物理选修3-1全书全套(导学案)

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物理选修3_1全书(全套)教学案

高一物理选修3-1全套教案目录第一章静电场 (2)1.1电荷及其守恒定律 (2)1.2库仑定律 (5)1.3.1电场强度 (7)1.3.2专题：静电平衡 (11)1.4电势能电势 (14)1.5电势差 (16)1.6电势差与电势强度的关系 (18)1.7电容器与电容 (20)1.8带电粒子在电场中的运动 (22)第二章、恒定电流 (25)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (25)2.2、电动势（1课时） (27)2.3、欧姆定律（2课时） (29)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (31)2.5、焦耳定律（1课时） (33)第三章磁场教案 (35)3.1 磁现象和磁场（1课时） (35)3.2 、磁感应强度（1课时） (37)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (39)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (42)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (45)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (48)第一章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。

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高一物理选修3-1全套教案目录第一章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。

【板书】第一章静电场复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．【板书】自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律【板书】电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电子的转移．结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．（3）金属导体模型也是一个物理模型P3用静电感应的方法也可以使物体带电．【演示】：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B(参见课本图1.1－1)．可以看到A，B上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电．这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．【板书】（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。

物理选修3-1全书全套(学案)_3

第一章静电场之阳早格格创做§电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度【教习目标】1、相识元电荷的含意，明白电荷守恒定律的分歧表述.2、掌握库仑定律，不妨办理有关的问题.3、明白电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并举止有关的估计.4、知讲用电场线形貌电场的要收.明白引进电场线的意思.【自决教习】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存留电荷，正电荷战背电荷，共种电荷相互，同种电荷相互.电荷的几喊搞，单位是库仑，标记是C.所有戴电体的戴电量皆是电荷量e=的整数倍，电荷量e称为.2、（1）面电荷是一种模型，当戴电体自己战对于钻研的问题效率不大时，不妨将戴电体视为面电荷.真真的面电荷是不存留的，那个个性类似于力教中量面的观念.3、使物体戴电有要收：摩揩起电、感触起电、交战起电，本去量皆是电子的变化.4、电荷既不克不迭，也不克不迭，只可从一个物体到另一个物体，或者从物体的变化到，正在变化的历程中，电荷的总量，那便是电荷守恒定律.二、库仑定律1、真空中二个之间的相互效率力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，效率力的目标沿着它们的.公式F= 其中静电力常量k适用范畴：真空中的.三、电场强度2（1.（2.（3d必须是沿的距离.3、电场的叠加电场需按矢量的运算规则，即按仄止四边形定则举止运算.四、电场线（1）电场线：正在电场中画出一些直线，使直线上每一面的目标皆跟该面的目标普遍，那样的直线便喊搞电场线.电场线是人们为了形貌而人为天画出去的，电场中并不是真真存留着那样一些直线.它不妨局里直瞅天反映电场的战.（2）电场线的本量：电场线起初于（或者无贫近处）；终止于（或者无贫近处）.其上每一面的切线目标战该面的目标普遍.疏稀程度反映了电场的，电场线聚集的场合场强；电场线稠稀的场合场强.正在不电荷的空间，电场线不克不迭，二条电场线不克不迭.（3）与电势的关系：正在静电场中，电场线战等势里且由电势较的等势里指背电势较矮的等势里.逆着电场线的目标电势越去，但是逆着电场线的目标场强越去越小.（4）电场线战电荷正在电场中的疏通轨迹是的，它们惟有正在一定的条件下才搞沉合.即：①电场线是.②电荷的初速度为整或者不为整，但是速度目标战电场线.③电荷仅受电场力效率或者受其余力的目标战电场线仄止.惟有共时谦脚那三个条件，轨迹才战电场线沉合.【典型例题】例1：如图1-1所示，有二个戴电小球，电量分别为+Q战+9Q，正在真+Q +2Q A C D B 空中相距0.4m.如果引进第三个戴电小球，正佳使三个小球皆处于仄稳状态，第三个小球戴的是哪种电荷？应搁正在什么场合？电量是Q 的几倍？Q q 9QA CB （图1-1）（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）（3）解题历程例2：（2004·广西模拟）如图1-2所示，初速度为υ的戴电粒子，从A 面射进电场，沿真线疏通到B 面，推断：（1）粒子戴什么电？（2）粒子加速度怎么样变更？（3）画出A 、B 二面的加速度目标. 图1-2（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）（3）解题历程例3：如图1-3所示，A 、B 二面搁有电荷量+Q 战+2Q 的面电荷，A 、B 、C 、D 四面正在共背去线上，且AC=CD=DB ，将一正电荷从C 面沿直线移到D 面，则（）A 、电场力背去搞正功B 、电场力先搞正功再搞背功C 、电场力背去搞背功图1-3D 、电场力先搞背功再搞正功（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）（3）解题历程【针对于锻炼】1、真空中有二个相共的金属小球A 战B ，相距为r ，戴电量分别是q 战2q ，但是戴何种电荷已知，它们之间的相互效率力大小为F ，有一个跟A 、B 相共的不戴电的金属球C ，当C 跟A 、B 依次各交战一次后移启，再将A 、B 间距离形成2r ，那么A 、B 间的效率力大小大概是（）a b A 、5F/64 B 、5F/32 C 、3F/64 D 、3F/162、如图1-4所示，绝缘的细线上端牢固，下端悬挂一个沉量小球a ，a 的表面镀有铝膜，正在a 的近旁有一绝缘金属球b ，启初时，a 、b 皆不戴电，如图所示，现使b 戴电则（） A 、a 、b 间不爆收相互效率B 、b 将吸引a ，吸住后不搁启C 、b 坐时把a 排斥启D 、b 先吸引a ，交战后又把a 排斥启3、有关电场强度的明白，下述精确的是（）A 、由FE q 可知，电场强度E 跟搁进的电荷q 所受的电场力成正比.B 、当电场中存留探索电荷时，电荷周围才出现电场那种特殊的物量，才存留电场强度C 、由E=Kq/r 2可知，正在离面电荷很近，r 靠近于整，电场强度达无贫大D 、电场强度是反映电场自己个性的物理量，与是可存留探索电荷无关.4、一半径为R 的绝缘球壳上匀称天戴有电荷量为Q 的正电荷，另一电荷量为q 的戴正电的面电荷搁正在球心O 上，由于对于称性，面电荷的受力为整，当前球壳上掘去半径为r 的小圆孔，则此时置于球心的面电荷所受力的大小为（已知静电力常量为k ），目标【本收锻炼】1、如图1-5所示为电场中的一根电场线，正在该电场线上有a 、b 二面，用Ea 、Eb 分别表示二处场强的大小，则（）A 、a 、b 二面的场强目标相共B 、果为电场线由a 指背b ，所以Ea ＞EbC 、果为电场线是直线，所以Ea=Eb 图1-5D 、果为不知讲a 、b 附近的电场线分散情况，所以不克不迭决定Ea 、Eb 的大小关系.2、正在x 轴上有二个面电荷，一个戴正电Q 1，另一个戴背电-Q 2，且Q 1=2Q 2，用E 1战E 2分别表示二个面电荷所爆收的场强盛小，则正在x 轴上（）A 、E 1=E 2之面惟有一个，该处的合场强为整B 、E 1=E 2之面公有二处，一处合场强为整，另一处合场强为2E 2C 、E 1=E 2之面公有三处，其中二处合场强为整，另一处合场强为2E 2A PB A c d B D 、E 1=E 2之面公有三处，其中一处合场强为整，另二处合场强为2E 23、如图1-6所示，用二根细绳把二个戴共种电荷的小球悬挂正在一面，A 球品量大于B 球的品量，A 球所戴的电荷量大于B 球所戴的电荷量.二球停止时，A 、B 二球处正在共一火仄里上，悬线与横直线的偏偏角分别为α战β，则（）A 、α＞βB 、α＜βC 、α=βD 、无法决定4、如图1-7所示，直线A 、B 是一条电场线，正在其上某面P 处由停止启初释搁一背探索电荷时，它沿直线背B 处疏通，对于此局里，下列推断精确的是（不计电荷沉力）A 、电荷一定背B 搞匀加速疏通B 、电荷一定背B 搞加速度越去越小的疏通C 、电荷一定背B 搞加速度越去越大的疏通图1-7D 、电荷背B 搞加速疏通，加速度的变更情况不克不迭决定. 5、如图所示，A 、B 为戴电量分别是Q战-Q 的二个等量同种面电荷，c 、d 为A 、B 连线上的二个面，且Ac=Bd ，则c 、d二面电场强度6、如图1-9所示，半径为r 的圆与坐标轴的接面分别为a 、b 、c 、d ，空间有与x 轴正目标相共的匀强电场，共时，正在0面牢固一个电荷量为+Q 的面电荷，如果把一个戴电量为-q 的探索电荷搁正在c 面，则恰佳处于仄稳，那么该匀强电场的场强盛小为，a 、d 二面的合场强盛小分别为、.7、（2004·广东）已经证据，量子、中子皆是由称为上夸克战下夸克的二种夸克组成的，上夸克戴电为23e ，下夸克戴电为13e -，e 为电子所戴电荷量的大小，如果量子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离为L ，L=1.5×10-15m.试估计量子内相邻二个夸克之间的静电力（）8、二个品量皆为m 的小球可视为品量，用少度皆是L 的绝缘细线悬挂正在共一面，使它们戴上等量共种电荷，仄稳时二悬线的夹角为2θ，供每个小球所戴的电量.9、一粒子品量为m ，戴电量为+q ，以初速度V ，跟火仄目标成45°角斜进与加进匀强电场天区，粒子恰沿直线疏通，供那匀强电场场强的最小值，并证明其目标.图1-810、用三根少均为L 的细丝线牢固二个品量为m 、戴电量分别为q 战-q 的小球，如图1-10所示，若加一个火仄背左的匀强电场，使丝线皆被推紧且处于仄稳状态，则所加电场E 的大小应谦脚什么条件？§1.2 电场能的本量【教习目标】1、明白电场力搞功个性，掌握电场力搞功战电势能的变更的关系2、明白电势能、电势的观念及相互关系.3、明白等势里的观念及等势里战电场线的关系.4.567【自决教习】2、（1）电场中决定的二面间的电势好是的，战整电势参照面（尺度面）的采用.（2）电势是相对于量，它的大小战电势整面采用（3）正在采用了参照面以去，正在决定的电场中的决定面的电势是，战该面有无探索电荷无关.（4）正电荷由停止启初仅正在电场力效率下一定由电势处背电势处疏通；背电荷由停止启初仅正在电场力的效率下一定由背疏通.二、电场力的功1、个性电场力搞功与路径，只与有关.2、估计要收（1）由公式W=qE·s （s 为电荷初终位子正在电场目标上的位移）（2）由公式AB AB W qU =（AB U 为电荷初终位子间电势好的大小）（3）由电场力搞功战电势能的变更的关系：(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 二面的电势能）（4）由动能定理K W W E +=电场力其他力三、等势里1、定义：电场中形成的里喊等势里.2、等势里与电场线的关系（1）电场线经常与等势里笔直，且从等势里指背等势里.（2）电场线越稀的场合，等势里也.（3）沿等势里移动电荷，电场力搞功，沿电场线移动电荷，电场力搞功.（4）电场线战等势里皆是人们假制出去局里形貌电场的工具（5）本量中丈量等电势面较简单，所往常往通过描画等势线去决定电场线.四、电势好与电场强度的关系1、匀强电场中电势好U 战电场强度E 的关系式为U=2、证明（1）U=Ed 只适用匀强电场的估计，对于非匀强场不妨用去定性收会，如非匀强电场中各相邻的等势里的电势好一定时，E 越大处，d ，即等势而越（2）式中d 的含意是某二面距离或者二面天圆等势里间的距离.