2018-2019学年鲁科版选修3-1 第1章静电场 整合提升 学案
鲁科版高中物理选修3-1课件高二:第1章静电场本章整合
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专题归纳
专题一 专题二
【例题 1】在真空中 O 点放一个点电荷 A,其电荷量为 Q=1.0×10-9 C,M 点放另一个点电荷 B,其电荷量为 q=1.0×10-10 C,OM 间距离为 r=30 cm,求 M 点的电场强度。如果拿走点电荷 B,M 点的电场强度又如何?
解析:B 为试探电荷,A 是真空中的点电荷,所以 A 在 M 点产生的电场强
法,使 A 球在距 B 为12x 处平衡,则此时 A 受到绳的拉力为(
)
A.F1
B.2F1
C.4F1
D.8F1
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专题一 专题二
解析:A 球受到重力 G、B 球对 A 球的库仑力 F、绳 的拉力 F1,如图所示。
由共点力平衡条件知,G、F、F1 三力的图示必然构成
封闭三角形,由相似三角形得mLg
(2)若以上三个电荷皆可自由移动,要使它们都处于平衡状态,对 q3 的电 荷量及电性有何要求?
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专题一 专题二
解析:(1)q3 受力平衡,必须和 q1、q2 在同一条直线上,因为 q1、q2 带异种 电荷,所以 q3 不可能在它们中间。再根据库仑定律,库仑力和距离的二次方 成反比,可推知 q3 应该在 q1、q2 的连线上,q1 的外侧(离小电荷量电荷近一点 的地方),如图所示。
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特别提醒(1)受力分析时只分析性质力,不分析效果力;只
分析外力,不分析内力。 (2)根据平衡条件,灵活选取求解方法。
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【例题 3】 在真空中有两个相距 r 的点电荷 A 和 B,带电荷量分别为 q1=-q,q2=4q。
2018版高中物理鲁科版选修3-1学案:第一章 静电场 1.2 静电力 库仑定律
第2讲 静电力 库仑定律[目标定位] 1.知道点电荷的概念,了解理想化模型.2.理解库仑定律的内容及适用条件,并会应用公式进行相关计算.3.通过静电力和万有引力的对比,体会自然规律的多样性和统一性.一、静电力与点电荷模型1.电荷间作用力大小的影响因素:两带电体之间的相互作用力与其形状、大小、电荷量、电荷分布、二者之间的距离等因素有关.2.点电荷:本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷. 想一想 体积很小的带电体一定可以看做点电荷吗?答案 不一定,带电体看做点电荷的条件是带电体离得较远,它的形状、大小与电荷在其上的分布状况均无关紧要,所以体积小的带电体不一定可以看做点电荷. 二、库仑定律 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Q 1、Q 2的乘积成正比,跟它们的距离r 的二次方成反比;方向沿着它们的连线,同种电荷相斥,异种电荷相吸.(2)公式:F =k Q 1Q 2r ,式中k =9.0×109N·m 2/C 2,叫静电力常量.(3)适用条件:①真空中;②点电荷. 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,等于其他电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和.这个结论通常叫做静电力叠加原理. 想一想 对于F =k Q 1Q 2r2,当r →0时,能否说F 趋向无穷大?答案 不能;库仑定律适用于真空中的点电荷,当距离r →0时,带电体不能看作是点电荷了,此公式不能直接使用了. 三、静电力与万有引力的比较 共同点:1.都与距离的二次方成反比;2.都有与作用力有关的物理量(电荷量或质量)的乘积,且都与乘积成正比;3.都有一个常量;4.力的方向都在两个物体的连线上. 不同点:1.万有引力与两个物体质量有关,只能是引力,适用于质点;2.库仑定律与两个物体电荷量有关,可能是引力,也可能是斥力,适用于真空中的点电荷. 想一想 如图1所示,有人说:“两个质量分别为m 1和m 2的均匀金属球体,它们之间的万有引力大小为F =G m 1m 2r 2,若两球带电量分别为q 1、q 2,它们之间的库仑力的大小F =k q 1q 2r 2,对吗?为什么?图1答案 不对.质量均匀的球体可以认为其质量集中在球心,可以看成质点;但靠得较近的球体不能看成点电荷,由于电荷间的相互作用,电荷会在球上移动,带同种电荷时F <k q 1q 2r 2,带异种电荷时F >k q 1q 2r2.一、对点电荷的理解1.点电荷是理想化的物理模型,只有电荷量,没有大小、形状,类似于力学中的质点,实际并不存在.2.一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定.3.点电荷的电荷量可能较大也可能较小,但一定是元电荷的整数倍. 例1 关于点电荷,下列说法中正确的是( ) A.点电荷就是体积小的带电体 B.球形带电体一定可以视为点电荷 C.带电少的带电体一定可以视为点电荷D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷 答案 D解析 点电荷不能理解为体积很小的带电体,也不能理解为电荷量很少的带电体.同一带电体,有时可以看做点电荷,有时则不能,如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时,就不能看成点电荷,而研究它与离它很远的电荷间的作用力时,就可以看做点电荷.带电体能否看成点电荷,要依具体情况而定,A 、B 、C 均错.二、对库仑定律的理解和应用 1.静电力的确定(1)大小计算:利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q 1和q 2的绝对值即可.(2)方向判断:利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断.2.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律,即不论电荷量大小如何,两点电荷间的库仑力大小总是相等的.注意 (1)库仑定律只适用于点电荷的带电体之间的相互作用.(2)两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷;相距较近时不能看作点电荷,此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化.例2 有三个完全一样的金属球A 、B 、C ,A 球带的电荷量为7Q ,B 球带的电荷量为-Q ,C 球不带电,将A 、B 两球固定,然后让C 球先跟A 球接触,再跟B 球接触,最后移去C 球,则A 、B 球间的作用力变为原来的多少倍? 答案 58解析 设A 、B 两球间的距离为r ,由库仑定律知,开始时A 、B 两球之间的作用力为F =k 7Q ×Q r2.当A 、C 两球接触时,据电荷均分原理可知,两球均带电荷量为72Q .当B 、C 两球接触时,两球均带电荷量为12×(72Q -Q ) =54Q .故现在A 、B 两球间的作用力F ′=k 72Q ×54Q r 2=58F . 所以F ′F =58.借题发挥 若两个金属小球的电荷量分别为Q 1、Q 2,第三个完全相同的不带电的金属球与它们无限次接触后,三个金属球平分总电荷量,即Q 1′=Q 2′=Q 3′=Q 1+Q 23.三、静电力的叠加空间中有多个电荷时,某电荷所受的静电力是其他所有电荷单独对其静电力的矢量和.遵循平行四边形定则.例3 如图2所示,在A 、B 两点分别放置点电荷Q 1=+2×10-14C 和Q 2=-2×10-14C ,在AB 的垂直平分线上有一点C ,且AB =AC =BC =6×10-2m.如果有一个电子在C 点,它所受的库仑力的大小和方向如何?图2答案 8.0×10-21N 方向平行于AB 向左解析 电子在C 点同时受A 、B 点电荷对其的作用力F A 、F B ,如图所示,由库仑定律得F A =F B =k Q 1q r 2=9.0×109×2×10-14×1.6×10-19(6×10-2)2N =8.0×10-21N.由平行四边形定则和几何知识得:静止在C 点的电子受到的库仑力F =F A =F B =8.0×10-21N ,方向平行于AB 向左.借题发挥 当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的库仑力都遵守库仑定律.某一带电体同时受到多个库仑力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力.这就是库仑力的叠加原理.四、静电力作用下的平衡问题1.静电力可以与其他的力平衡,可以使物体发生形变,也可以产生加速度.分析问题的思路与方法完全是力学问题的思路与方法.2.静电力作用下的共点力的平衡分析静电力平衡的基本方法:(1)明确研究对象;(2)画出研究对象的受力分析图;(3)根据平衡条件列方程;(4)代入数据计算或讨论.例4 如图3所示,把质量为3g 的带电小球B 用绝缘细绳悬起,若将电荷量为Q =-4.0×10-6C 的带电球A 靠近B ,当两个带电小球在同一高度相距r =20cm 时,绳与竖直方向成α=30°角,A 、B 两球均静止.求B 球的电荷量q (g 取10m/s 2).图3答案 -39×10-7C 解析 对球B 受力分析,如图.根据共点力平衡条件,结合几何关系得到: T sin30°=F T cos30°=mg 解得:F =mg tan30° 根据库仑定律,有:F =k Qq r 2解得:q =39×10-7C 即B 球的电荷量是q =39×10-7C ,由于AB 是排斥作用,故B 带负电.对点电荷的理解1.下列说法中正确的是( )A.点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是不存在的B.点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体C.根据F =kQ 1Q 2r2可知,当r →0时,F →∞D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小,而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 答案 AD解析 点电荷是一种理想模型,一个带电体能否看成点电荷不是看其大小,而是应具体问题具体分析,是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计.