电荷电荷守恒定律及库仑定律
电荷守恒定律和库仑定律
电荷守恒定律和库仑定律电荷守恒定律：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，在转移的过程中，电荷量保持不变．通过对摩擦起电、接触带电、感应起电等使物体带电的方法的分析发现，在这些使物体带电的方法中电荷都不是被创造出来的，而是电荷在物体之间的或物体的各部分之间发生了转移。
库仑定律：在真空中两点电荷的相互作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离平方成反比，作用力的方向在它们的连线上． 公式：122Q Q F k r =，其中：1Q 、2Q 为点电荷，r 为两点电荷间距，环境为真空． 一、库仑定律的理解和应用例一、真空中有两个完全相同的小金属球，相距为r ，带电量分别为1Q Q ＝＋，23Q Q ＝－，它们间的静电力为F ．现在将两个小球接触一下，然后放置于相距2r 处，它们间的静电力为F '，则F F '：的值为（ ）A.2∶1B.4∶1C.8∶1D.12∶1例二、两个半径为0.3 m 的金属球，球心相距1.0 m 放置，当它们都带1.5×10-5 C 的正电时，相互作用力为1F ，当它们分别带51.510C -+⨯和51.510C --⨯的电量时，相互作用力为2F ,则( )A 12.F F =B.12F F ＜C.12F F ＞D.无法判断二、库仑定律与带电体平衡例三、一条长为3l 的丝线穿着两个相同的质量均为m 的小金属环A 和B ，将线的两端都系于同一点O ，如图19-1所示．当金属环带电后，由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角形，此时两环处于同一水平线上．若不计环与丝线的摩擦，两环各带多少电量？例四、如图9—1—13所示，完全相同的金属小球A 和B 带等量异种电荷，中间连接着一个轻质绝缘弹簧，放在光滑绝缘水平面上，平衡时弹簧的压缩量为x 0.现将不带电的与A 、B 完全相同的金属球C 与A 球接触一下，然后拿走，重新平衡后弹簧的压缩量为x ，则图9—1—13A.0x xB.012x x ＞C.012x x ＜ D 不能确定例五、在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷。
高中物理必修课《电荷及其守恒定律、库仑定律》知识讲解及考点梳理
高中物理必修课《电荷及其守恒定律、库仑定律》知识讲解及考点梳理【学习目标】1、知道自然界存在两种电荷，理解元电荷和点电荷的概念2、理解摩擦起电和感应起电的实质，知道电荷守恒定律3、了解库仑扭秤的实验原理4、理解库仑定律，并会用库仑定律进行相互作用力的计算【要点梳理】要点一：电荷及电荷守恒定律1、自然界中存在两种电荷要点诠释：(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷．我们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.(2)自由电子和离子：金属中离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子，失去电子的原子便成为带正电的离子，简称正离子；得到电子的原子便成为带负电的离子，称为负离子．(3)电荷的性质：①同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；②任何带电体都能吸引轻小物体2、物体带电的三种方式比较要点诠释：结果由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦过程中由于摩擦力做功使毛皮上的一些电子转移到橡胶棒，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电．带电体接触验电器带电体接触验电器时，带电体的部分电荷转移到验电器上，使验电器带电．带电体靠近验电器当带电体靠近验电器时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使验电器两端带上等量异种电荷，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．注意：感应起电只适用于导体，摩擦起电只适用于绝缘体．因为只有导体的电子才可以自由移动，绝缘体的电子不能自由移动，因此，绝缘体不会发生感应起电．3、电荷守恒定律要点诠释：1．内容电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律．2．电荷守恒定律的另一种表述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．4、元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：q. 单位：库仑，符号：C.（2）元电荷: 电子所带电荷量是带电体的所带电荷量的最小单元，叫做元电荷，用e表示.要点诠释：（1）所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍.也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量.（2）元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的.通常情况元电荷e 的值可取作：-191610C e .=⨯（3）比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷.如电子的电荷量e 和电子的质量m e (m e =0.91×10－30kg)之比，叫电子的比荷.1117610C kg ee./m =⨯，可作为物理常量使用. 要点二: 库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟电荷量的乘积成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.这种作用力叫做静电力，也叫库仑力.公式：122q q F kr = 其中，q 1、q 2为两个电荷的电量，r 为两个电荷中心的距离.k 为静电力恒量，它的数值由选取的单位决定，国际单位制中k=9.0×109 N·m 2/C 2.库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，但人们至今还不能说明它们的这种相似性. 要点诠释：1．适用条件：真空中的点电荷．点电荷也是一个理想化的模型，是一种科学的抽象.