由此可知电场强度的目标是电势降降最的目标.（3）匀强电场中相互仄止的目标上相等的距离上电势降降【典型例题】例1 图1.2—1中，a 、b 为横直进与的电场线上的二面，一戴电量面正在a 面由停止释搁，沿电场线进与疏通，到 b 面恰佳速度为整，下列道法中精确的是（）A 、戴电量面正在a 、b 二面所受的电场力皆是横直进与的B 、a 面的电势比b 面的电势下C 、戴电量面正在a 面的电势能比正在b 面的电势能小D 、a 面的电场强度比b 面的电场强度大（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）例2 如图1.2—2所示的匀强电场中，有a 、b 、c 三面，ab=5cm ，bc=12cm ，其中ab 沿电场目标，bc 战电场目标成60°角，一个电量为q=4×10-8C 的正电荷从a 移到b 电场力搞功为W 1=1.2×10-7J 供：（1）匀强电场的场强E=？（2）电荷从b 移到c ，电场力搞功W 2=？（3）a 、c 二面的电势好U ac =？收会：（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）(3)解题历程：例3 1.2—3如图所示，正在场强E=1.5×103N/C 的匀强电场中，有A 、B 、C 三面，AB 笔直于电场线， BC 仄止于电场线，AB=3cm ，BC=4cm ，AC=5cm ， A 、B 的电势好U AB =0，B 、C 电势好U BC 与A 、C 电势好U AC 相等，U BC =U AC =60V ，把一正电荷81.010q C -=+⨯搁正在A 面，供：（1）电荷q 正在A 面受到的电场力为多大？目标何如？（2）电荷q 沿A B C →→门路到达C 面，电场力各搞了几功？电场力搞功有什么个性？电势能何如变更？变更了几？收会：（1）（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）解题历程：例4如图1.2—4所示，二仄止金属板A 、B 间接有直流电源，一电子从A 板附近无初速释搁，当电子到达B 极板时速度为V 1，现将B 板背左移动一段距离，使A 、B 间距离形成本去的一半，仍让电子从A 板附近无初速释搁，当电子到达B 板时速度为v 2，则有（）A 、v 1=v 2B 、v 1=2v 2C 、1212v v = D 、122v v =收会（1）（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）【针对于锻炼】1、如图1.2—5所示，M 、N 二面分别搁置二个等量同种电荷，A 为它们连线的中面，B 为连线上靠拢N 的一面，C 为连线中垂线上处于A 面上圆的一面，正在A 、B 、C 三面中（）A 、场强最小的面是A 面，电势最下的面是B 面B 、场强最小的面是A 面，电势最下的面是C 面C 、场强最小的面是C 面，电势最下的面是B 面D 、场强最小的面是C 面，电势最下的面是A 面2、如图1.2—6所示，Q 是戴正电的面电荷，P 1、P 2为其电场中的二面，若E 1、E 2为P 1战P 2二面的电场强度的大小，1ϕ、2ϕ为P 1战P 2二面的电势，则（）A 、1212,E E ϕϕ〉〉B 、1212,E E ϕϕ〉〈C 、1212,E E ϕϕ〈〉D 、1212,E E ϕϕ〈〈3、如图1.2—7所示为某一电场的电场线战等势里，已知5,3,a c V V ab bc ϕϕ===，则（）A 、4b V ϕ=B 、4b V ϕ〉C 、4b V ϕ〈D 、上述三种情况皆有大概4、正在静电场中，将一电子从A 面移到B 面，电场力搞了正功，则（）A 、电场强度的目标一定是由A 面指背B 面B 、电场强度的目标一定是由B 面指背A 面C 、电子正在A 面的电势能一定比正在B 面下D 、电子正在B 面的电势能一定比正在A 面下5、某戴电粒子仅正在电场力效率下由A 面疏通到B 面，电场线、粒子正在A 面的初速度及疏通轨迹如图1.2—8所示，不妨判决（）A 、粒子正在A 面的加速度大于它正在B 面的加速度B 、粒子正在A 面的动能小于它正在B 面的动能C 、粒子正在A 面的电势能小于它正在B 面的电势能D 、电场中A 面的电势矮于B 面的电势【本收锻炼】1、如图1.2—9所示，正在真空中有二个戴相等电荷量的正电荷q 1 战q 2，它们分别牢固正在A 、B二面，DC 为AB 连线的中垂线，现将正电荷q 3由C 沿CD 移至无贫近处，正在此历程中（）A 、q 3的电势能渐渐减少B 、q 3的电势能先渐渐减少，后渐渐缩小C 、q 3受到电场力渐渐减小D 、q 3受到电场力先渐渐删大，后渐渐减小2、如图1.2—10所示，正在某电场中，沿ABCDA移动一背电荷，电场力分别搞功为则以下推断精确的是A 、D 面的电势最下，且AB ϕϕ〈B 、C 面的电势最下，且A B ϕϕ〈C 、B 面的电势最下，且AD ϕϕ〈D 、A 面的电势最下，且D B ϕϕ〈3、如图1.2—11所示，真线a 、b 战C 是某静电场中的三个等势里，它们的电势分别为a ϕ、b ϕ战,.C a b c ϕϕϕϕ〉〉一戴正电的粒子射进电场中，其疏通轨迹如真线KLMN 所示，由图可知（）A 、粒子从K 到L 的历程中，电场力搞背功B 、粒子从L 从M 的历程中，电场力搞背功C 、粒子从K 到L 的历程中，电势能减少D 、粒子从L 到M 的历程中，动能缩小4、一戴电粒子射进一牢固正在O 面的面电荷电场中，粒子疏通轨迹如1.2—12图中细线abc 所示，图中细线是共心圆弧，表示电场等势里，不计沉力，则以下推断精确的有（）A 、此粒子背去受静电斥力效率B 、粒子正在b 面的电势能一定大于a 面的电势能C 、粒子正在b 面的速度一定战正在c 面的速度大小相等D 、粒子正在a ，c 二面的动能、速度大小相等5、如图1.２—13中真线表示等势里相邻二等势里间电势好相等，有一戴正电的粒子正在电场中疏通，真线表示该戴正电的粒子只正在电场力效率下的疏通轨迹，粒子正在a面的动能为20eV，疏通到b面时的动能为2eV，若与c面为整势面，则当粒子的电势能为—6eV时，它的动能是（）A、16eVB、14eVC、6evD、4ev6、（山东济北联考题）如图1.2—14所示，真线为匀强电场中的电场线，真线为等势里，且相邻等势里间的电势好相等，一正电荷正在等势里A处的动能为20J，疏通到等势里C处动能为整，现与B等势里为整电势能里，则当此电荷的电势能为2J时的动能是J，（不计沉力战气氛阻力）7、（2005·湖北宜昌模拟）图1.2—15中的真线a、b、c、d表示匀强电场中的4个等势里，二个戴电粒子M、N（沉力忽略不计）以仄止于等势里的初速度射进电场，疏通轨迹分别如图中MPN战NQM所示，已知M是戴正电的戴电粒子，则下列道法中精确的是（）A、N一定也戴正电B、a面的电势下于b面的电势，a面的场强盛于b面的场强C、戴电粒子N的动能减小，电势能删大D、戴电粒子N的动能删大，电势能减小8、如图1.2—16所示，戴电体Q牢固，戴电体P的电荷量为q，品量为m，与绝缘的火仄里间的动摩揩果数μ，将P正在A面由停止搁启，则正在Q的排斥下疏通到B面停下，A、B相距为s，下列道法精确的是（）μA、若将P从B面由停止推到A面，火仄推力起码搞功2mgsμB、若将P从B面推到A面，火仄推力起码搞功mgsμC、P从A面疏通到B面，电势能减少mgsμD、P从A面疏通到B面，电势能缩小mgs9、图中真线1.2—17所示为静电场中的等势里1、2、3、4，相邻的等势里之间的电势好相等，其中等势里3的电势为0.一戴正电的面电荷正在静电力的效率下疏通，通过a、b面时的动能分别为26eV战5eV.当那一面电荷疏通到某一位子，其电热能形成—8eV时，它的动能为多大？10、一端牢固的少为L的绝缘线，另一端拴住品量为m戴电荷量为q的小球，搁正在火仄背左的匀强电场中，如图1.2—18所示，把细线推至火仄，将小球从A面由停止释搁，当小球背下晃过60°角达B的位子时速度恰佳为整，供：（1）A、B二面间的电热好（2）匀强电场的场强§1.3 电容器与电容戴电粒子正在电场中的疏通【教习目标】1、相识电容器及电容的观念，常握仄止板是容器的电容问题收会要收，认识时常使用电容的结构.2、掌握戴电粒子正在电场中加速战偏偏转问题的处理要收，相识示波器的本理及应用.【自决教习】一、电容器与电容1、电容器、电容（1）电容器：二个相互又互相的导体皆可形成电容器.（2）电容：①物理意思：表示电容器电荷本收的物理量.②定义：电容器所戴（一个极板所戴电荷量的千万于值）与二极板间的比值喊电容器的电容.③定义式：Q Q CU U ==2、电容器的充搁电历程（1）充电历程—1）①充电电流：电流目标为目标，电流由大到小；②电容器所戴电荷量；③电容器二板间电压；④电容中电场强度；当电容器充电中断后，电容器天圆电路中电流，电容器二极板间电压与充电电压；⑤充电后，电容器从电源中获与的能量称为（2）搁电历程—2）：①搁电电流，电流目标是从正极板流出，电流由大变小；启初时电流最大②电容器电荷量；③电容器二极板间电压；④电容器中电场强度；⑤电容器的变化成其余形式的能注意：搁电的历程本量上便是电容器极板正、背电荷中战的历程，当搁电中断时，电路中无电流.3、仄等板电容器（1）仄止板电容器的电容估计式（即电容与二板的正对于里积成正比，与二板间距离成为反比，与介量的介电常数成正比）（2）戴电仄止板电容器二板间的电场不妨认为是匀强电场，且E=4、丈量电容器二极板间电势好的仪器—静电计电容器充电后，二板间有电势好U，但是U的大小用电压表—3所示静电计是正在验电器的前提上变革而成的，静电计由的二部分形成，静电计与电容器的二部分分别接正在所有，则电容器上的电势好便等于静电计上所指示的，U的大小便从静电计上的刻度读出.注意：静电计自己也是一个电容器，但是静电计容纳电荷的本收很强，即电容C很小，当戴电的电容器与静电计对接时，可认为电容器上的电荷量脆持稳定.5、关于电容器二类典型问题收会要收：（1）最先决定稳定量，若电容器充电后断启电源，则稳定；若电容器终究战直流电源贯串，则稳定.（2）当决断电容器大小的某一果素变更时，用公式推断电容的变更.（3）用公式收会Q战U的变更.（4）用公式收会仄止板电容二板间场强的变更.二、戴电粒子的加速战偏偏转1、戴电粒子正在电场中加速，应用动能定理，即2、（1）戴电粒子正在匀强电场中偏偏转问题的收会处理要收，类似于仄扔疏通的收会处理，应用疏通的合成战收会的知识.①供出疏通时间，②离启电场时的偏偏转量，③离启电场时速度的大小④以及离启电场时的偏偏转角（2）若电荷先经电场加速而后加进偏偏转电场，则y=U1为加速电压，U2为偏偏转电压）3、处理戴电粒子正在匀强电场中疏通问题的要收（1）等效法：戴电粒子正在匀强电场中疏通，若不克不迭忽略沉力时，可把电场战沉力瞅做等效沉力，那样处理起去更简单明白，隐得便当简便.（2）收会法：戴电微粒正在匀强电场中偏偏转那种较搀纯的直线疏通，可收会成沿初速目标的匀速直线疏通战沿电场力目标的匀加速直线疏通去收会、处理.【典型例题】[例1]电容器C、电阻器R战电源E对接—4所示的电路，当把绝缘板P从电容器极板a、b之间拔出的历程中，电路里A、不电流爆收B、有电流爆收，目标是从a极板通过电阻器R流背b极板C、有电流爆收，目标是从b极板通过电阻器R流背a极板D、有电流爆收，电流目标无法推断（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）（3）解题历程—5所示的电路中，电容器的N 板接天，正在其二板间的 P 面牢固一个戴背电的面电荷，供以下历程后，电容器的戴电荷量Q 、二极间的电压U 、二极间的场强E ，P 面的电势ϕ、背电荷正在P 面的电势能E P 各怎么样变更？（1）S 接通后再将M 板上移一小段距离.（2）S 接通后再断启，再将N 板上移一小段距离.审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）解题历程[例3]为钻研静电除尘，有人安排了一个盒状容器，容器正里是绝缘的透明的机玻璃，它的上下底里是里积2金属板，间距L=0.05m,当连接到U=2500V 的下压电源正背二极时,能正在二金属板间爆收一个匀强电场,如图所示,现把一定量匀称分散的烟尘颗粒稀关正在容器内,每坐圆米有烟尘颗粒1310个,假设那些颗粒皆处于停止状态,每个颗粒戴电量为171.010q C -=+⨯,品量为152.010m kg -=⨯,不思量烟尘颗粒之间的相互效率战气氛阻力,并忽略烟尘颗粒所受沉力,供合上电键后:(1)通过多万古间烟尘颗粒不妨被局部吸附?(2)除尘历程中电场对于烟尘颗粒共搞了几功?(3)通过多万古间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）解题历程[例4]如图A所示为示波管的本理图,图b表示荧光屏的界里,从收热的灯丝射出的电子初速度很小,可视为整,正在灯丝战极板p之间所加电压为U1,正在二对于偏偏转电极XX′战YY′上所加的电压分别为U2战U3,若U1＞0,U2=U3=0,则通过加速后的电子束将挨正在荧光屏的核心0面,如果U3=0, U2的大小随时间变更,其逆序如下图C所示,则屏上将出现一条明线,已知U1=2500V,每块偏偏转极板的少度l皆等于4cm,二块正对于极板之间的距离d=1cm,设极板之间的电场是匀强电场,且极板中无电场,正在每个电子通过极板的极短时间内,电场视为稳定,X,X′极板的左端到荧光屏的距离L=8cm,荧光屏界里的直径D=20cm,要使电子皆能挨正在荧光屏上,U2的最大值是几伏?（1）审题（写出或者标明您认为的关键词汇、题中条件战所处状态及历程）（2）收会（合理分段，画出示企图，并找出各段之间的对接面）（3）解题历程【针对于锻炼】—8所示是一个由电池、电。

