范解答]Q1、Q2和A點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形。設(shè)真空中點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場(chǎng)在A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2，它們大小相等，方向如圖所示。E1和E2進(jìn)行矢量合成，故合場(chǎng)強(qiáng)E的方向與Q1和Q2的連線平行，并指向負(fù)電荷一側(cè)。合場(chǎng)強(qiáng)的大小為E＝E1cos60°＋E2cos60°＝2E1cos60°，即E＝E1＝E2＝keq\f(Q1,r2)＝2.7×104N/C。[答案]場(chǎng)強(qiáng)大小為2.7×104N/C，方向與兩點(diǎn)電荷的連線平行并指向負(fù)電荷一側(cè)規(guī)律點(diǎn)撥(1)用E＝keq\f(Q,r2)求解E時(shí)，應(yīng)注意Q代入電荷量的絕對(duì)值，方向由場(chǎng)源電荷Q的電性確定。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加用矢量運(yùn)算法則進(jìn)行。[變式訓(xùn)練2]如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°。電荷量相等、符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移到P點(diǎn)，則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小變?yōu)镋2，則E1與E2之比為()A．1∶2 B．2∶1C．2∶eq\r(3) D．4∶eq\r(3)答案B解析設(shè)半圓弧的半徑為r，M、N兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電荷量分別為Q和－Q，M、N兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E＝keq\f(Q,r2)，方向均從M指向N，則O點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1＝keq\f(Q,r2)＋keq\f(Q,r2)＝2keq\f(Q,r2)。當(dāng)N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移到P點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度如圖所示，合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2＝keq\f(Q,r2)，則E1∶E2＝2∶1。同理，當(dāng)M、N兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電荷量分別為－Q和Q時(shí)，也可得到相同結(jié)論。故B正確。探究3電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理作出等量正、負(fù)點(diǎn)電荷間幾個(gè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度如圖甲，其強(qiáng)弱、方向有什么特點(diǎn)？提示：越靠近兩個(gè)點(diǎn)電荷，電場(chǎng)越強(qiáng)；越靠近負(fù)電荷，電場(chǎng)方向越向負(fù)電荷偏折。活動(dòng)2：根據(jù)上述活動(dòng)，結(jié)合圖乙，想一想如何能形象地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？提示：由圖乙可知，頭發(fā)屑的分布曲線的切線正好沿電場(chǎng)方向，曲線越密處電場(chǎng)越強(qiáng)，所以可以用這樣的曲線形象地描述電場(chǎng)。1．對(duì)電場(chǎng)線的理解電場(chǎng)線是人為假想的，實(shí)際上并不存在。2．常見電場(chǎng)線的對(duì)比類型圖形特點(diǎn)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密集，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)；(2)若以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)處，電場(chǎng)線方向從正電荷指向負(fù)電荷，中點(diǎn)O場(chǎng)強(qiáng)最小，但不為零，越靠近點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)；(2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場(chǎng)線的方向均相同，即場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(線)垂直；(3)沿中垂面(線)從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)逐漸減弱等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)兩點(diǎn)電荷連線上，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿連線指向O(等量正點(diǎn)電荷)或遠(yuǎn)離O(等量負(fù)點(diǎn)電荷)，中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零，此處無電場(chǎng)線，越靠近點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)；(2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿中垂面(線)遠(yuǎn)離O(等量正點(diǎn)電荷)或指向O(等量負(fù)點(diǎn)電荷)；(3)在中垂面(線)上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，場(chǎng)強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)鮿驈?qiáng)電場(chǎng)(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行直線；(2)帶等量異種電荷的平行板間的電場(chǎng)除邊緣部分外，電場(chǎng)線是間隔相等的平行直線，說明場(chǎng)強(qiáng)的大小、方