因此大的带电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的,所以A 、D 对.库仑定律公式的理解和应用2.两个相同的金属小球(可看作点电荷),带有同种电荷,且电荷量之比为1∶7,在真空中相距为r ,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们之间的库仑力是原来的( ) A.7B.37C.97D.167答案 D解析 若两球原来所带电荷量分别为Q 和7Q ,先接触再分开后电荷量均为4Q ,根据库仑定律的公式F =k q 1q 2r 2,它们之间的库仑力是原来的167,故D 正确.静电力的叠加3.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘.坐标原点O 处有一可看做点电荷的带电体,该点电荷受到的电场力最大的是( )答案 B解析 A 图中坐标原点O 处点电荷受到的电场力是14带电圆环给的;B 图中坐标原点O 处点电荷是第一象限14带正电圆环和第二象限14带负电圆环叠加的结果,作用力比单独一个14带正电圆环给的大;C图中第一象限14带正电圆环和第三象限14带正电圆环产生的作用力相互抵消,所以坐标原点O处点电荷受到的作用力是第二象限14带电圆环产生的;同理D 图中第一象限与第三象限的14带电圆环、第二象限与第四象限的14带电圆环对点电荷的作用力也相互抵消,所以坐标原点O处电荷受力为零.故选B.库仑力作用下的平衡4.两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内,两棒与水平面间均成45°角,棒上各穿有一个质量为m 、带电荷量为Q 的相同小球,如图4所示.现两小球均处于静止状态,求两球之间的距离L .图4答案kQ 2mg解析 对其中一个小球受力分析,受竖直向下的重力、垂直于棒的弹力、水平方向的库仑力,三者的合力为零.库仑力F =k Q 2L 2,有平衡关系Fmg=tan45°,解之得L =kQ 2mg.。
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本章整合知识建构综合应用专题1 库仑定律的应用总结:应用库仑定律解题时应注意:(1)库仑定律的适用条件:仅适用于真空中的点电荷.(2)计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行.【例1】 两个不能作为点电荷处理的金属带电球,如果它们带的是异种电荷,那么两球之间的实际作用力与按两球球心距离用库仑定律计算的力,哪个更大?如果它们带的是同种电荷,情况又如何?解析:当两球带异种电荷时,由于异种电荷相互吸引,所以电荷都向小球内侧聚集,那么电荷间的距离小于球心间距,所以这时两球间的实际作用力要大于按球心距离计算的力;同理,若两球带同种电荷时,电荷相互排斥,球上的电荷都向球的外侧聚集,则电荷间距大于两球心间距,所以力也就相对较小.答案:带异种电荷时,实际作用力更大;带同种电荷时,实际作用力更小.【例2】 如图所示,三个点电荷处在一条直线上,Q 2、Q 3间距为Q 1、Q 2间距的2倍,为使三个电荷都保持静止状态,则应有Q 1∶Q 2∶Q 3=______________,其中______________和______________必为同号电荷,而第三个电荷______________则与此两个异号.解析:因为三个电荷都保持静止,所以Q 2受的力,即Q 1、Q 3给Q 2的力应该是大小相等,方向相反的,所以若Q 1、Q 2同号,则Q 3、Q 2也同号;若Q 1、Q 2异号,则Q 3、Q 2也异号.且F 12=k 2121r Q Q ,F 32=k 2123)2(r Q Q ,所以Q 1∶Q 3=1∶4.对Q 1同理可得:F 12=k 2121r Q Q ,F 13=k 2131)3(r Q Q ,则Q 2∶Q 3=1∶9. 对Q 3同理可得:F 32=k 2123)2(r Q Q ,F 13=k 2131)3(r Q Q , 则Q 1∶Q 3=4∶9.综上所述,Q 1∶Q 2∶Q 3=9∶4∶36,Q 1、Q 3同号,Q 2与这两个电荷异号.答案:9∶4∶36 Q 1 Q 3 Q 2专题2 电场强度与电场力的综合应用总结:解这类题目时应注意:(1)电场强度是反映电场性质的物理量,与检验电荷无关.(2)电场强度的两个公式E=F/q 和E=kQ/r 2的适用条件.前者适用于所有电场,而后者仅适用于真空中点电荷的电场.(3)带电体在电场中受多种力作用时,要注意受力分析.【例1】 一半径为R 的圆环,其上均匀带正电,圆环中心的电场强度如何?解析:圆环上均匀带电,那么圆环上任意一点在圆环中心均有电场强度,假设每一点带电为q ,则E=kq/r 2,方向指向圆心.但圆环上的点是对称的,每个点产生的场强都有和它对称的点产生的场强中和了,所以在圆环中心的场强实际上为0.答案:0【例2】 在水平向右的匀强电场中,有一质量为m ,带正电的小球,用长为l 的绝缘细线悬挂于O 点,当小球静止时细线与竖直方向夹角为θ,如图所示,现给小球一个初速度v 0,使小球能在竖直平面内做圆周运动.试问:小球在做圆周运动的过程中,在哪一位置速度最 小?速度最小时是多少?解析:因为小球在B 点时静止,所以小球在B 点时小球受力平衡,对小球进行受力分析,小球受重力mg 、拉力T 和电场力F 作用.当小球向上转时,拉力不做功,只有重力和电场力做功,并且重力和电场力始终不变,所以我们可以将小球所受的重力和电场力看作一个力,即这两个力的合力.这样我们就可以把这个问题转换成一个我们所熟悉的圆周运动来处理了,这个合力就相当于只有重力在小球上做功时的重力了,那么平衡点B 就相当于小球运动的最低点,A 点就相当于小球运动的最高点,即为小球速度最小的位置.由动能定理:θcos mg -×2l=21mv A 2-21mv 02, 解得v A =θcos 420gl v -. 答案:A 点速度最小;v A =θcos 420gl v -科海观潮 库仑一、生平简介库仑(Charles-Augustin de Coulomb,1736—1806年)法国工程师、物理学家.1736年6月14日生于法国昂古莱姆.他在美西也尔工程学校读书.离开学校后,进入皇家军事工程队当工程师.他在西印狄兹工作了9年,因病而回到法国.法国大革命时期,库仑辞去一切职务,到布卢瓦致力于科学研究.法皇执政统治时期,他回到巴黎,成为新建的研究院成员.1773年发表有关材料强度的论文,1777年库仑开始研究静电和磁力问题.1779年他分析摩擦力,还提出有关润滑剂的科学理论.他还设计出水下作业法,类似现代的沉箱.1785—1789年,库仑用扭秤测量静电力和磁力,导出有名的库仑定律.1806年8月23日库仑在巴黎逝世.二、科学成就1.在应用力学方面的成就.他在结构力学、梁的断裂、砖石建筑、土力学、摩擦理论、扭力等方面做了许多工作,他也是测量人在不同工作条件下做的功(人类工程学)的第一个尝试者.他提出使各种物体经受应力和应变直到它们的折断点,然后根据这些资料就能计算出物体上应力和应变的分布情况.这种方法沿用到现在,是结构工程的理论基础.他还做了一系列摩擦的实验,建立了库仑摩擦定律:摩擦力和作用在物体表面上的正压力成正比;并证明了摩擦因数和物体的材料有关.由于这些卓越成就,他被认为18世纪欧洲伟大工程师之一.2.最主要的贡献是建立著名的库仑定律.当时,法国科学院悬赏,征求改良航海指南针中的磁针问题.库仑认为磁针支架在轴上,必然会带来摩擦,要改良磁针的工作,必须从这一根本问题着手,他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针.他又发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系,从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小.这启发他发明了扭秤.扭秤能以极高的精度测出非常小的力.库仑定律是库仑通过扭秤实验总结出来的,库仑扭秤在细金属丝的下端悬挂一根秤杆,它的一端有一个小球A,另一端有一平衡体P,在A旁放置一个同它一样大小的固定小球B.为了研究带电体间的作用力,先使A和B都带一定电荷,这时秤因A端受力而偏转.扭转悬丝上端的旋钮,使小球A回到原来的位置,平衡时悬丝的扭力矩等于电力施在A上的力矩.如果悬丝的扭转力矩同扭角间的关系已知,并测得秤杆的长度,就可以求出在此距离下AB之间的作用力.实验中,库仑使两小球均带同种等量的电荷,互相排斥.他作了三次数据记录:第一次,令两小球相距36个刻度;第二次,令小球相距18个刻度;第三次,令小球相距8.5个刻度.大体上按缩短一半的比例来观测.观测结果为第一次扭丝转36度;第二次扭丝转144个刻度;第三次扭丝转575.5度.库仑分析出间距之比约为1∶1/2∶1/4,而转角之比为1∶4∶16.最后一个数据有点出入,那是因为漏电的缘故.库仑还作了一系列的实验,最后总结出库仑定律.库仑扭秤实验在电学发展史上有重要的地位,它是人们对电现象的研究从定性阶段进入定量阶段的转折点.。
高中鲁科版物理选修3-1练习:第一章+静电场+第1节 随堂演练巩固提升+Word版含答案.doc