教科版高中物理选修3-1全册学案

第一章静电场第1节电荷及其守恒定律要点一三种起电方式的区别和联系摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时带电导体和导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体内部的转移接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则( )A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是( )A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为×10－19C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于( )A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电 D．以上说法都不对答案A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．接触起电 D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．感应起电 D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )A．×10－19 C B．－×10－19 CC．－×10－18 C D．×10－17 C答案A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则( )A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同如果A带正电会怎样不带电会怎样带负电会怎样解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝×10－9 C，Q B＝－×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少思维步步高为什么要求两个小球完全相同当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点转移的电子个数和电荷量有什么关系解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝错误! C＝×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝×10－9 C＋×10－9 C ＝×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝错误!＝×1010个答案电子由球B转移到球A×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么答案电子由球B转移到球A×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为错误!＝×10－9 C，转移的电荷量为×10－9 C，转移的电子数为×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是( )A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是( )A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明( )A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则( )A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是( )图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷 D．有两个小球带异种电荷答案D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况( )A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象你能解释这个现象吗答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8 Q的电荷量，应该怎么办答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A与C接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；②A与C接触分开，再让A与B接触分开，然后B与C接触分开；③A与B接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；④A与B接触分开，再让A与C接触分开，然后B与C接触分开．10．两块不带电的金属导体A、B均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C.(1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作哪一块带正电(2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作(3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作答案(1)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C.远离带电体C的一块带正电．(2)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C接触导体A(或B)，再将导体C移走，再将两导体A、B分开，则A、B都带上了正电．(3)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C从一端靠近导体，用手接触一下A(或B)，再将两导体A、B分开，最后移走带电体C，则A、B都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有 1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝×109N·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.1.库仑定律与万有引力定律相比有何异同点万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式 F ＝G m 1m 2r2F ＝k q 1q 2r2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒 (1)库仑力和万有引力是不同性质的力． (2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用． 2．三个点电荷如何在一条直线上平衡当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是( ) A ．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力 B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C ．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D ．当两个半径为r 的带电金属球中心相距为4r 时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案 AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A 正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B 项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C 项正确；D 项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是( )A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为( )A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C ．小于k Q 29r 2D ．等于k Q 2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论 (2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力答案 (1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F 与距离r 的关系． (2)库仑力F 与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k 的数值及物理意义．答案问题1：(1)F ∝1r2 (2)F ∝q 1q 2问题2：F ＝kq 1q 2r2，k ＝9×109 N·m 2/C 2. 物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．(2)在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力．(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么在直线上的各个点如果放入电荷q，它将受到几个库仑力的作用这几个力的方向如何如何将受到的力进行合成解析在A、B连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为F1＝kq3q1 x2和F2＝kq3q2(r＋x)2，其中x为AC之间的距离．C点受力为二力之和，代入数据为3×1010N，方向向右．答案(1)0 (2)0 (3)3×1010 N，方向向右拓展探究在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力答案3×1010 N 方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有×10－16C的正电荷，乙球带有×10－16C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗是斥力还是引力思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的当接触后电荷量是否中和是否平分解析(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝kq 1q 2r2＝×109×错误! N ＝×10－19N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余－×10－16C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)×10－19N 引力 (2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何答案 ×10－21N 斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为×10－16C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝×10－21N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( ) A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=kq 1q 2r 2可知,当r →0时,有F →∞ D ．静电力常量的数值是由实验得出的答案 D解析当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )答案 CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大答案 C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r ，如图。

