第1部分第1章第2节静电力库仑定律

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[答案] D
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(1)解此类问题时,要注意区分原来两球带的是同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 电荷还是异种电荷,带电性质不同,会有不同的答案。
(2)利用库仑定律计算电荷间的相互作用力时,通常 不将电荷的正、负代入公式,而只计算电荷间的相互作 用力的大小,作用力的方向根据同种电荷互相排斥,异 种电荷互相吸引来判断。
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1.两个分别带有电荷量-Q 和+3Q 的相同金属小球(均
知识点一

2 理解教材新知 知识点二
第节
知识点三
1 章

静 电 力
把握热点考向
考向一 考向二 考向三
电 场
库 仑
随堂基础巩固
定 应用创新演练

课时跟踪训练
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1.点电荷:带电体本身的线度比相互之 间的距离小得多。带电体的形状、 大小对它们之间的相互作用力的影 响可以忽略。
2.库仑定律:真空中两个点电荷之间
(3)库仑力存在于任意两个带电体之间,当两个 带电体不能看成点电荷时,库仑定律不再适用,但库 仑力仍然存在。
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[重点诠释] (1)静电力和万有引力都是非接触类型的力,其本质 都是通过场发生作用。 (2)当两个带电体相隔一定距离时,它们之间应该既 有静电力,也有万有引力,只是对于一般的带电体,静 电力比万有引力大得多,万有引力往往忽略不计。
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3.如图1-2-1所示,两个质量均
为m的完全相同的金属球壳a和b,
壳层的厚度和质量分布均匀,将 它们分别固定于绝缘支座上,两 图1-2-1
球心间的距离为l,为球半径的3倍。若使它们带上等 量异种电荷,两球电荷量的绝对值均为Q,那么,a、b 两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为 ( )
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A.F 引=Gml22,F 库=kQl22 B.F 引≠Gml22,F 库≠kQl22 C.F 引≠Gml22,F 库=kQl22 D.F 引=Gml22,F 库≠kQl22
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[例2] 如图1-2-2所示,等边三角
形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量异 种点电荷QA、QB,QA=+Q,QB=-Q,求 在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。
图1-2-2
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[审题指导] 解答本题时应把握以下三点: (1)静电力合成分解时遵守平行四边形定则。 (2)判断电性,若不能判断电性,应按两种情况分别讨论。 (3)求静电力时,还要指明力的方向。
[答案]
Qq (1)kmr2
(2)做加速度逐渐减小的加速运动
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库仑力跟重力、弹力、摩擦力一样,都是性质 力,受力分析时应包括库仑力。正确判断库仑力的 大小和方向后,即可将题目转化为力学问题,然后 根据力学知识进行求解。
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2.如图1-2-4所示,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
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上例题中,若将A、B、C三点改为一
直角三角形的三个顶点,∠B=30°,
且在A、B两点放置两点电荷QA、QB, 测得在C处正点电荷受静电力方向与
图1-2-3
AB平行向左,则A带________电,QA∶QB=________。
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解析:各个静电力不在同一直线上时, 应用平行四边形定则求合力。
正电荷在C处受QA、QB的库仑力作用, 方向一定在AC、BC线上,要使合力水 平向左,C受A的作用必定为引力,受B的作用必定为 斥力,所以A带负电,B带正电,受力分析如图所示, 得FBsin30°=FA①
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由库仑定律得 FB=kQBBCQC2② FA= BCkQsiAnQ3C0°2③ 联立①②③解得 QA∶QB=1∶8。 答案:负 1∶8
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[例3] 在光滑绝缘水平面上固定着带电小球A,质 量为M,所带电荷量为+Q。带电小球B与小球A之间相距 为r,质量为m,所带电荷量为+q。现将小球B无初速度
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2.静电力叠加原理 对于两个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受 的总的静电力,等于其他点电荷分别单独存在时对该 点电荷的作用力矢的量和 。
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[重点诠释]
1.应用库仑定律需要注意的问题 (1)库仑定律适用于真空中两个点电荷之间 的相互作用力,与周围是否存在其他电荷无关。
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(2)在使用公式 F=kQr1Q2 2时,式中 Q1、Q2 的正、负表 示带电性质,力 F 的正、负表示库仑力是斥力还是引力,不 表示力的方向,因此在应用库仑定律解题时,只将电荷量的 绝对值代入公式中,计算出力的大小,力的方向再由同种电 荷相斥,异种电荷相吸来确定。
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[解析] 题目中没有交代QC的电性,解答时就需考 虑两种情况,即QC为正电,QC为负电。当QC为正电时,受 力情况如图甲所示,QA、QB对QC的作用力大小和方向都不
因其他电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律。
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QA 对 QC 作用力:FA=kQLAQ2 C,同性电荷相斥。 QB 对 QC 作用力:FB=kQLBQ2 C,异性电荷相吸。 因为 QA=QB=Q,所以 FA=FB。 根据平行四边形定则,QC 受的力 F1 即为 FA、FB 的合力, 根据几何知识可知,QC 受力的大小
的相互作用力F的大小,跟它们的电 荷量Q1、Q2的乘积成正比,跟它们的 距离r的二次方成反比;作用力的方
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向沿着它们的连线。同种电荷相斥、异种 电荷相吸。 公式:F=kQr1Q2 2,k=9.0×109N·m2/C2 3.静电力叠加原理:任一带电体受多个带 电体作用,其所受静电力合力,就是这几 个力的矢量和。
B.体积很大的带电体一定不是点电荷
C.当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响
可忽略时,这两个带电体可看成点电荷
D.任何带电体,都可看成电荷全部集中于几何中心
的点电荷
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解析:一个带电体能否看成点电荷,不在于其 大小或形状,而是取决于其大小和形状对所研 究的问题的影响。 答案:C
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[自学教材] 1.库仑定律 (1)内容: 真空 中两个点电荷之间的相互作用力
F的大小,跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积 成正比,跟 它们的距离r的二次方 成反比;作用力的方向沿着它
们的连线 。同种电荷相斥 ,异种电荷相吸 。
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(2)公式:F= kQr1Q2 2