[随堂检测]1.专门用来运输柴油、汽油的油罐车,在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链,对它的作用下列说法正确的是()A.让铁链与路面摩擦产生静电,使油罐车积累一定的静电荷B.让铁链发出声音,以引起其他车辆的注意C.由于罐体与油摩擦产生了静电,罐体上的静电被铁链导入大地,从而避免了火花放电D.由于罐体与油摩擦产生了静电,铁链将油的静电导入大地,从而避免了火花放电解析:选C.在运输柴油、汽油时,由于上下左右颠簸摇摆,造成油和油罐摩擦而产生静电,所以在油罐车尾部装一条拖在地上的铁链能将罐体上的静电导入大地从而避免静电的积累.2.(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是()A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电解析:选BD.摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同,因而电子可以在物体间转移,若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电.若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电.使物体带电并不是创造出电荷.3.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开.下面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.由于验电器原来不带电,因此,验电器的金属球和箔片带异号电荷,选项A、C错误;验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷,选项B正确,D错误.4.(多选)悬挂在绝缘细线下的两个轻质小球,表面镀有金属薄膜,由于电荷的相互作用而靠近或远离,分别如图甲、乙所示,则()A.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.乙图中两球只有一个带电解析:选BC.题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球,带电物体具有吸引轻小物体的性质,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球,也可以是一个小球带电而另一个小球不带电;两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象,则必须都带电且是同种电荷.5.如图所示,A为带正电的小球,B为原来不带电的金属导体,处于图示位置时B的右端带了q的电荷量,然后用一导线将导体B的右端与大地相连,则通过导线的电荷量为________.解析:由题意可知,导体B处在带电小球A的附近,由于感应起电使导体的两端带上等量的异种电荷,即导体的左端带电荷量为q的负电荷,右端带等量的正电荷.当用导线将导体B的右端与大地相连时,可以将导体B与大地视为一个整体(一个巨大的导体),与A 接近的一端带电荷量不变,而远离A的大地(大地为远端)带等量的正电荷,可见通过导线的电荷量为q.答案:q[课时作业]一、单项选择题1.(2018·甘肃天水一中月考)下列关于电荷、起电的说法正确的是()A.自然界存在有三种电荷:正电荷、负电荷和中性电荷B.静电感应不是创造了电荷,只是电荷从物体的一个部分转移到另外一个部分C.摩擦起电是创造了电荷,从而使物体带电D.一个带电体接触另外一个不带电的物体,两个物体会带上异种电荷解析:选B.自然界存在有两种电荷:正电荷、负电荷,选项A错误;根据电荷守恒定律可知,静电感应不是创造了电荷,只是电荷从物体的一个部分转移到另外一个部分,选项B正确;摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷的转移,选项C错误;一个带电体接触另外一个不带电的物体,由于电荷的转移两个物体会带上同种电荷,选项D错误.2.电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘,这主要是因为()A.灰尘的自然堆积B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力C.电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘D.电视机工作时,屏表面有静电而吸附灰尘解析:选D.应明确该现象是一种静电现象,即电视机工作时,屏表面由于有静电而吸附灰尘,即D正确.3.(2018·西藏日喀则一中期中)导体A带5q的正电荷,另一完全相同的导体B带q的负电荷,将两导体接触一会儿后再分开,则B导体的带电量为()A.-q B.qC.2q D.4q解析:选C.两带电体带异种电荷,接触后先将电量中和,故接触后两带电体带电总和为:5q-q=4q,当两带电体分开后,将总量平分,所以将两导体接触一会后再分开,则B 导体的带电量为2q.故选C.4.(2018·河北定州中学高二周练) A、B两物体均不带电,相互摩擦后A带负电荷,电荷量大小为Q,则B的带电情况是()A.带正电荷,电荷量大于QB.带正电荷,电荷量等于QC.带负电荷,电荷量大于QD.带负电荷,电荷量等于Q解析:选B.A、B两物体均不带电,相互摩擦后A带负电荷,电荷量大小为Q,根据电荷守恒定律得B的带电情况是带正电荷,电荷量等于Q,故A、C、D错误,B正确.5.如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属导体,并相隔一定距离,其中A带正电,B不带电,则下列说法中正确的是()A.若B向A靠近,导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷并且电荷量小于左端B.若A不动,将B沿图中aa′分开,则两边电荷量一定不相等C.若A向B靠近,B左端和右端的电荷量大小始终相等并且连续变化D.若A、B接触一下,A、B均带正电,但总电荷量不变解析:选D.B靠近带电体A时,由于静电感应,B的左端带负电,右端带正电,B原来不带电,故靠近A后,左、右端带电量相等,选项A错误;B原来显示中性,沿aa′分开,两边电荷量一定相等,选项B错误;A靠近B的过程,B两端电荷不能连续变化,因为所有物体带电量只能是e=1.6×10-19 C的整数倍,选项C错误;A、B接触一下,A原来带的正电荷将在A、B导体上重新分配,A、B均带正电,总电荷量不变,选项D正确.二、多项选择题6.原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体带正电1.6×10-15 C,丙物体带电8×10-16C.则对于乙、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8×10-16 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8×10-16 CD.丙物体一定带有负电荷8×10-16 C解析:选AD.由于甲、乙、丙原来都不带电,即都没有净电荷,甲、乙摩擦导致甲失去电子而带1.6×10-15 C的正电,乙物体得到电子而带1.6×10-15 C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.由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为(1.6×10-15-8×10-16)C=8×10-16 C,故A、D正确.7.以下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,小球可能带异种电荷,也可能不带电,选项A错误;如果能够排斥小球,则小球一定带同种电荷,故选项B正确;用验电器的金属球接触它时,如果小球不带电,由于电荷量重新分配,验电器的金属箔也会改变角度,所以选项C错误;带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质,选项D正确.8.(2018·宁夏银川二中高二月考)如图所示,a、b、c、d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸d,b斥c,c斥a,d吸b,则()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小球带同种电荷D.c,d小球带异种电荷解析:选BD.设a带正电,则a吸d,异种电荷相吸,所以d带负电.c斥a,同种电荷相斥,所以c带正电.d吸b,所以b带正电,即a+、d-、c+、b+;故选B、D.9.如图所示,在两个带等量异种电荷的绝缘导体之间,对称地放着两个相同的导体ab、cd,现用导线把a、d连接起来,下列说法正确的是()A.有正电荷沿导线从a移向d,进而形成方向为由a到d的电流B.有负电荷沿导线从d移向a,进而形成方向为由a到d的电流C.达到静电平衡后,a、d端均不带电D.达到静电平衡后,b、c端均不带电解析:选BD.本题中若a、d连接起来,导体ab和cd就组成一个新的导体,由于静电感应,靠近正电荷的a端带负电,靠近负电荷的d端带正电,b、c两端不带电,故C错,D对.在金属导体中只有带负电的自由电子移动,正电荷不能移动,故A错,B对.10.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.水分子带正电D.水分子带负电解析:选BD.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.三、非选择题11.某同学设计了一个证明电荷守恒的实验,实验装置如图所示.实验步骤如下:(1)用一根金属杆连接两只相同的验电器,让带电的有机玻璃棒靠近金属杆的一端,两只验电器的箔片均张开,为什么?(2)在两只验电器的箔片均张开的情况下,先移走金属杆,再移走带电的有机玻璃棒,这时验电器的箔片是否保持张开状态?为什么?(3)再用金属杆连接两只验电器,将会出现什么现象?这个现象说明了什么?这个实验能证明电荷守恒吗?为什么?答案:(1)带电的有机玻璃棒靠近金属杆的一端时,金属杆因静电感应,两端带等量异种电荷,与金属杆连接的验电器因此而带电,带电的验电器的箔片因库仑斥力而张开.(2)保持张开状态.因为验电器所带的电荷没有失去,箔片因电荷的斥力仍然处于张开状态.(3)验电器的金属箔片又重新闭合.说明两验电器所带电荷量相等,电性相反.能证明电荷守恒.因为它说明了电荷不是创生的,只是从一个物体转移到另一个物体,一个物体得到多少电荷,另一个物体必然因失去相同的电荷而带等量的相反电荷,电荷总量不变.12.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大小之比为多大?(2)若A 、B 两球带异种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多大?解析:(1)设A 、B 带同种电荷,带电荷量均为q ,则A 、C 接触后,A 、C 带电荷量为q A =q C =12q ,C 与B 球接触后,B 、C 所带电荷量为q B =q C ′=q +12q 2=34q 故A 、B 带电荷量大小之比为q A q B =12q 34q =23. (2)若A 、B 带异种电荷,设A 带电荷量+Q ,则最后A 带电荷量+12Q B 最后带电荷量-Q +12Q 2=-14Q A 、B 最后带电荷量大小之比为⎝⎛⎭⎫12Q ∶⎝⎛⎭⎫14Q =2∶1.答案:(1)2∶3 (2)2∶1经典语录1、最疼的疼是原谅,最黑的黑是背叛。
2018-2019学年高中鲁科版物理选修3-1课件:第一章 静电场 第1节
解析:选 D.摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个 物体,感应起电过程电荷在电场力作用下,从物体的一部分转 移到另一个部分,两个过程都没有产生电荷,选项 A、B 错误; 摩擦起电的两摩擦物体可以是导体,选项 C 错误;不论是摩擦 起电还是感应起电,都是电荷的转移,选项 D 正确.