人教版物理选修3-1全套(导学案)10132

精心整理第一章静电场§1.1电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。

2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。

【自究方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。

4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。

二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。

公式F= 其中静电力常量k适用范围：真空中的。

2、电场强度的几个公式（1）F E q =是电场强度的定义式，适用于的静电场。

（2）2Q E k =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算致。

疏密程度反映了电场的，电场线密集的地方场强；电场线稀疏的地方场强。

在没有电荷的空间，电场线不能，两条电场线不能。

（3）与电势的关系：在静电场中，电场线和等势面且由电势较的等势面指向电势较低的等势面。

顺着电场线的方向电势越来，但顺着电场线的方向场强越来越小。

（4）电场线和电荷在电场中的运动轨迹是的，它们只有在一定的条件下才能重合。

即：①电场线是。

②电荷的初速度为零或不为零，但速度方向和电场线。

【典平衡Q处状态连接点例2：（2004·广西模拟）如图1-2所示，初速度为υ的带电粒子，从A点射入电场，沿虚线运动到B点，判断：（1）粒子带什么电？（2）粒子加速度如何变化？（3）画出A、B两点的加速度方向。

图1-2（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）B、C移到功图处状态连接点【针对训练】1、真空中有两个相同的金属小球A和B，相距为r，带电量分别是q和2q，但带何种电荷未知，它们之间的相互作用力大小为F，有一个跟A、B相同的不带电的金属球C，当C跟A、B依次各接触一次后移开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力大小可能是（）A、5F/64B、5F/32C、3F/64D、3F/162、如图1-4所示，绝缘的细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带电则（）穷大一电荷量为q的带正电的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷的受力为零，现在球壳上挖去半径为r 的小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为（已知静电力常量为k），方向【能力训练】1、如图1-5所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a、bA P 两点，用Ea 、Eb 分别表示两处场强的大小，则（）A 、a 、b 两点的场强方向相同B 、因为电场线由a 指向b ，所以Ea ＞EbC 、因为电场线是直线，所以Ea=Eb 图1-5D 、因为不知道a 、b 附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea 、Eb 2，且Q 1x2为2E 2为2E 2处在同一水平面上，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则（）A 、α＞βB 、α＜βC 、α=βD 、无法确定4、如图1-7所示，直线A 、B 是一条电场线，在其上某点P 处由静止开始释放一负试探电荷时，它沿直线向B 处运动，对此现象，下列判断正确的是（不计电荷重力）A c dB A 、电荷一定向B 做匀加速运动B 、电荷一定向B 做加速度越来越C、电荷一定向B 做加速度越来越大的运动图1-7D 、电荷向B 做加速运动，加速度的变化情况不能确定。

教科版高中物理选修3-1全册学案

第一章静电场第1节电荷及其守恒定律接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则( )A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是( )A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于( )A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电 D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．接触起电 D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．感应起电 D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则( )A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B 球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化？答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A 3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A 1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9 C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是( )A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是( )A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明( )A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则( )A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是( )图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷 D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况( )A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8 Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A 与C 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ②A 与C 接触分开，再让A 与B 接触分开，然后B 与C 接触分开； ③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？ (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？ (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有 1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r =,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.的表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是( )A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是( ) A ．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20CD ．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案 AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q ，两球之间的静电力为( )A ．等于k Q 29r 2B ．大于k Q 29r 2C ．小于k Q 29r 2D ．等于k Q 2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？ (2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案 (1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F 与距离r 的关系． (2)库仑力F 与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k 的数值及物理意义．答案问题1：(1)F ∝1r2 (2)F ∝q 1q 2问题2：F ＝kq 1q 2r2，k ＝9×109 N ·m 2/C 2.物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力． (2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q 3，q 3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q 3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1x 2和F 2＝kq 3q 2(r ＋x )2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010N ，方向向右．答案 (1)0 (2)0 (3)3×1010N ，方向向右拓展探究在第三问中如果把q 3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案 3×1010N 方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q 3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q 1q 2r 2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)1.38×10－19N 引力 (2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21N 斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=kq 1q 2r 2可知,当r →0时,有F →∞ D ．静电力常量的数值是由实验得出的答案 D解析当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大答案 C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r ，如图所示，根据库仑定律F=k q 1q 2r 2，它们之间的相互作用力小于k Q 2r2.若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r ，则相互作用力大于k Q 2r2.故选项A 、B 正确．5．如图4所示，图4悬挂在O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A .在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B ，当B 到达悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B 的电荷量分别为q 1和q 2，θ分别为30°和45°，则q 2/q 1为( )A ．2B ．3C ．2 3D ．3 3 答案 C解析 A 处于平衡状态，则库仑力F ＝mg tan θ.当θ1＝30°时，有kq 1qr 21＝mg tan 30°，r 1＝l sin 30°；当θ2＝45°时，有kq 2q r 22＝mg tan 45°，r 2＝l sin 45°，联立得q 2q 1＝2 3. 6．如图5所示，图5把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B .现给B 一个沿垂直AB 方向的水平速度v 0，B 球将( )A ．若A 、B 为异种电性的电荷，B 球一定做圆周运动B ．若A 、B 为异种电性的电荷，B 球可能做加速度、速度均变小的曲线运动C ．若A 、B 为同种电性的电荷，B 球一定做远离A 球的变加速曲线运动D ．若A 、B 为同种电性的电荷，B 球的动能一定会减小答案 BC解析 (1)若两个小球所带电荷为异种电荷，则B 球受到A 球的库仑引力，方向指向A .因v 0⊥AB ，当B 受到A 的库仑力恰好等于向心力，即k q 1q 2r 2＝m v 2r时，解得初速度满足v 0＝kq 1q 2mr，B 球做匀速圆周运动；当v >v 0时，B 球将做库仑力、加速度、速度都变小的离心运。

教科版高中物理选修3-1全册学案

第一章静电场第1节电荷及其守恒定律摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时带电导体和导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体部的转移接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b 都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后角怎么变化？答案角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9 C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说确的是()A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8 Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A与C接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；②A与C接触分开，再让A与B接触分开，然后B与C接触分开；③A与B接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；④A与B接触分开，再让A与C接触分开，然后B与C接触分开．10．两块不带电的金属导体A、B均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C.(1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？(2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？(3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案(1)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C.远离带电体C的一块带正电．(2)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C接触导体A(或B)，再将导体C移走，再将两导体A、B分开，则A、B都带上了正电．(3)先将两块导体A、B紧靠在一起，然后将带电体C从一端靠近导体，用手接触一下A(或B)，再将两导体A、B分开，最后移走带电体C，则A、B都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r =,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2统一． 5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式 F ＝Gm 1m 2r 2F ＝kq 1q 2r 2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒 (1)库仑力和万有引力是不同性质的力． (2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用． 2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说确的是( )A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说确的是( )A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为( )A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C．小于k Q29r2D．等于kQ2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．答案问题1：(1)F∝1r2(2)F∝q1q2问题2：F＝k q1q2r2，k＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．(2)在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力．(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析在A、B连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为F1＝kq3q1 x2和F2＝kq3q2(r＋x)2，其中x为AC之间的距离．C点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N，方向向右．答案(1)0 (2)0 (3)3×1010 N，方向向右拓展探究在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案3×1010 N 方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F＝k q1q2r2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N＝1.38×10－19 N两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案(1)1.38×10－19 N 引力(2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21 N 斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C，代入数据得两个电荷之间的斥力为F＝5.76×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说确的是( )A．点电荷就是体积很小的带电体B．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有F→∞D．静电力常量的数值是由实验得出的答案 D解析当r→0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167答案CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q1＝q、q2＝7q.若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q1′＝4q，q2′＝4q，则D正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q1″＝3q，q2″＝3q，则由库仑定律可知，C正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大答案 C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F＝k q1q2r2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说确的是( )A．若是同种电荷，F<k Q2 r2B．若是异种电荷，F>k Q2 r2C．若是同种电荷，F>k Q2 r2D．不论是何种电荷，F＝k Q2 r2。

教科版高中物理选修3-1全册全套学案

教科版高中物理选修3-1全册学案第一章静电场第1节电荷及其守恒定律摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时带电导体和导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体内部的转移接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化？答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92 C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A 3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A 1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法： ①A 与C 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ②A 与C 接触分开，再让A 与B 接触分开，然后B 与C 接触分开； ③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？ (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？ (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式F＝G m1m2r2F＝kq1q2r2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是()A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为()A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C．小于k Q29r2D．等于kQ2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．答案问题1：(1)F∝1r2(2)F∝q1q2问题2：F＝k q1q2r2，k＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力． (2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q 3，q 3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q 3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1x 2和F 2＝kq 3q 2(r ＋x )2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N ，方向向右．答案 (1)0 (2)0 (3)3×1010 N ，方向向右拓展探究在第三问中如果把q 3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案 3×1010 N 方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q 3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q 1q 2r 2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19 N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)1.38×10－19 N 引力 (2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21 N 斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q 1q 2r2 可知,当r →0时,有F →∞D ．静电力常量的数值是由实验得出的答案 D解析当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大答案 C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2。