(3)静电力常量 k= 9.0×109 N·m2/C2 。 (4)适用条件:真空 中的 点电荷 ,对空气中的
点电荷近似适用。
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解析:万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽
然两球心间的距离l只有半径的3倍,但由于壳层的厚度
和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点。
因此,可以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳, 由于两球的间距l只有半径的3倍,不能看成点电荷,不
满足库仑定律的适用条件。故选项D正确。 答案:D
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F1=FA=FB=kQLQ2C,方向为平行 AB 连线向右。 当 QC 为负电时,如图乙所示。F2=kQLQ2C,方向平 行 AB 连线向左。
[答案] 见解析
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如果有多个点电荷存在时,它们每两者之间的 作用力,不因其他点电荷的存在而改变,都满足库 仑定律。所以,我们解决这类问题的时候可以先求 出任意两个点电荷之间的作用力,然后再用平行四 边形定则求合力即可。
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[例1] 两个相同的金属小球,带电量之比为1∶7,
相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们
间的库仑力可能为原来的
()
①4/7 ②3/7 ③9/7 ④16/7
A.①②
B.①③
C.②④
D.③④
[思路点拨] 解答本题的关键是能够对电荷中和、接
触起电、电荷守恒定律及库仑定律进行综合运用。
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[自学教材] 1.静电力 (1)定义: 电荷 间的相互作用力,也叫库仑力。 (2)影响静电力大小的因素:两带电体的形状、大 小、 电荷量 、电荷分布、 二者间的距离 等。
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2.点电荷 (1)物理学上把本身的 线度 比相互之间的 距离小 得多的带电体叫做点电荷。 (2)两个带电体能否视为点电荷,要看它们 本身的 线度 是否比它们之间的距离小得多,而 不是看物体 本身 有多大。
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(3)两个电荷间的距离r→0时,两电荷已失去了点
电荷的前提条件,所以违背了库仑定律的适用条件, 不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力。因
此不能认为F→∞。
(4)库仑力具有力的一切性质,相互作用的两个点 电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律。库仑力同样遵 守平行四边形定则,在解决多个电荷相互作用时矢量 合成法则同样有效。
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[自学教材] (1)静电力和万有引力的区别:
定律 共同点
区别
影响大小的因素
与两个物体