2.(多选)如图所示,将带有负电荷的绝缘棒移近两个不带电的相 同导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种 方法中能使两球都带电的是( )
二、原子结构与电荷守恒 1.原子结构:如图所示.
原子原子核__质__中__子__子____::呈带电正中电性 __电__子__:绕核旋转
2.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从物体 的_一__部__分___转移到_另__一__部__分___,或者从_一__个__物__体___转移到 _另__一__个__物__体___.在任何转移的过程中,电荷的总量_不__变___.
[解析] 得到电子的物体带负电荷,A 错误.由于摩擦起电的实 质是电子的得失,所以两物体带电种类一定不同,但数量一定 相等,B 错误,C 正确.由题中例子不难看出,同一物体与不 同种类物体摩擦,该物体所带电荷种类可能不同,D 正确. [答案] CD
同一物体分别与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷的种类 可能不同,这是因为所带电荷的性质取决于两种物体的原子核 束缚电子能力的大小,所以不要以为摩擦过的玻璃棒总是带正 电.
[思路点拨] 解此题注意两点: (1)枕形导体中自由移动的电荷会在导体 C 的作用下重新分布. (2)金属箔张开表示两箔片带有同种电荷.
[解析] 根据静电感应现象,带正电的导体 C 放在枕形导体附 近,在 A 端出现了负电荷,在 B 端出现了正电荷,金属箔带上 同种电荷相斥而张开,选项 A 错误.用手触摸枕形导体后,B 端不是最远端了,人是导体,人的脚部连接的地球是最远端, 这样 B 端不再有电荷,金属箔闭合,选项 B 正确.用手触摸枕 形导体时,只有 A 端带负电,将手和 C 移走后 A 端所带负电便 分布在枕形导体上,A、B 端均带有负电,两对金属箔张开,选 项 C 正确.从以上分析看出,选项 D 也正确. [答案] BCD
高中鲁科版物理新选修3-1第一章静电场章节练习含答案解析
高中鲁科版物理新选修3-1第一章静电场章节练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、多选题1.两个完全相同的金属球A 和B 带电荷量之比为1∶7,相距为r ,两者接触一下放回原来的位置,则后来两小球之间的库仑力大小与原来之比是( ) A .3∶7 B .4∶7C .9∶7D .16∶7二、单选题2.两个等量点电荷P 、Q 在真空中产生电场的电场线如图所示,下列说法中正确的是()A .P 、Q 是两个等量负电荷B .P 、Q 是两个等量正电荷C .P 、Q 是两个等量异种电荷D .P 、Q 产生的是匀强电场3.ab 是长为L 的均匀带电细杆,P 1、P 2是位于ab 所在直线上的两点,距b 端均为4L,位置如图.ab 上电荷产生的静电场在P 1处的场强大小为1E ,在2P 处的场强大小为2E 。
则以下说法正确的是( )A .两处的电场方向相反,1E <2EB .两处的电场方向相反,1E >2EC .两处的电场方向相同,1E <2ED .两处的电场方向相同,1E >2E4.如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A 、B 、C 三点,A 点为两点电荷连线的中点,B 点为连线上距A 点距离为d 的一点,C 为连线中垂线距A 点距离也为d 的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是( )A .A CB E E E =>,AC B ϕϕϕ== B .B A C E E E >>,A C B ϕϕϕ=>C .A B E E <,A C E E <,A B ϕϕ>,A C ϕϕ>D .因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低5.如图带箭头的实线表示电场线的分布情况,一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中AB 所示.若粒子仅受电场力作用,则下列判断中正确的是( )A .粒子一定带负电B .粒子一定带正电C .若粒子是从B 运动到A ,则其速度减小D .若粒子是从B 运动到A ,则其电势能增加6.真空中一匀强电场中有一质量为0.01g ,电荷量为﹣1×10﹣8C 的尘埃沿水平方向向右做匀速直线运动,取g=10m/s 2,则( ) A .场强方向水平向左 B .场强的大小是1×103N/C C .场强的大小是1×107N/CD .场强的方向竖直向下7.如图所示,绝缘水平面上有A 、B 、C 、D 四点,依次相距L ,若把带电金属小球甲(半径远小于L )放在B 点,测得D 点处的电场强度大小为E ;现将不带电的相同金属小球乙与甲充分接触后,再把两球分置于A 、C 两点,此时D 点处的电场强度大小为( )A .49E B .59EC .ED .209E三、填空题8.如图所示,在真空中有两个点电荷A 和B ,电荷量分别为﹣Q 和+2Q ,它们相距L .如果在两点电荷连线的中点O 有一个半径为r (2r <L )的空心金属球,且球心位于O 点,则球壳上的感应电荷在O 点处的场强大小________方向________.9.如图所示,不带电的枕形导体AB,A段靠近一带正电的导体C时,A端将带______电,B端_______(填“不带电”、“带正电”或“带负电”).用手触摸枕形导体A端后,枕形导体A端______(填“不带电”、“带正电”或“带负电”),B端________(填“不带电”、“带正电”或“带负电”).10.同种电荷间相互________,这种作用通过________实现的,电场线上每点的切线方向都与该点的电场方向________.11.长为L的导体棒原来不带电,将一带电量为-q的点电荷放在距棒左端R处,如图所示,当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于______,方向______.四、解答题12.如图,一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上,右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷,点电荷到金属球表面的最近距离为2r .(1)由于静电感应而在金属球上出现了电荷,它们也在空间激发电场.这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少?方向如何?(2)如果用导线的一端接触球的左侧,另一端接触球的右侧,导线是否能将球两侧的电荷中和?为什么?13.在真空中A点有一正电荷Q=2.0×10﹣4C,把检验电荷q=2.0×10﹣5C的负电荷置于B点,他们相距离r=2m,如图所示.求:(1)q受到的电场力;(2)q所在点的电场强度;(3)只将B处的检验电荷q移走,求此时B点的电场强度.14.两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b,在真空中相距为l,如果引入另一点电荷c,正好能使这三个电荷都处于静止状态,试确定电荷c的位置、电性及它的电荷量.参考答案1.CD 【详解】若两小球电性相同,两个完全相同的金属小球,将它们相互接触再分开,带电量先中和后平分,设金属球A 和B 带电量为Q ,7Q ,所以A 、B 所带的电荷相等都为4Q ,根据库仑定律得27kQ QF r⋅='244k Q QF r ⋅⋅=所以'16=7F F 若两小球电性相反,两个完全相同的金属小球,将它们相互接触再分开,带电量先中和后平分,设金属球A 和B 带电量为Q ,7Q ,所以A 、B 所带的电荷相等都为3Q ,根据库仑定律得127kQ QF r⋅='1233k Q QF r ⋅⋅=所以'119=7F F故选CD 。
高中鲁科版物理选修3-1练习:第一章+静电场+第2节 随堂演练巩固提升+Word版含答案.doc
[随堂检测]1.下列关于点电荷的说法中,正确的是( ) A .带电球体一定可以看成点电荷B .直径大于1 cm 的带电球体一定不能看成点电荷C .直径小于1 cm 的带电球体一定可以看成点电荷D .点电荷与质点都是理想化的模型解析:选D .点电荷与质点一样都是理想化的模型,一个带电体是否可看作点电荷,不以带电体的几何尺度大小而定,而是要分析带电体与发生作用的另外一个带电体之间的距离跟它的几何尺度的大小关系,如果带电体的形状和大小带来的影响很小,可忽略不计时,该带电体则可视为点电荷.2.(2018·黑龙江双鸭山一中月考)要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法中可行的是( )A .每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变B .保持点电荷的电荷量不变,使两个电荷间的距离增大到原来的2倍C .使一个点电荷的电荷量加倍,另一个点电荷的电荷量保持不变,同时将两个点电荷间的距离减小为原来的12D .保持点电荷的电荷量不变,将两个点电荷的距离减小到原来的14解析:选A .根据库仑定律公式F =k Qqr 2,则有:每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变,则F ′=k ·2Q ·2qr 2=4F ,故A 正确;保持点电荷的电荷量不变,使两个点电荷的距离增大到原来的2倍,则力变为原来的14,故B 错误;使一个点电荷的电荷量增加1倍,另一个点电荷的电荷量保持不变,同时使两点电荷间的距离减小为原来的12,则有F ′=kq ·2Q⎝⎛⎭⎫r 22=8F ,故C 错误;保持点电荷的电荷量不变,将两点电荷间的距离减小为原来的14,则有F ′=kqQ⎝⎛⎭⎫r 42=16F ,故D 错误.3.