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第一章静电场第1节电荷及其守恒定律接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则( )A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是( )A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于( )A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电 D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．接触起电 D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是( )A．正电荷 B．负电荷C．感应起电 D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则( )A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B 球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化？答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A 3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A 1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是( )A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是( )A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明( )A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则( )A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是( )图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷 D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况( )A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8 Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A 与C 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ②A 与C 接触分开，再让A 与B 接触分开，然后B 与C 接触分开； ③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？ (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？ (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有 1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.的表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是( )A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C ．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D ．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是( ) A ．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20CD ．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案 AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q ，两球之间的静电力为( )A ．等于k Q 29r 2B ．大于k Q 29r 2C ．小于k Q 29r 2D ．等于k Q 2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？ (2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案 (1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F 与距离r 的关系． (2)库仑力F 与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k 的数值及物理意义．答案问题1：(1)F ∝1r2 (2)F ∝q 1q 2问题2：F ＝kq 1q 2r2，k ＝9×109 N·m 2/C 2. 物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力． (2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q 3，q 3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q 3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1x 2和F 2＝kq 3q 2(r ＋x )2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010N ，方向向右．答案 (1)0 (2)0 (3)3×1010N ，方向向右拓展探究在第三问中如果把q 3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案 3×1010N 方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q 3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q 1q 2r 2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)1.38×10－19N 引力 (2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21N 斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=kq 1q 2r 2可知,当r →0时,有F →∞ D ．静电力常量的数值是由实验得出的答案 D解析当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大答案 C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r ，如图所示，根据库仑定律F=k q 1q 2r 2，它们之间的相互作用力小于k Q 2r2.若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r ，则相互作用力大于k Q2r2.故选项A 、B 正确．5．如图4所示，图4悬挂在O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A .在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B ，当B 到达悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B 的电荷量分别为q 1和q 2，θ分别为30°和45°，则q 2/q 1为( )A ．2B ．3C ．2 3D ．3 3 答案 C解析 A 处于平衡状态，则库仑力F ＝mg tan θ.当θ1＝30°时，有kq 1qr 21＝mg tan 30°，r 1＝l sin 30°；当θ2＝45°时，有k q 2q r 22＝mg tan 45°，r 2＝l sin 45°，联立得q 2q 1＝2 3.6．如图5所示，图5把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B .现给B 一个沿垂直AB 方向的水平速度v 0，B 球将( )A ．若A 、B 为异种电性的电荷，B 球一定做圆周运动B ．若A 、B 为异种电性的电荷，B 球可能做加速度、速度均变小的曲线运动C ．若A 、B 为同种电性的电荷，B 球一定做远离A 球的变加速曲线运动D ．若A 、B 为同种电性的电荷，B 球的动能一定会减小答案 BC解析 (1)若两个小球所带电荷为异种电荷，则B 球受到A 球的库仑引力，方向指向A .因v 0⊥AB ，当B 受到A 的库仑力恰好等于向心力，即k q 1q 2r 2＝m v 2r时，解得初速度满足v 0＝。

教科版高中物理选修3-1全册学案

第一章静电场第1节电荷及其守恒定律摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时带电导体和导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体内部的转移接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不对答案A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．×10－19 C B．－×10－19 CC．－×10－18 C D．×10－17 C答案A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同如果A带正电会怎样不带电会怎样带负电会怎样解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝×10－9 C，Q B＝－×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少思维步步高为什么要求两个小球完全相同当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点转移的电子个数和电荷量有什么关系解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝错误!C＝×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝×10－9 C＋×10－9 C ＝×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝错误!＝×1010个答案电子由球B转移到球A×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么答案电子由球B转移到球A×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为错误!＝×10－9 C，转移的电荷量为×10－9 C，转移的电子数为×1010个.一、选择题1．有一个质量很小的小球A，用绝缘细线悬挂着，当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时，看到它们互相吸引，接触后又互相排斥，则下列说法正确的是()A．接触前，A、B一定带异种电荷B．接触前，A、B可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷答案D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象你能解释这个现象吗答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8Q的电荷量，应该怎么办答案见解析解析由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法：①A与C接触分开，再让B与C接触分开，然后A与B接触分开；②A与C接触分开，再让A与B接触分开，然后B与C接触分开；③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作哪一块带正电 (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作 (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节库仑定律.要点一点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r =,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝×109 N·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式F＝G m1m2r2F＝kq1q2r2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是()A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为()A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C．小于k Q29r2D．等于kQ2r2答案B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．答案问题1：(1)F∝1r2(2)F∝q1q2问题2：F＝k q1q2r2，k＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力．(2)在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力．(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么在直线上的各个点如果放入电荷q，它将受到几个库仑力的作用这几个力的方向如何如何将受到的力进行合成解析在A、B连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为F1＝kq3q1x2和F2＝kq3q2(r＋x)2，其中x为AC之间的距离．C点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N，方向向右．答案(1)0(2)0(3)3×1010 N，方向向右拓展探究在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力答案3×1010 N方向向左解析求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有×10－16 C的正电荷，乙球带有×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗是斥力还是引力思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的当接触后电荷量是否中和是否平分解析(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F＝k q1q2r2＝×109×错误!N＝×10－19 N两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余－×10－16 C的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案(1)×10－19 N引力(2)不能斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何答案×10－21 N斥力解析如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为×10－16 C，代入数据得两个电荷之间的斥力为F＝×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是()A．点电荷就是体积很小的带电体B．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有F→∞D．静电力常量的数值是由实验得出的答案D解析当r→0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的()答案CD解析由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q1＝q、q2＝7q.若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q1′＝4q，q2′＝4q，则D正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q1″＝3q，q2″＝3q，则由库仑定律可知，C正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是()A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大答案C解析根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F＝k q1q2r2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A．若是同种电荷，F<k Q2 r2B．若是异种电荷，F>k Q2 r2C．若是同种电荷，F>k Q2 r2D．不论是何种电荷，F＝k Q2 r2。

人教版高中物理选修3-1全册导学案

人教版高中物理选修3-1 全册导学案目录1.1电荷守恒定律1.2 库仑定律1.3 电场强度1.4 电势能和电势1.5 电势差1.6 电势差与场强的关系1.7 静电现象的应用1.8 电容器的电容1.9 带电粒子的运动2.10实验：测定电池的电动势和内阻2.11简单的逻辑电路2.1电源和电流2.2电动势2.3欧姆定律2.4串并联2.5焦耳定律2.6导体的电阻2.7闭合电路的欧姆定律2.8多用电表的原理2.9实验：练习使用多用电表3.1、3.2磁场磁感应强度3.3几种常见的磁场3.4通电导线在磁场中受到的力3.5运动电荷在磁场中受到的力3.6带电粒子在匀强磁场中的运动1.1 《电荷及其守恒定律》导学案【学习目标】1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念。

2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。

3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。

4．知道电荷守恒定律。

5．知道什么是元电荷。

【重点难点】利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

【学法指导】认真阅读教材，观察实验，体会起电的方式和实质，体会电荷守恒定律的内涵【知识链接】1、初中学过自然界有几种电荷，两种电荷是怎样定义的？它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？2、电荷的基本性质是什么呢？【学习过程】一．电荷1.电荷的种类：自然界中有_________种电荷①.用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷，叫_________电荷；②.用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷，叫_______电荷。

2.电荷间相互作用的规律：同种电荷相互____________，异种电荷相互_________。

二．使物体带电的三种方法问题一：思考a：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？物质的微观结构是怎样的？思考b：什么是摩擦起电，为什么摩擦能够使物体带电呢？实质是什么呢？（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释（原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

【教科版】物理高中选修3-1【全集】学案 (共20套394页)(全书完整版)