万有引
①都与 关,只有引力,适用
力定律
距 于 质点 质量
成离反的比平方 与两个物体

库仑 ②都有一 关,有引力,电也荷有量斥
定律 个常量
力,适用于真空中 点电荷
m1、m2、r Q1、Q2、r
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(2)对于微观粒子,相互之间的静电力 远大于 万 有引力,因此,在讨论电子这类微观粒子的相互作用 时, 万有引力 可以忽略不计。
可视为点电荷),固定在相距为 r 的两处,它们间静电
力的大小为 F。两小球相互接触后将其固定距离变为
2r,则两球间静电力的大小为
()
1 A.12F
3 B.4F
4 C.3F
D.12F
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解析:根据库仑定律得 F=k3rQ22,两球相接触后所带电 荷量相等均为 q,且 q=3Q-2 Q=Q,接触后静电力为 F′ =kQ2r22,则有FF′=43,所以 F′=43F,选项 C 正确。 答案:C
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2.对于库仑定律,下列说法正确的是
()
A.凡计算两个电荷间的作用力,就可以使用公式 F=kqr1q2 2
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律计算
它们之间的相互作用力
C.相互作用的点电荷,只有它们的电荷量相同,它们之
间的库仑力才大小相等
D.库仑定律是实验定律
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解析:由库仑定律的适用条件得A、B错;库仑力遵 守牛顿三定律和每个电荷电量无关,故C错误;库 仑定律是库仑通过实验得出的,D正确。 答案:D
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2.对元电荷、点电荷的区分
(1)元电荷是最小的电荷量,用e表示,e=
1.6×10-19C,任何一个带电体的电量都是元电荷的 整数倍。
(2)点电荷是一个理想化的模型,实际并不存在, 类似于力学中的质点,可以有质量,其电荷量是元电 荷的整数倍。
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1.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点电荷
释放,求:
(1)刚释放时小球B的加速度为多大? (2)释放后小球B做什么运动? [思路点拨] 利用库仑定律及牛顿第二定律分析B
球的运动情况。
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[解析] (1)由库仑定律及牛顿第二定律得 F=kQr2q=ma,a=kmQrq2 (2)由于小球 B 受斥力作用而逐渐远离小球 A,即 r 变大,则 F 变小,a 变小,故小球 B 做加速度逐渐减小 的加速运动。
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2.静电力叠加原理的理解 (1)静电力具有力的一切性质,静电力之间可以叠 加,也可以与其他力叠加,静电力叠加原理实际就是力 叠加原理的一种具体表现。 (2)由于任何带电体都可以看成是由很多点电荷组 成的,从理论上讲,利用库仑定律和静电力叠加原理, 可以知道任何带电体之间的作用力。
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(3)当多个带电体同时存在时,任一带电体同 时受到多个静电力的作用,可以利用力的合成的 平行四边形定则求其合力。
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[重点诠释]
1.带电体看做点电荷的条件 (1)带电体能否看做点电荷,要看它们本身的线度是否 比它们之间的距离小得多。即使是两个比较大的带电体,只 要它们之间的距离足够大,也可以视为点电荷。 (2)带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的, 只要在测量精度要求的范围内,带电体的形状及大小对相互 作用力的影响可以忽略不计时,带电体就可视为点电荷。
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[解析] 设两金属球带异种电荷,电量分别为 q 和 -7q,两者间库仑力大小为:F=kq·r72q=7kr2q2;两者接触 后再放回原来的位置上,两球所带电量均为-3q,库仑力 为:F′=k3qr·23q=9kr2q2,是原来的 9/7,选项③正确。
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设两金属球带同种电荷,电量分别为 q、7q,由库 仑定律有:F=kq·r72q=7kr2q2;两者接触后再放回原来的 位置上,两球所带电量均为 4q,库仑力为:F′=k4qr·24q =16rk2q2,是原来的 16/7,选项④正确,故应选 D。
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
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