(2018·兰州模拟)如图所示,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 ,A 球电荷量为+Q ,B 球电荷量为-3Q ,两球之间的静电力大小为F ,将两球相互接触后放回原处, 此时两球之间的静电力变为( )A .F3B .小于F3C .4F 3D .大于4F3解析:选B .金属小球A 和B ,带电量分别为+Q 和-3Q ,因两球不能看作是点电荷,因为两球电荷间的吸引作用,根据库仑定律,可知相互作用力大小为F >k Q 23r 2;将两球接触后再放回原处,电荷先中和再平分,带电量变为Q -3Q2=-Q ,由于两球之间相互排斥,则根据库仑定律,有:F ′<kQ 29r 2<13F ,故选B .4.如图所示,把一个带正电的小球放在A 处,然后把挂在丝线上的带正电小球先后挂在P 1 、P 2位置.测得丝线两次的偏角分别为α= 45°和β= 30°,而且由于丝线的长度可以调节,两次都确保小球的位置a 和b 与A 在同一条水平线上.如果两带电小球都可以看成点电荷,则两次的间距之比Aa /Ab 为多少?解析:对小球受力分析,其受重力、绳的拉力和库仑力F ,三力平衡可得 a 位置:F a =mg tan α① b 位置:F b =mg tan β② 由库仑定律:F =k Qqr 2a 位置:F a =k QqAa 2③b 位置:F b =k Qq Ab2④ 联立①②③④解得:Aa Ab=tan βtan α=33. 答案:33[课时作业]一、单项选择题1.(2018·宁夏育才中学高二期中)关于点电荷、元电荷、检验电荷,下列说法正确的是( )A .点电荷是一种理想化的物理模型B .点电荷所带电荷量不一定是元电荷电荷量的整数倍C .点电荷所带电荷量一定很小D .点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型解析:选A .点电荷和质点一样是一种理想化的物理模型,A 正确;元电荷又称“基本电量”,在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的,任何带电体所带电荷都是e 的整数倍,B 错误;点电荷是一种理想化的物理模型,其带电荷量并不一定很小,C 错误;点电荷是一种理想化的物理模型,元电荷又称“基本电量”,在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的,任何带电体所带电荷都是e 的整数倍,检验电荷是用来检验电场是否存在的点电荷,所以点电荷、元电荷、检验电荷不是同一种物理模型,D 错误.2.(2018·安徽合肥八中检测)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电量分别为q 1、q 2,其间距为r 时,它们之间的相互作用力的大小为F =kq 1q 2r 2,式中k 为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k 的单位应为( )A .kg ·m 2·C 2B .N 2·C 2·m -2C .kg ·m 3·C -2D .N ·m 2·C -2解析:选D .根据F =kq 1q 2r 2可得k =Fr 2q 1q 2,则k 的单位应为N ·m 2C 2=N ·m 2·C -2,故选D .3.两个相同的金属小球(可看作点电荷),带有同种电荷,且电荷量之比为1∶7,在真空中相距为r ,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们之间的库仑力是原来的( )A .7B .37C .97D .167解析:选D .若两球原来所带电荷量分别为Q 和7Q ,先接触再分开后电荷量均为4Q ,根据库仑定律的公式F =k q 1q 2r 2,它们之间的库仑力是原来的167,故D 正确.4.(2018·山东寿光现代中学高二月考)如图所示,水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球a 、b ,左边放一个带正电的固定球+Q 时,两悬球都保持竖直方向.下面说法正确的是( )A .a 球带正电,b 球带正电,并且a 球带电荷量较大B .a 球带负电,b 球带正电,并且a 球带电荷量较小C .a 球带负电,b 球带正电,并且a 球带电荷量较大D .a 球带正电,b 球带负电,并且a 球带电荷量较小解析:选B .存在+Q 球时,对a 、b 球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,可得a 球带负电,b 球带正电.a 、b 作为整体得+Q 对a 和+Q 对b 的水平方向的库仑力大小相等方向相反.再根据F =k Qqr2得a 离+Q 近点,所以a 球带电荷量较小,b 球带电荷量较大,故B 正确.5.在光滑的绝缘水平面上,由两个质量均为m 带电量分别为+q 和-q 的甲、乙两个小球,在水平力F 的作用下一起做匀加速直线运动,则甲、乙两球之间的距离r 为( )A .q k FB .q 2k FC .2qk FD .2qF k解析:选B .选甲、乙作为整体为研究对象,则: F =2ma ①选乙为研究对象,列牛顿第二定律方程有: kq 2r 2=ma ② ①②联立得:r =q2kF,故B 正确、A 、C 、D 错误. 6.(2018·广东汕头潮阳实验学校高二月考)如图所示,大小可以不计的带同种电荷的小球A 和B 相互排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β,且α<β,由此可知( )A .B 球带的电荷量较多 B .B 球的质量较大C .B 球受到的拉力较大D .两球接触后,再处于静止状态时,悬线的偏角为α′、β′,则仍有α′<β′ 解析:选D .根据牛顿第三定律得:A 球对B 球的库仑力等于B 球对A 球的库仑力,无论两球电荷量是否相等,所受库仑力都相等,故无法比较哪个电荷量较大,故A 错误;对小球受力分析,根据平衡条件有:对小球A 、B 受力分析,根据平衡条件有:m A g =F 库tan α;m B g =F 库tan β,因为α<β,所以m A >m B ,故B 错误;根据平衡条件有:F T A =F 库sin α;F T B =F 库sin β,因α<β,所以B 球受的拉力较小,故C 错误;两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α′、β′,对小球A 、B 受力分析,根据平衡条件有:tan α′=F ′库m A g ,tan β′=F ′库m B g ,因为m A >m B ,所以α′<β′,故D 正确.二、多项选择题7.下列对于库仑定律的理解正确的是( ) A .库仑定律适用于真空中的点电荷B .当半径为r 的两带电小球相距为r 时,可用库仑定律计算它们间的静电力C .在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算D .相互作用的两个点电荷,它们的电荷量不相同,它们各自所受的库仑力大小一定不相等解析:选AC .库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,干燥空气中的点电荷也近似适用,故A 、C 正确;半径为r 的两小球距离是r 时,不能看作点电荷,库仑定律不适用,故B 错误;两点电荷间的静电力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,故D 错误.8.(2018·黑龙江哈尔滨六中高二月考)如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球a 、b 、c (可视为点电荷),三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下静止,则以下判断正确的是( )A .a 对b 的静电力一定是引力B .a 对b 的静电力可能是斥力C .a 的电量可能比b 少D .a 的电量一定比b 多解析:选AD .根据电场力方向来确定各自电性,从而得出“两同夹一异”,因此A 正确,B 错误.同时根据库仑定律来确定电场力的大小,并由平衡条件来确定各自电荷量的大小,因此在大小上一定为“两大夹一小”,故D 正确,C 错误.9.如图所示,可视为点电荷的小物体A 、B 分别带负电和正电,B 固定,其正下方的A 静止在绝缘斜面上,则A 受力个数可能为( )A.A可能受2个力作用B.A可能受3个力作用C.A可能受4个力作用D.A可能受5个力作用解析:选AC.小物体A必定受到至少两个力作用,即重力和B对它的电场力,这两个力方向相反,若两者恰好相等,则A应只受这两个力作用.若向上的电场力小于A的重力,则A还将受到斜面的支持力,这三个力不能平衡,用假设法可得A必定也受到了斜面的静摩擦力,所以A受到的力可能是2个,也可能是4个,选A、C.10.(2018·广西桂林十八中考试)竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,小球A、B带有同种电荷.现用指向墙面的水平推力F作用于小球B,两球分别静止在竖直墙和水平地面上,如图所示.如果将小球B向左推动少许,当两球重新达到平衡时,与原来的平衡状态相比较()A.推力F将变大B.竖直墙面对小球A的弹力变大C.地面对小球B的支持力不变D.两小球之间的距离变大解析:选CD.以A球为研究对象,分析受力,作出受力分析图如图1所示.设B对A的库仑力F库与墙壁的夹角为θ,由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为:N1=m A g tan θ,将小球B向左推动少许时θ减小,则竖直墙面对小球A的弹力N1减小,故B 错误.