[教科版]高中物理选修3-1（全册）学案汇总（共20套394页）第1节电荷__电荷守恒定律1．自然界中有两种电荷, 富兰克林把它们命名为正、负电荷: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引.2．使物体带电的方式有三种: 摩擦起电、感应起电、接触起电, 这三种起电方式的实质都是电子在物体之间或物体内部的转移.3．电荷既不会创生, 也不会消灭, 在电荷的转移过程中,总量保持不变.4．元电荷e＝1.6×10－19 C, 所有带电体的电荷量都等于e的整数倍.5．密立根通过油滴实验确定了电荷量的不连续性, 并测定了元电荷的数值.一、摩擦起电两种电荷 1．摩擦起电通过摩擦使物体带电的方法. 2．两种电荷及作用(1)两种电荷: 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电, 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电. (2)作用: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引. 3．电荷量(1)定义: 电荷的多少, 简称电量. (2)单位: 国际单位制中是库仑, 符号: C. 常用单位及其换算关系: 1 C ＝106 μC ＝109 nC. 4．原子结构及电性(1)原子⎩⎨⎧电子：带负电原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子：带正电中子：不带电(2)原子的电性⎩⎪⎨⎪⎧中性：核外电子数等于质子数正电：失去电子负电：得到电子5．对摩擦起电的微观解释不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同, 两种不同的物质相互摩擦时, 由于摩擦力做功, 使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电, 吸引能力强的物质得到电子而带负电.二、电荷守恒定律 1．元电荷一个电子所带电量的绝对值, 是电荷的最小单元, 记作: e ＝1.6×10－19_C. 任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.2．电荷守恒定律电荷既不能被创造, 也不能被消灭, 它们只能从一个物体转移到另一个物体, 或者从物体的一部分转移到另一部分. 也就是说, 在任何自然过程中, 电荷的代数和是守恒的.三、静电感应与感应起电 1．静电感应当带电体靠近不带电的导体时, 由于电荷的相互作用, 使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象.2．感应起电利用静电感应使导体带电的方法.3．感应起电的适用条件感应起电只适用于导体. 绝缘体的电子因不能自由移动而不能感应起电.1．自主思考——判一判(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电. (×)(2)两不带电的物体相互摩擦后, 若一个带正电, 另一个一定带等量的负电. (√)(3)摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子. (×)(4)元电荷实质上是指电子和质子本身. (×)(5)元电荷不是电荷, 而是一个表示电荷量的数值. (√)(6)在摩擦起电过程中两物体均带了电, 违背了电荷守恒定律. (×)2．合作探究——议一议(1)图1-1-1图1-1-1中笑容灿烂的女生为什么又“怒发冲冠”?提示: 图中的女生手扶静电起电机, 身体带上了静电, 头发因带了同种电荷而相互排斥, 所以头发呈辐射状.(2)如图1-1-2所示, 橡胶棒AB向右靠近带电小球时, A、B两端能否出现感应电荷? 为什么?图1-1-2提示: 不能. 因为橡胶棒为绝缘体, 其内部电子不能自由移动, 故其两端不会出现感应电荷.(3)带有等量异种电荷的两金属球接触后发生电荷的中和, 此时电荷消失了吗?提示: 电荷的中和是指等量异种电荷相遇时对外不显电性的现象, 电荷并没有消失.电荷间的相互作用[典例](多选)如图1-1-3所示, a、b、c、d为四个带电小球, 两球之间的作用分别为a 吸引d, c排斥a, b排斥c, d吸引b, 则()图1-1-3A．有两个小球带同种电荷B．有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷[解析]由d吸引a, d吸引b可知, a与b带同种电荷, 且与d带异种电荷; 由c排斥a, c排斥b可知, c与a、b带同种电荷, c与d带异种电荷, A、C错, B、D对.[答案]BD电荷间的相互作用规律为“同性相斥, 异性相吸”. 判断电荷间的相互作用, 有时也可以用假设法进行分析.1．有一质量较小的小球A, 用绝缘细线悬吊着, 当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时, 看到它们先相互吸引, 接触后又互相排斥, 则以下判断中正确的是() A．接触前, A、B一定带异种电荷B．接触前, A、B可能带异种电荷C．接触前, A球一定不带任何净电荷D．接触后, A球一定带负电荷解析: 选B用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B带负电靠近小球A时, 先相互吸引, 说明接触前A不带电或带正电, 故B对; 而接触后, 二者相互排斥, 说明二者又肯定带了同种电荷, 但是何种电荷无法判断. 故只能选B.2.绝缘细线上端固定, 下端悬挂一轻质小球a, a的表面镀有铝膜, 在a的附近, 有一个绝缘金属球b, 开始时a、b均不带电, 如图1-1-4所示, 现使b带电, 则()图1-1-4A．a、b之间不发生相互作用B．b将吸引a, 吸住后不分开C．b立即把a排斥开D．b先吸引a, 接触后又把a排斥开解析: 选D b球带电后, 吸引a球, 接触后两球带上同种电荷相互排斥又分开.3．有A、B、C三个塑料小球, A和B, B和C, C和A间都是相互吸引的, 如果A带正电, 则()A．B、C球均带负电B．B球带负电, C球带正电C．B、C球中必有一个带负电, 而另一个不带电D．B、C球都不带电解析: 选C A带正电, A吸引C, 则C可能带负电或不带电; A吸引B, 则B可能带负电或不带电; 若B带负电, B又吸引C, 则C此时不带电; 同理, 若C带负电, 则B不带电.三种起电方式的理解1．三种起电方式图1-1-52．三种起电方式对比摩擦起电感应起电接触起电产生及条件通常是两种不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时不带电与带电体接触时现象两物体带上等量异种电导体两端出现等量异种原来不带电的物体上带荷电荷, 且电性与原带电体“近异远同”上与带电体相同电性的电荷原因因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移1．毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为()A．橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上去了B．毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了C．橡胶棒失去了电子D．毛皮得到了质子解析: 选B毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了, 橡胶棒得到电子带负电, 毛皮失去电子带正电, 故选B.2.如图1-1-6所示, 当将带正电的球C移近不带电的枕形绝缘金属导体AB时, 枕形导体上的电荷移动情况是()图1-1-6A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动, 负电荷不移动B．枕形金属导体中的带负电的电子向A端移动, 正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动解析: 选B金属导体中能够自由移动的是自由电子, 正电荷几乎不能移动, 当带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时, 发生了静电感应现象, 所以自由电子在外电场的作用下向A移动, 而正电荷不移动, 故选项B正确, A、C、D错误.3．(多选)下列关于验电器的说法中正确的是()A．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 金属箔片上质子被吸引从而转移到小球上B．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 小球上电子被排斥从而转移到金属箔片上C．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接触, 验电器的金属箔片因带负电而张开D．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接近, 验电器的金属箔片因带负电而张开解析: 选BCD同号电荷相互排斥, 异号电荷相互吸引. 当带负电的硬橡胶棒靠近验电器的小球时, 小球中电子受到排斥力而向金属箔片转移, 此时金属小球失去了电子带正电, 金属箔片得到电子带负电, 金属箔片带同号电荷互相排斥而张开. 金属箔片带电荷量越多, 排斥力越大, 其张角越大. 当带负电的硬橡胶棒接触验电器小球时, 在接触前的靠近过程中同样会引起金属小球中的电子向金属箔片转移, 只是接触后硬橡胶棒上的负电子向金属小球再发生转移. 在固体的起电现象中, 能转移的电荷只有电子, 质子不能自由移动.电荷守恒定律的理解及应用怎么理解电荷守恒定律?(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样, 也是自然界中最基本的守恒定律.(2)两种典型的摩擦起电现象: 一是用丝绸摩擦玻璃棒, 玻璃棒带正电; 二是用毛皮摩擦橡胶棒, 橡胶棒带负电. 玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的, 而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象, 符合电荷守恒定律, 可以推断: 与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电, 与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电.(3)带等量异种电荷的两金属球相接触, 发生电荷中和, 两球都不再带电, 这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零), 电荷也是守恒的.(4)电荷守恒定律的广泛性: 任何电现象都遵守电荷守恒定律, 涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律. 如: 由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子, 一对正、负电子可同时湮没、转化为光子. 在这种情况下, 带电粒子总是成对产生或湮没, 电荷的代数和不变.[典例]半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量, 相隔一定的距离, 今让第三个半径相同的不带电金属小球C先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?(2)若A、B两球带异种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?[思路点拨][解析](1)若两球带同种电荷, 设q A＝q B＝Q,C先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝Q＋Q22＝34Q则q A′q B′＝2∶3.(2)若两球带异种电荷, 设q A＝Q, q B＝－QC先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝－Q＋Q22＝－Q4则: q A′|q B′|＝2∶1.[答案](1)2∶3(2)2∶1两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配规律(1)若只有一个导体球带电, 则接触后电荷平分;(2)若两个导体球带同种电荷, 则总电荷平分;(3)若两个导体球带异种电荷, 则先中和, 剩余电荷再平分.1．(多选)甲、乙、丙三个物体开始都不带电, 现在使甲、乙两个物体相互摩擦后, 乙物体再与丙物体接触, 最后得知甲物体带正电1.6×10－15C, 丙物体带电8.0×10－16 C. 则对于最后乙、丙两物体的带电情况, 下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8.0×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 CC．丙物体一定带有正电荷8.0×10－16 CD．丙物体一定带有负电荷8.0×10－16 C解析: 选AD由于甲、乙、丙原来都不带电, 即电荷总量为0. 甲、乙相互摩擦, 导致甲失去的电子的电荷量为1.6×10－15C, 甲带1.6×10－15C的正电, 而乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷; 乙物体与不带电的丙物体接触, 从而使一部分负电荷转移到丙物体上, 故可知乙、丙两物体都带负电荷, 由电荷守恒可知, 乙的带电荷量为 1.6×10－15C－8.0×10－16 C＝8.0×10－16 C, 故A、D正确.2．有A 、B 、C 三个用绝缘柱支撑的相同导体球, A 带正电, 电荷量为q , B 和C 不带电. 讨论用什么办法能使:(1)B 、C 都带等量的正电; (2)B 、C 都带负电; (3)B 、C 带等量的异种电荷; (4)B 带38q 正电.解析: (1)B 与A 接触后, 再与C 接触;(2)使A 靠近B 、C , B 、C 用导线接地后, 断开导线; (3)用导线将B 、C 连接, 使A 靠近B , 断开导线;(4)B 与A 接触后, 再与C 接触, 此时A 带电q 2, B 带q 4, 让B 再次与A 接触分开后, B 带38q .答案: 见解析1．(多选)关于元电荷, 下列说法中正确的是( ) A ．元电荷实质上指电子和质子本身B ．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C ．元电荷的数值通常取作e ＝1.6×10－19CD ．