再以A、B整体为研究对象,分析受力如图2所示,由平衡条件得:F=N1;N2=(m A +m B)g,则F减小,地面对小球B的支持力一定不变,故A错误,C正确.由以上分析得到库仑力F 库=m A gcos θ,θ减小,cos θ增大,F 库减小,根据库仑定律分析得知,两球之间的距离变大,故D 正确.三、非选择题11.如图所示,把一电荷量为Q =-5×10-8 C 的小球A 用绝缘细绳悬起,若将电荷量为q =+4×10-6 C 的带电小球B 靠近A ,当两个带电小球在同一高度相距30 cm 时,绳与竖直方向夹角α=45°,取g =10 m/s 2,k =9.0×109 N ·m 2/C 2,且A 、B 两小球均可视为点电荷,求:(1)A 、B 两球间的库仑力大小; (2)A 球的质量.解析:(1)由库仑定律得:F 库=k Qqr 2代入数据:F 库=0.02 N故A 、B 两球间的库仑力大小为0.02 N.(2)由牛顿第三定律知,B 所受库仑力与A 所受库仑力的大小相等,对A 受力分析如图所示:根据平衡条件得:F 库=mg tan α 代入数据:m =2×10-3 kg故A 球的质量为: m =2×10-3 kg.答案:(1)0.02 N (2)2×10-3 kg12.如图所示,长为L 的绝缘细线下系一带正电的小球,悬于O 点,小球所带的电荷量为Q .当在O 点另外固定一个正电荷时,若小球静止在A 处,则细线拉力是小球重力mg 的2倍.现将小球拉至图中B 处(θ=60°),并放开使之摆动,问:(1)固定在O 处的正电荷的带电荷量为多少? (2)小球回到A 处时悬线拉力为多少?解析:(1)设O 处正电荷电荷量为q ,细线拉力为F .球在A 处静止时,由受力分析可得F =k QqL2+mg又F =2mg 故k QqL 2=mg所以q =mgL 2kQ.(2)小球回到A 处的过程中只有重力做功,由动能定理可得mgL (1-cos 60°)=12m v 2由牛顿第二定律可得F ′-mg -k QqL 2=m v 2L由以上各式联立解得F ′=3mg . 答案:(1)mgL 2kQ (2)3mg经典语录1、最疼的疼是原谅,最黑的黑是背叛。
2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-1讲义:第一章 静电场 第4节 电势能和电势 Wo
姓名,年级:时间:第4节电势能和电势1.静电力做功与路径无关,只与电荷的初、末位置有关;静电力做的功等于电势能的减少量。
2.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
3.沿电场线方向,电势逐渐降低。
4.电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
5.无论粒子电性如何,当粒子垂直进入匀强电场后,电场力一定做正功。
一、静电力做功的特点在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关.二、电势能1.概念电荷在静电场中具有的势能。
用E p表示.2.静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量,W AB=E p A-E p B。
错误!3.电势能的大小电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功.4.零势能位置电场中规定的电势能为零的位置,通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零。
三、电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。
2.公式:φ=E p q .3.单位:国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V,1 V=1 J/C。
4.特点(1)相对性:电场中各点电势的高低,与所选取的零电势的位置有关,一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。
(2)标矢性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负。
5.与电场线关系:沿电场线方向电势逐渐降低。
四、等势面1.定义电场中电势大小相同的各点构成的面叫做等势面.2.等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直。
(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
1.自主思考——判一判(1)只要电荷在电场中移动,电场力一定做功.(×)(2)电场力做功与重力做功类似,与初末位置有关,与路径无关.(√)(3)电势有正、负,是矢量。
(×)(4)在匀强电场中沿电场线方向,电势降低最快。
(√)(5)等势面上,不仅各点电势相同,电场强度也一定相同。
2018-2019学年鲁科版选修3-1 第一章 第1节 静电现象及其微观解释课件(48张)
解答:(1)摩擦过的塑料梳子带负电;头发带正电。 (2)因为头发都带正电荷,相互排斥,所以根根直立,像孔雀 开屏。 (3)因为摩擦前塑料梳子和头发都是电中性的,所以两者后 来所带的电荷量相等。摩擦起电的本质是两物体中正负电荷的重 新分配。 知识链接:同种物质摩擦不起电,原因是同种物质的原子核 束缚电子的本领相同,摩擦时不会发生电子转移。
课时 1.1 静电现象及其微观解释 1.理解静电感应,知道起电的三种方式、自然界的两种电荷 及其作用特点。 2.掌握和理解电荷守恒定律,并能用其解释一些现象。 3.了解静电的应用及防止静电危害的方法。 重点难点:理解感应起电的原理,理解点电荷的概念,掌握和 应用电荷守恒定律。
教学建议:摩擦起电现象在生活中很常见,可以通过演示实 验,再多举生活中的例子,增加学生的感性认识。感应起电较难理 解,可通过实验引入,重点剖析。电荷守恒定律与起电原理密切联 系,是起电现象的理论升华,要深刻理解。静电的应用与防护知识 可以指导学生通过课外阅读、上网等途径广泛搜集资料,扩大知 识视野。 导入新课:冬季的教室内,同学们在触摸物品或相互接触时, 常常被电着,带来瞬间的麻痹或疼痛。那么手上的静电是怎么产 生的呢?我们又如何来防止呢?今天的课我们就来解决这样的问 题。
1.静电的产生 (1)一切静电现象都是由物体带电引起的。使物体带电的方 式有三种,初中学过的两种是①摩擦起电和②接触起电。导体因 受附近带电体的影响而带电的现象叫作③静电感应。利用静电感 应使物体带电叫作感应起电。 (2)验电器是检验物体是否④带电和估测物体⑤带电多少的 仪器。
(3)物理学规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒带⑥正 电,用毛 皮摩擦过的橡胶棒带⑦负 电。更多的实验结果表明:同种电 荷相互⑧排斥,异种电荷相互⑨吸引。 2.电荷守恒定律 电荷既不能创造,也不能消灭,只能从物体的一部分转移到 ⑩另一部分,或者从一个物体转移到 另一个物体。在转移的过程 中,电荷的 总量不变。 3.静电的应用与防护 在生产和生活中,静电也可能是隐形杀手。防止静电危害的 方法之一是尽快把 静电导走。常见油罐车拖着一根铁链,这样 做是为了 将静电导走。
2018版高中物理鲁科版选修3-1学案:第一章静电场1.1静电现象及其微观解释
THE FIRST CHAPTER第1章静电场第1讲静电现象及其微观解释[目标定位]1•了解电荷及静电现象的产生2了解静电的应用及防护3掌握电荷守恒定律并能解答相应问题•戸预习导学全檢理•识记•点拨 _____________________________________________________________________ 一、静电的产生1•使物体带电的三种方式:摩擦起电、接触起电、感应起电.2. 静电感应:导体因受附近带电体的影响而带电的现象叫做静电感应.利用静电感应使物体带电的方式叫感应起电.3. 电荷:物理学规定: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.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.二、原子结构与电荷守恒1. 原子结构:物质是由原子、分子、离子等微粒组成;原子是由原子核和电子组成;原子核是由中子和质子组成.质子带正电,电子带负电,物体不显电性.2. 电荷守恒定律:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从物体的一部分转移到另一部分,或者从一个物体转移到另一个物体.在转移的过程中,电荷的总量不匚—•这个规律叫做电荷守恒定律. 3. 物体带电的本质:电子的转移.想一想摩擦起电的物体所带的电荷是哪里来的?答案摩擦起电的电荷是相互摩擦的物体间电子的转移造成的三、静电的应用与防护1. 静电的应用:激光打印机、静电喷雾、静电除尘、静电杀菌等2. 防止静电危害的方法之一是:尽快把静电导走想一想油罐车车尾为什么拖着一条长长的铁链?答案由于运输过程中油和油罐摩擦产生了静电,通过一条铁链可以将电荷导走,避免引起爆炸事故.歹课堂讲义J 理解-深化•採究、三种起电方式1. 摩擦起电:当两个物体相互摩擦时,一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体,于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电2. 感应起电:当一个带电体靠近导体时,由于电荷之间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷.3. 接触起电:当导体与带电导体接触时,电子从一个物体转移到另一个物体上,使导体带上与带电体相同性质的电荷.4. 三种起电方式的实质都是自由电子的转移【例1 绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a, a的表面镀有铝膜;在a的旁边有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图1所示,现使b带电,贝U ( )图1A. b将吸引a,吸住后不放开B. b先吸引a,接触后又把a排斥开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b球带电后,使a产生静电感应,感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷,远离b的一侧出现与b同种的感应电荷.虽然a上的感应电荷等量异号,但因为异种电荷离b更近,所以b对a的电场力为引力.当b吸引a使两者接触后,由于接触带电,b、a又带上同种电荷,有斥力作用,因而又把a排斥开,所以B项正确.借题发挥⑴带电体具有吸引轻小物体的性质,所以两物体吸弓I不一定是因为带有异种电荷.也可能是因为其中一个是轻小物体.(2)在处理带电物体间发生相互作用时,需特别注意带电物体具有吸引不带电的轻小物体的特性,所以当两物体相互吸引时,其可能情况是一个带电,另一个不带电,也可能是两物体带异种电荷.针对训练如图2所示,A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的F部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是()A. 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上的金属箔片闭合答案AB解析虽然A、B起初都不带电,但带正电的导体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端带正电荷,其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷,所以金属箔片都张开,A正确.C只要一直在A、B附近,先把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仍带等量异种的感应电荷,此时再移走C,A、B所带电荷量不变,金属箔片仍张开,B正确.但如果先移走C,A、B上的感应电荷会马上中和,不再带电,所以箔片都不会张开,C错.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上的感应电荷会完全中和,箔片都不会张开,D错.故选A、B.二、电荷守恒定律的理解和应用1•三种起电方式的本质都是电子的转移,在转移的过程中电荷的总量不变注意(1)电中性的物体内部也有电荷的存在,只是电荷量的代数和为零,对外不显电性;⑵电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时,经过电子的转移,最终达到电中性的过程•2•接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关,当两个完全相同的金属球接触后,电荷将平均分配,即最后两个球一定带等量的同种电荷•若两个球原先带同号电荷,电荷量相加后均分;若两个球原先带异号电荷,则电荷先中和再均分【例2】用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b,使之接触起电,以下说法正确的是()A .在此接触起电过程中,玻璃棒a上的正电荷向玻璃棒b上转移B .在此接触起电过程中,玻璃棒b上的电子向玻璃棒a上转移C. 在此接触起电过程中,它们的电荷的代数和不变D .此接触起电过程并不一定遵循电荷守恒定律答案BC解析带正电的玻璃棒a与另一不带电的玻璃棒b接触时,由于电荷间的相互作用,带正电的玻璃棒a 吸引玻璃棒b中的负电荷,此时b棒失去电子而带正电,正电荷不移动,A错误;接触带电使b因失去电子而带上了正电荷,B正确;a棒得到电子与原有的部分正电荷中和,因而a棒上所带的净电荷量减少,b棒因失去电子而带上了正电荷,b棒所带的净电荷增加,a棒上所带的净电荷减少量等于b棒所带的净电荷增加量,a、b两棒所带电荷的代数和不变,C正确;电荷守恒定律是自然界最基本的守恒定律,在电荷分离、转移、中和过程中电荷的总量不变,D错误.【例3 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大小之比为多大;(2) 若A、B两球带异种电荷,接触后两球的电荷量大小之比为多大答案(1)2 : 3 (2)2 : 1解析⑴设A、B带同种电荷且电荷量均为q,则A、C接触后,A、C所带电荷量为q A = 1q c=2q.1q+ 2q 3C与B球接触后,B、C所带电荷量为:q B= q c' = "q.1q 2q 2故A、B所带电荷量大小之比为午=2.q B 3 34q⑵设q A=+ q, q B=- q. 则C与A接触后,A、C所带电荷量为q A ' = q c=+ *q.1?q—qC与B接触后,B、C所带电荷量为q B‘ = q c'=—厂2-9小球相同,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 B 26.4 X 10 —3.2 X10 C = 1.6X 10燃易爆环境中保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件 【例4下列措施利用了静电的是( )A. 油罐车的油罐有条铁链搭到地上B. 农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电C. 家用电器如洗衣机接有地线D. 手机一般都装有天线 答案 B解析 油罐车的油罐有条铁链搭到地上,目的是把油罐车产生的静电导到地下,保证油罐车的安全,家用电器也一样, A 、C 错误•农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电,而叶子上都带 有负电,农药不会被风吹走, B 正确•手机接有天线目的是为了更好的接收信号,D 错误•戸对点练习全 巩固•应用•反愦 _____________________________________________________________________对物体带电本质的理解1•如图3所示,用起电机使金属球 A 带上正电荷,并靠近验电器 B ,则()A. 验电器金箔不张开,因为球 A 没有和验电器B 接触B. 验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了正电荷C. 验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了负电荷D. 验电器金箔张开,因为验电器的下部箔片感应出了正电荷 答案 D解析 相对于金属球来讲,金属箔片是距离带电体A 较远的一端,根据静电感应规律可知,验电器的两金属箔片都带上了正电荷,而同种电荷相斥,所以金属箔片张开,即D 正确•电荷守恒定律的理解和应用-92.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 = 6.4X 10 C 、Q B = —-93.2X 10 C,让两个绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少个电子?答案 电子由B 球转移到了 A 球,转移了 3.0X 1010个电子解析 当两小球接触时,带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C.在接触过程中,电子由B球转移到A球,不仅将自身电荷中和,且继续转移,使B球带Q B'的正电,这样,共转移的电子电荷量为A Q B=Q B'—Q B= [1.6 X10 一9—(- 3.2X10一9)]C =-94.8X 10 C.—9转移的电子数n = 如=4.8 X 10— /=3.0X 1010(个).e 1.6X 10 C ' 丿静电的应用与防护3•专门用来运输柴油、汽油的油罐车,在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链,对它的作用下列说法正确的是()A. 让铁链与路面摩擦产生静电,使油罐车积累一定的静电荷B. 让铁链发出声音,以引起其他车辆的注意C. 由于罐体与油摩擦产生了静电,罐体上的静电被铁链导入大地,从而避免了火花放电D. 由于罐体与油摩擦产生了静电,铁链将油的静电导入大地,从而避免了火花放电答案C解析在运输柴油、汽油时,由于上下左右颠簸摇摆,造成油和油罐摩擦而产生静电,所以在油罐车尾部装一条拖在地上的铁链能将静电导入大地从而避免静电的积累1一4q,1故A、B所带电荷量大小之比为 d = 1 2 * 4-=;.q B 1 14q借题发挥(1)相同的金属球带同种电荷时,接触时总电荷量平分.(2 )相同的金属球带异种电荷时,接触时电荷中和后将剩余电荷平分三、静电的应用与防护1•静电的危害:雷鸣闪电造成人畜伤亡,静电火花引发的爆炸和火灾,静电放电导致电子设备的故障,以及工业中的一些静电危害等2•防止静电危害的措施有:①尽快导走多余电荷,避免静电积累;②调节空气的湿度;③易。
2018-2019学年高中鲁科版物理选修3-1课件:第一章 静电场 第4节
场强大小 E3=E2=kaQ2,方向沿 y 轴负向;将该正点电荷移到 G 处,该正点电荷在 H 点产生的场强大小 E4=k(2Qa)2,方向沿 y 轴正向,所以 H 点的场强大小 E=E3-E4=34kaQ2 ,方向沿 y 轴 负向.