元电荷e 的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的解析: 选BCD 元电荷实际上是指电荷量, 数值是1.6×10－19C, 不要误认为元电荷是指具体的带电体, 元电荷是电荷量值, 没有正负电性的区别, 宏观上所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍, 元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的, 测量精度相当高.2．保护知识产权, 抵制盗版是我们每个公民的责任与义务. 盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患. 小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书, 做练习时, 他发现有一个关键数字看不清, 拿来问老师, 如果你是老师, 你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )A ．6.2×10－19 CB ．6.4×10－19C C ．6.6×10－19CD ．6.8×10－19C解析: 选B 因任何带电体所带电量都是元电荷电量1.6×10－19C 的整数倍, 因6.4×10－19 C＝4×1.6×10－19 C, 故选项B正确.3．关于摩擦起电与感应起电, 以下说法正确的是()A．摩擦起电是因为电荷的转移, 感应起电是因为产生电荷B．摩擦起电是因为产生电荷, 感应起电是因为电荷的转移C．不论摩擦起电还是感应起电, 都是电荷的转移D．以上说法均不正确解析: 选C无论哪种起电方式, 其本质都是电子在物体内部或物体间发生转移, 其过程中不会有电荷产生或消失, 故C对, A、B、D错.4．(多选)如图1所示, A、B是被绝缘支架分别架起的两金属球, 并相隔一定距离, 其中A带正电, B不带电, 则以下说法中正确的是()图1A．导体B将带负电B．导体B左端出现负电荷, 右端出现正电荷, 并且电荷量大小相等C．若A不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小可能不等D．只要A与B不接触, B的总电荷量总是为零解析: 选BD由于静电感应, 导体B左端带负电, 右端带正电, 导体总电量为零, 故A 错误, D正确. B的左端感应出负电荷, 右端出现正电荷, 电荷量的大小相等, 故B正确. 若A 不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小相等, 与划分的位置无关, 故C错误.5．(多选)下列判断小球是否带电的说法中正确的是()A．用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球一定带电B．用一个带电体靠近它, 如果能够排斥小球, 则小球一定带电C．用验电器的金属球接触它后, 如果验电器的金属箔片能改变角度, 则小球一定带电D．如果小球能吸引小纸屑, 则小球一定带电解析: 选BD用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球可能带异号电荷, 也可能不带电; 如果能够排斥小球, 则小球一定带同号电荷. 用验电器的金属球接触它时, 还需要知道验电器金属球的带电情况才能予以判断. 能吸引轻小物体是带电体的性质.6. (多选)如图2所示, 不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔. 当枕形导体的A 端靠近一带正电导体C时()图2A．A端金箔张开, B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后, A端金箔仍张开, B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后, 将手和C依次移开, 两对金箔均张开D．选项A中两对金箔带异种电荷, 选项C中两对金箔带同种电荷解析: 选BCD当带正电的导体C放在枕形导体附近, 在A端感应出负电荷, 在B端感应出正电荷, 这样两端的金箔上带电, 箔片相斥而张开, 选项A错误; 用手摸枕形导体后, A端仍为近端, 但B端不是远端了, 换为地球是远端, 这样B端不再有电荷, 金箔闭合, 选项B正确; 用手触摸导体后, 只有A端带负电, 将手和C依次移开, 不再有静电感应, A端所带负电荷便分布在整个枕形导体上, 两对金箔均张开, 选项C正确; 由以上分析可知, 选项D正确.7．使带电的金属球靠近不带电的验电器, 验电器的箔片张开. 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况, 正确的是()解析: 选B验电器原来不带电, 当带电金属球靠近它时, 由于静电感应, 在验电器的金属球、金属杆和金属箔片之间将发生电荷的转移, 使靠近带电金属球的部分积累异种电荷, 由电荷守恒定律知另一端将积累等量同种电荷. 根据以上分析, 对照图示的四种情况可判断选项B正确, 其余各项错误.8. (多选)如图3所示, 挂在绝缘细线下的小轻质通草球, 由于电荷的相互作用而靠近或远离, 所以()图3A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球至少有一个带电解析: 选BC甲图中两球相吸, 则有两种情况: 一种是两球带异种电荷, 根据异性相吸可如题图中所示; 另一种是有一球带电, 另一球不带电, 则由于静电感应, 两球相吸. 所以C对, A不一定. 乙图中两球相斥, 则二球一定带有同种电荷, B对.9.如图4所示的装置叫做“雅各布天梯”, 两个用金属丝弯成的电极A、B分别与起电机的正、负两级相连, 金属丝电极上能够聚焦大量的正、负电荷, 正、负电荷通过电极间的空气放电, 产生明亮的电弧, 电弧随着热空气上升, 就像以色列的祖先雅各布梦中见到的天梯, 在电极放电过程中, 下列说法正确的是()图4A．电极A得到的电荷数多于电极B失去的电荷数B．电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数C．电极A得到的电荷数少于电极B失去的电荷数D．条件不足, 不能判定电极A、B得失电荷间的数量关系解析: 选B根据电荷守恒定律可知, 电荷既不能凭空产生, 也不会凭空消失, 电荷的总量保持不变, 所以在电极放电过程中, 电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数. 故B正确, A、C、D错误.10．(多选)如图5所示, A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体, 起初它们不带电, 在它们的下部贴有金属箔片, C是带正电的小球, 下列说法正确的是()图5A．把C移近导体A时, A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A, 先把A、B分开, 然后移去C, A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走, 再把A、B分开, A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开, 再把C移走, 然后重新让A、B接触, A上的金属箔片张开, 而B 上的金属箔片闭合解析: 选AB(1)C移近A时, 带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用, 使A、B 中的自由电子向左移动, 使得A端积累了负电荷, B端积累了正电荷, 其下部的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷. 由于同种电荷间的斥力, 所以金属箔片都张开, A正确.(2)C靠近后保持不动, 把A、B分开, A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和, 因而A、B仍带等量的异种感应电荷, 此时即使再移走C, 因A、B已经绝缘, 所带电荷量也不会变, 金属箔片仍张开, B正确.(3)若先移走C, 再把A、B分开, 则在移走C后, A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和, 不再带电, 所以箔片都不会张开, C错.(4)先把A 、B 分开, 再移走C , A 、B 仍然带电, 但重新让A 、B 接触后, A 、B 上的感应电荷完全中和, 箔片都不会张开, D 错.11．有两个完全相同的带电金属小球A 、B , 分别带有电荷量Q A ＝6.4×10－9 C 、Q B ＝－3.2×10－9 C, 让两金属小球接触, 在接触过程中, 电子如何转移? 转移了多少电荷量?解析: 当两小球接触时, 电荷量少的负电荷先被中和, 剩余的正电荷再重新分配. 由于两小球完全相同, 剩余正电荷必均分, 即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9 C在接触过程中, 电子由B 球转移到A 球. 转移电子的电荷量为ΔQ ＝Q A ′－Q A ＝(1.6×10－9－6.4×10－9)C ＝－4.8×10－9 C.答案: 电子由B 球转移到A 球, 转移了－4.8×10－9 C12．三个相同的金属球A 、B 、C , 先让A 球带上正电, 靠近相互接触的B 、C 球, 将B 、C 分开, 用手摸一下A 球, 将A 球上的电荷导入大地. 若此时B 球所带电荷量为＋q . 用A 球再去接触B , 然后再接触C , 最后A 所带的电荷量是多少?解析: 由静电感应现象和电荷守恒定律, 带正电的A 球靠近B 、C 球时, B 带电荷量为＋q , 则C 带电为－q . 不带电的A 球接触B , A 带电＋12q , 再接触C , 电荷先中和再平分, 故最后A 带的电荷量为－14q .答案: －14q第2节库_仑_定_律1．点电荷是理想模型, 当带电体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略时, 带电体可被看成点电荷.2．库仑定律表达式为F ＝k Q 1Q 2r2, 此式仅适用于真空中的点电荷.3．静电力常量k＝9.0×109 N·m2/ C2.一、探究影响点电荷之间相互作用的因素1．点电荷(1)定义: 在研究带电体与其他带电体的相互作用时, 该带电体的形状、大小及电荷在其上的分布状况均无关紧要, 该带电体可以看做一个带电的点, 即为点电荷.(2)点电荷是一种理想化的物理模型.(3)带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多, 以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小, 就可以忽略形状、大小等次要因素, 带电体就能看成点电荷.2．实验探究实验原理如图所示, F＝mg tan_θ, θ变大, F变大; θ变小, F变小实验方法(控制变量法)保持电荷量不变, 探究电荷间作用力与距离的关系保持两带电小球间的距离不变, 探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作改变悬点位置, 从而改变小球间距r, 观察夹角θ变化情况改变小球带电荷量q, 观察夹角θ变化情况实验现象r变大, θ变小r变小, θ变大q变大, θ变大q变小, θ变小实验结论电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大, 随它们之间距离的增大而减小1．内容真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比, 与它们之间距离的平方成反比, 作用力的方向沿着这两个点电荷的连线.2．公式: F ＝k Q 1Q 2r2.3．静电力常量: k ＝9.0×109_N·m 2/C 2.4．适用条件: 真空中的点电荷, 对空气中的点电荷近似适用.1．自主思考——判一判(1)点电荷是一个带有电荷的几何点, 它是实际带电体的抽象, 是一种理想化模型. (√) (2)任何体积很小的带电体都可以看成点电荷. (×) (3)电荷间的相互作用力大小与电荷的正负无关. (√) (4)点电荷就是元电荷. (×)(5)两个带电小球间的库仑力一定能用库仑定律求解. (×) 2．合作探究——议一议 (1)点电荷与元电荷有什么区别?提示: ①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值, 是电荷的最小单元. ②点电荷只是不考虑带电体的大小和形状, 其带电荷量可能很大也可能很小, 但一定是元电荷的整数倍.(2)库仑定律的适用条件是什么? 在空气中库仑定律成立吗? 提示: 库仑定律的适用条件是: ①真空; ②点电荷. 在空气中库仑定律也近似成立.(3)有人根据F ＝k Q 1Q 2r 2推出, 当r →0时F →∞, 这种分析是否正确? r →0时库仑定律还适用吗? 为什么?提示: ①不正确.②当r →0时库仑定律F ＝k Q 1Q 2r 2就不适用了.③因为当r →0时, 两带电体已不能看做点电荷.库仑定律的理解及应用1．库仑定律的理解 (1)库仑定律中的三个关键词真空真空中, 库仑定律的表达式是F ＝kQ 1Q 2r 2, 在其他介质中不是没有库仑力, 而是库仑力不是kQ 1Q 2r2静止两个电荷都静止或者一个运动一个静止, 库仑定律均可用, 但两个电荷都运动时, 可能会因为电荷运动形成电流, 产生磁场, 电荷受到其他力点电荷非点电荷间也存在库仑力, 只是公式中的距离无法确定2．库仑力的理解(1)库仑力也叫静电力, 是“性质力”, 不是“效果力”, 它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性.(2)两点电荷之间的作用力是相互的, 其大小相等, 方向相反, 不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大.(3)在实际应用时, 与其他力一样, 受力分析时不能漏掉, 在计算时可以先计算大小, 再根据电荷电性判断方向.3．库仑力的叠加原理对于两个以上的点电荷, 其中每一个点电荷所受的总的库仑力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和.[典例] (多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球, 其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍, 它们间的库仑力大小是F , 现将两球接触后再放回原处, 它们间库仑力的大小可能是( )A ．5F /9B ．4F /5C ．5F /4D ．9F /5[思路点拨](1)先写出两小球接触前库仑力F 的表达式。