[答案] B
求解场强叠加问题的思路 (1)明确某点的电场的形成数量. (2)根据电场强度的方向的定义,判定各电场强度的方向. (3)运用图解法画出各个场强,运用平行四边形定则进行场强叠 加.
如图所示,M、N 和 P 是以 MN
为直径的半圆弧上的三点,O 点为半圆弧的圆
心,∠MOP=60°.电荷量相等、符号相反的两
个点电荷分别置于 M、N 两点,这时 O 点电场强度的大小为 E1;
若将 N 点处的点电荷移至 P 点,则 O 点的场强大小变为 E2,
E1 与 E2 之比为( ) A.1∶2
分析静电平衡及静电屏蔽问题的两点技巧 (1)在分析静电平衡问题时,要注意感应电荷产生的场强、附加 场强、导体内部场强之间的关系.正确理解静电平衡的规律与 特点. (2)分析静电平衡问题时,要注意对内、对外屏蔽的条件:金属 壳内部空间不受壳外电场的影响,接地金属壳内部电场对壳外 空间没有影响.
[题组过关] 1.如图所示,在金属球壳内部球心处放置一 带电荷量为+Q 的点电荷,A 点在球壳内,B 点在壳壁中,C 点在壳外,则下列说法正确 的是( ) A.A、B 两点场强均为零 B.EA>EB>EC C.如果 A、C 两点和球心在一条直线上,则 A、C 两点的场强 方向相同 D.B 点场强方向指向球心
A.2πkσ0
x r2+x2
C.2πkσ0xr
3.静电屏蔽的两种方式 屏蔽外电场
图示
屏蔽内电场
2018-2019版物理新设计同步鲁科版选修3-1课件:第一章 静电场 第2节
体会自然规律的多样性和统一性。 引力的对比
一、静电力与点电荷模型 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__之__间__的__距__离__等。
2.点电荷 (1)定义:物理学上把本身的__大__小___比相互之间的__距__离____ 小得多的带电体叫做点电荷。 (2)特点:只有_电__荷__量___,没有___大__小____的点。
3.元电荷与点电荷 (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 荷量的最小单位。 (2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状,是带电个体,其 带电荷量可以很大也可以很小,但它一定是元电荷的整数倍。
[精典示例] [例 1] 下列关于点电荷的说法正确的是( )
A.任何带电球体,都可看成电荷全部集中于球心的点电荷 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
答案 B
库仑力的叠加
[要点归纳] 当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的库仑力都遵守 库仑定律。某一带电体同时受到多个库仑力作用时可利用力 的平行四边形定则求出其合力。这就是库仑力的叠加原理。
[精典示例] [例3] 如图2所示,在A、B两点分别放置点电荷Q1=+2×10-14
C和Q2=-2×10-14 C,在AB的垂直平分线上有一点C,且 AB=AC=BC=6×10-2 m。如果有一个电子在C点,它所受 到的库仑力的大小和方向如何?
第2节 静电力 库仑定律
1.了解点电荷、静电力的概念。 1个方法——探究实验中的
2.掌握库仑定律的内容和条件,并 控制变量法
会简单计算。
学案:高中物理第1章静电场章末综合提升学案鲁科版选修3-1
静电场[体系构建][核心速填]一、三种起电方式1.摩擦起电:通过摩擦的方式使物体带电。
2.接触起电:通过与带电体接触的方式使物体带电。
3.感应起电:通过静电感应使物体带电。
二、两个基本定律1.电荷守恒定律电荷既不能创造,也不能消灭,只能从物体的一部分转移到另一部分,或者从一个物体转移到另一个物体。
在任何转移的过程中,电荷的总量保持不变。
2.库仑定律内容:真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小,与它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比,与它们的距离r的平方成反比;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。
三、两个场强公式1.电场强度的定义式:E=Fq,其中q为试探电荷。
2.点电荷的电场强度:E=kQr2,其中Q是场源电荷。
四、电场线的两个用途1.曲线上任意一点的切线方向表示该点的电场强度的方向。
2.电场线的疏密可反映电场的强弱。
五、电场强度的叠加如果有几个点电荷同时存在,它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和,其运算法则是平行四边形定则。
六、静电平衡的四个特点1.静电平衡导体内部没有电荷的定向移动。
2.静电平衡导体内部合场强处处为零,即E 内=0。
3.静电平衡导体表面电场方向与导体表面垂直。
4.净电荷只分布在导体的外表面上,外表面上曲率半径越大,净电荷分布的密度越小。
力电综合问题 1.受力情况带电体在电场中受到电场力作用,还可能受到其他力的作用,如重力、弹力、摩擦力等。
2.解题方法(1)物体在各力的作用下,若处于平衡状态,即静止或做匀速直线运动,物体所受合外力为零,利用力的平衡条件解题。
(2)物体在各力的作用下做变速运动(直线或曲线),物体所受合外力不为零,利用牛顿第二定律解题。
总之,处理这类问题,就像处理力学问题一样,只是分析受力时注意别忘了电场力。
【例1】 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,电场强度为E ,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m 的带电小球,丝线与竖直方向成θ角时小球恰好平衡,如图所示。
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整合提升
知识网络
重点突破
1.静电感应和感应起电
【例1】如图1-1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 端靠近一带电导体C时()
图1-1
A.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都移走,两对金箔均张开
D.选项C中两对金箔带同种电荷
解析:根据静电感应现象,带正电的导体C放在枕形导体附近,在A端出现了负电,在B 端出现了正电,这样的带电并不是导体中有了新的电荷,只是电荷的重新分布.金箔上带电相斥而张开.选项A错误.用手摸枕形导体后,B端不是最远端了,人是导体,人的脚部甚至地球是最远端,这样B端不再有电荷,金箔闭合.选项B正确.用手触摸导体时,只有A端带负电,将手和C移走后,不再有静电感应,A端所带负电便分布在枕形导体上,A、B端均带有负电,两对金箔均张开.选项C正确.由以上分析看出,选项D也正确.
答案:BCD
2.库仑定律的综合应用
【例2】真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(A、B均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间的静电力为F.用一个不带电的同样的金属小球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B球间的静电力应为多大?若再使A、B间距增大一倍,则它们的静电力又为多大?
解析:设A 、B 两球的电荷量分别为q 、-q ,相距r ,那么F =kq 2/r 2,是引力.用球C 接触球A 后,A 、C 带电均为q /2;再用球C 与球B 接触后,电荷又重新平均分配.
q b ′=q c ′=4
)2(21q q q -=- 移去球C ,A 、B 间的静电力为F ′=F r kq r q q k 8181 42222
=⋅=⋅,仍为引力. 再把A 、B 间距从r 增大到2r ,F ″=F r q q k 321)
2(4
22=⋅. 答案:81F 32
1F 3.电场强度的计算
【例3】 在真空中O 点放一个点电荷Q =+1.0×10-9 C ,直线MN 通过O 点,OM 的距离r =30 cm ,在M 点放一个点电荷q =-1.0×10-10 C ,如图 1-2 所示.求
:
图1-2
(1)q 在M 点受到的作用力;
(2)M 点的场强.
解析:(1)q 在M 点要受到Q 的吸引力,根据库仑定律,F =k
2r Qq =1.0×10-8 N ,方向指向O 点.
(2)由点电荷场强计算公式,Q 在M 点的场强:E m =k 2
r Q =100 N/C ,方向指向N 点. 答案:(1)1.0×10-8 N (2)100 N/C
4.静电平衡和静电屏蔽
【例4】如图1-3所示,Q 是一个绝缘金属导体,把一个带正电的绝缘金属球P 移近Q ,由于静电感应,A 端出现的感应电荷量大小为q a ,B 端为q b .则下列结论中正确的是(
)
图1-3
A.用手接触一下Q 的A 端,拿走P 后Q 带正电
B.用手接触一下Q 的B 端,拿走P 后Q 带负电
C.导体Q 上,q a >q b
D.导体Q 上,q a =q b
解析:因为P 带正电,所以Q 上的A 端出现负电荷,受P 的吸引力,而在B 端出现正电荷,受P 的排斥力,不管用手接触Q 的哪一处都是大地上的负电荷与Q 上的正电荷中和,使Q 带负电,用手接触导体的过程是一个接地过程,导体接地时都是远端(离带电体较远的一端)的电荷入地,静电感应的过程是导体内的电荷重新分布的过程,由此可知q a =q b .正确选项为B 、D.
答案:BD。