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高中物理选修3-1全套教案目录第一章静电场................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1电荷及其守恒定律 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

1.2库仑定律 ................................................................................................................ 2 .........1.3.1电场强度............................................................................................................... 4 .........1.3.2专题：静电平衡........................................................................................................ .8. .........1.4电势能电势 (10)1.5电势差 (11)1.6电势差与电势强度的关系 (13)1.7电容器与电容 (14)1.8带电粒子在电场中的运动 (15)第二章、恒定电流 (18)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (18)2.2、电动势（1课时） (19)2.3、欧姆定律（2课时） (20)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (21)2.5、焦耳定律（1课时） (23)第三章磁场教案 (24)3.1 磁现象和磁场（1课时） (24)3.2、磁感应强度（1课时） (26)3.3、几种常见的磁场（1.5课时） (27)3.4、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (29)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (31)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (33)认识静电教学目标1. 知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.2 .知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开.3 .知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开.4 .知道电荷守恒定律.5 .知道什么是元电荷.重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

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第一章静电场§1.1电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。

2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。

3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。

4、知道用电场线描述电场的方法。

理解引入电场线的意义。

【自主学习】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是C。

所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e称为。

2、（1）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。

真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。

3、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。

4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。

二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。

公式F= 其中静电力常量k适用范围：真空中的。

（1）FEq是电场强度的定义式，适用于的静电场。

（2）2QE kr =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于在真空中形成的电场。

（3）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于，其中，d 必须是沿的距离。

3、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。

四、电场线（1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。

电场线是人们为了描述而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。

它可以形象直观地反映电场的和。

（2）电场线的性质：电场线起始于（或无穷远处）；终止于（或无穷远处）。

其上每一点的切线方向和该点的方向一致。

疏密程度反映了电场的，电场线密集的地方场强；电场线稀疏的地方场强。

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第一章静电场§1.1电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。

2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。

3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。

4、知道用电场线描述电场的方法。

理解引入电场线的意义。

【自主学习】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。

电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是C。

所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e称为。

2、（1）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。

真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。

3、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。

4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。

二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。

公式F= 其中静电力常量k适用范围：真空中的。

（1）FE q=是电场强度的定义式，适用于的静电场。

（2）2QE kr =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于在真空中形成的电场。

（3）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于，其中，d 必须是沿的距离。

3、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。

四、电场线（1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。

电场线是人们为了描述而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。

它可以形象直观地反映电场的和。

（2）电场线的性质：电场线起始于（或无穷远处）；终止于（或无穷远处）。

其上每一点的切线方向和该点的方向一致。

疏密程度反映了电场的，电场线密集的地方场强；电场线稀疏的地方场强。

在没有电荷的空间，电场线不能，两条电场线不能。

（3）与电势的关系：在静电场中，电场线和等势面且由电势较的等势面指向电势较低的等势面。

顺着电场线的方向电势越来，但顺着电场线的方向场强越来越小。

（4）电场线和电荷在电场中的运动轨迹是的，它们只有在一定的条件下才能重合。

即：①电场线是。

②电荷的初速度为零或不为零，但速度方向和电场线。

③电荷仅受电场力作用或受其他力的方向和电场线平行。

只有同时满足这三个条件，轨迹才和电场线重合。

【典型例题】例1：如图1-1所示，有两个带电小球，电量分别为+Q 和+9Q ，在真空中相距0.4m 。

如果引进第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态，第三个小球带的是哪种电荷？应放在什么地方？电量是Q 的几倍？A CB （图1-1）（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）（3）解题过程例2：（2004·广西模拟）如图1-2所示，初速度为υ的带电粒子，从A 点射入电场，沿虚线运动到B 点，判断：（1）粒子带什么电？（2）粒子加速度如何变化？（3）画出A 、B 两点的加速度方向。

图1-2（1）审题（写出或标明你认为的关键词、题中条件和所处状态及过程）（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）（3）解题过程例3：如图1-3所示，A 、B 两点放有电荷量+Q 和+2Q 的点电荷，A 、B 、C 、D 四点在同一直线上，且AC=CD=DB ，将一正电荷从C 点沿直线移到D 点，则（）A 、电场力一直做正功B 、电场力先做正功再做负功C 、电场力一直做负功图1-3D 、电场力先做负功再做正功（1）审题（写出或标明你认为的关键态及过程）（2）分析（合理分段，画出示意图，并找出各段之间的连接点）（3）解题过程【针对训练】1、真空中有两个相同的金属小球A 和B ，相距为r ，带电量分别是q 和2q ，但带何种电荷未知，它们之间的相互作用力大小为F ，有一个跟A 、B 相同的不带电的金属球C ，当C 跟A 、B 依次各接触一次后移开，再将A 、B 间距离变为2r ，那么A 、B 间的作用力大小可能是（）A 、5F/64B 、5F/32C 、3F/64D 、3F/16 2、如图1-4所示，绝缘的细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a ，a 的表面镀有铝膜，在a 的近旁有一绝缘金属球b ，开始时，a 、b 都不带电，如图所示，现使b 带电则（）A 、a 、b 间不发生相互作用B 、b 将吸引a ，吸住后不放开C 、b 立即把a 排斥开D 、b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开3、有关电场强度的理解，下述正确的是（）A 、由FE q可知，电场强度E 跟放入的电荷q 所受的电场力成正比。

B 、当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度C 、由E=Kq/r 2可知，在离点电荷很近，r 接近于零，电场强度达无穷大 D 、电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关。

4、一半径为R 的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为Q 的正电荷，另一电荷量为q的带正电的点电荷放在球心O 上，由于对称性，点电荷的受力为零，现在球壳上挖去半径为r 的小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为（已知静电力常量为k ），方向【能力训练】1、如图1-5所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a 、b 两点，用Ea 、Eb 分别表示两处场强的大小，则（）A 、a 、b 两点的场强方向相同B 、因为电场线由a 指向b ，所以Ea ＞EbC 、因为电场线是直线，所以D 、因为不知道a 、b 附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea 、Eb 的大小关系。

2、在x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q 1，另一个带负电-Q 2，且Q 1=2Q 2，用E 1和E 2分别表示两个点电荷所产生的场强大小，则在x 轴上（）A 、E 1=E 2之点只有一个，该处的合场强为零B 、E 1=E 2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E 2C 、E 1=E 2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E 2D 、E 1=E 2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E 2 3、如图1-6所示，用两根细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点，A 球质量大于 B 球的质量，A 球所带的电荷量大于B 球所带的电荷量。

两球静止时，A 、B 两球处在同一水平面上，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则（）A 、α＞βB 、α＜βC 、α=βD 、无法确定4、如图1-7所示，直线A 、B 是一条电场线，在其上某点P 处由静止开始释放一负试探电荷时，它沿直线向B 处运动，对此现象，下列判断正确的是（不计电荷重力）A 、电荷一定向B 做匀加速运动 B 、电荷一定向B 做加速度越来越小的运动C 、电荷一定向B 做加速度越来越大的运动图1-7D 、电荷向B 做加速运动，加速度的变化情况不5、如图所示，A 、B 为带电量分别是Q 和-Q 的两个等量异种点电荷，c 、d 为A 、 B 连线上的两个点，且Ac=Bd ，则c 、d 两点电场强度6、如图1-9所示，半径为r 的圆与坐标轴的交点分别为a 、b 、c 、d ，空间有与x 轴正方向相同的匀强电场，同时，在0点固定一个电荷量为+Q 的点电荷，如果把一个带电量为-q 的试探电荷放在c 点，则恰好处于平衡，那么该匀强电场的场强大小为，a 、d 两点的合场强大小分别为、。

7、（2004·广东）已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为23e ，下夸克带电为13e ，e 为电子所带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离为L ，L=1.5×10-15m 。

试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（）8、两个质量都为m 的小球可视为质量，用长度都是L 的绝缘细线悬挂在同一点，图1-8使它们带上等量同种电荷，平衡时两悬线的夹角为2θ，求每个小球所带的电量。

9、一粒子质量为m ，带电量为+q ，以初速度V ，跟水平方向成45°角斜向上进入匀强电场区域，粒子恰沿直线运动，求这匀强电场场强的最小值，并说明其方向。

10、用三根长均为L 的细丝线固定两个质量为m 、带电量分别为q 和-q 的小球，如图1-10所示，若加一个水平向左的匀强电场，使丝线都被拉紧且处于平衡状态，则所加电场E 的大小应满足什么条件？§1.2 电场能的性质【学习目标】1、理解电场力做功特点，掌握电场力做功和电势能的变化的关系2、理解电势能、电势的概念及相互关系。

3、理解等势面的概念及等势面和电场线的关系。

4、理解电势差的定义及正负值的定义。

5、会用./AB A B AB U W qϕϕ=-=AB 及U 进行有关计算6、理解匀场电场中电势差跟电场强度的关系AB U Ed =7、会用AB U Ed =或/AB E U d =解决有关问题【自主学习】的参考点（标准点）的选取。

（2）电势是相对量，它的大小和电势零点选取（3）在选取了参考点以后，在确定的电场中的确定点的电势是，和该点有无试探电荷无关。

（4）正电荷由静止开始仅在电场力作用下一定由电势处向电势处运动；负电荷由静止开始仅在电场力的作用下一定由向运动。

二、电场力的功 1、特点电场力做功与路径，只与有关。

2、计算方法（1）由公式W =q E ·s （s 为电荷初末位置在电场方向上的位移）（2）由公式AB AB W qU =（AB U 为电荷初末位置间电势差的大小）（3）由电场力做功和电势能的变化的关系：(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能）（4）由动能定理KW W E +=电场力其他力三、等势面1、定义：电场中构成的面叫等势面。

2、等势面与电场线的关系（1）电场线总是与等势面垂直，且从等势面指向等势面。

（2）电场线越密的地方，等势面也。

（3）沿等势面移动电荷，电场力做功，沿电场线移动电荷，电场力做功。

（4）电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具（5）实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。

四、电势差与电场强度的关系1、匀强电场中电势差U 和电场强度E 的关系式为U =2、说明（1）U =E d 只适用匀强电场的计算，对非匀强场可以用来定性分析，如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时，E 越大处，d ，即等势而越（2）式中d 的含义是某两点距离或两点所在等势面间的距离。

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