当带电体的线度远远小于带电体之间的距离，以致带电体的形状和大小对其相互作用力的影响可以忽略不计，这样的电荷叫点电荷.但在具体问题中，两均匀带电球体或带电球壳之间的库仑作用力可以看成将电荷集中在球心处产生的作用力.提醒：在利用库仑定律122q q F kr=计算库仑力时，从数学角度分析，若两电荷间的距离r →0，F →∞；但在物理上是错误的，因为当r →∞时电荷已经失去了作为点电荷的前提条件，此时库仑定律已不再适用． 2．库仑力是“性质力”：库仑力也叫做静电力，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，同样遵循牛顿第三定律，不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大．在实际应用时，库仑力与其他力一样，对物体的平衡或运动起着独立的作用，受力分析时不能漏掉．3．库仑定律是电磁学的基本定律之一．库仑定律给出的虽然是点电荷间的静电力，但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向． 4．应用库仑定律应注意：(1)统一国际单位：因静电力常量99.010k =⨯N ·m 2/C 2，所以各量要统一到国际单位．(2)计算库仑力时，q 1、q 2可先只代入绝对值求出库仑的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断力的方向．【典型例题】类型一、关于点电荷和元电荷的理解例1、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 、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，数值是1.6×10－19C，不要误认为元电荷是指具体的电荷，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只是元电荷的整数倍，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.【点评】注意理解元电荷的概念，区别其与电子、质子的不同，同时注意物理学习时也要重视课外阅读，了解有关的物理学史．例2、下面关于点电荷的说法正确的是 ( )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是点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷【解析】本题考查对点电荷的理解．带电体能否看做点电荷，和带电体的体积无关，主要看带电体的体积相对所研究的问题是否可以忽略，如果能够忽略，则带电体可以看成是点电荷，否则就不能．【答案】 C【点评】(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，它与质点的概念类似，突出了问题的主要因素，为我们研究问题带来了很大的方便．(2)形状与大小对相互作用力的影响很小的实际带电体才可看做点电荷，而与带电体的体积大小无关．类型二、静电感应与验电器的使用例3、如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则( )A、金属球A可能不带电B、金属球A一定带正电C、金属球A可能带负电D、金属球A一定带负电【答案】AC【解析】验电器上的金属箔片和金属球都带有正电荷，金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷互相排斥造成的．当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷一定比原来减少了．由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响．当金属球A靠近时，验电器的金属球B、金属杆包括金属箔片整体相当于一个导体，金属球A距金属球B较近，而距金属箔片较远，如果金属球A带正电，验电器上的正电一定向远处移动，则金属箔片上的正电荷量不会减少，所以选项B 是错误的．如果金属球A带负电，验电器上的正电荷会由于静电力作用向近端移动，造成金属箔片上的正电荷量减少，所以选项C是正确的，如果金属球A不带电，由于受到金属球B上正电荷的影响，金属球A 上靠近金属球B的部分也会由于静电力的作用出现负电荷，而这些负电荷反过来会使得验电器上的正电荷向金属球B移动，效果与金属球A带负电荷一样，所以选项A也是正确的，选项D是错误的．【点评】验电器不但可以判断物体是否带电，而且还能演示静电感应现象．了解静电感应现象、区别感应带电与接触带电的不同是分析本题的关键．举一反三【变式1】如图所示，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，同下列结论中正确的是( )A 、导体Q 上，q A ＞qB B 、导体Q 上，q A ＝q BC 、用手触一下Q 的A 端，拿走P 后Q 带正电D 、用手触一下Q 的B 端，拿走P 后Q 带负电【答案】BD【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；而在B 端出现正电荷，受P 的排斥.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 . 【高清课程：电荷及守恒定律 库仑定律 例题1】【变式2】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（ ）【答案】B类型三、关于库仑定律的理解和应用例4、关于库仑定律，下列说法中正确的是 ( )A 、库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体B 、根据122q q F kr=，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C 、若点电荷q 1的电荷量大于q 2的电荷量，则q 1对q 2的静电力大于q 2对q 1的静电力 D 、库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律 【答案】D【解析】点电荷是实际带电体的模型，只有带电体的大小和形状对电荷的作用力影响很小时，实际带电体才能视为点电荷，故A 错；当两个“电点荷”之间的距离趋近于零时，这两个“点电荷”已相对变成很大的带电体，不能再视为点电荷，公式122q q F kr=已不能用于计算此时的静电力，故B 错；q 1和q 2之间的静电力是一对相互作用力，它们的大小相等，故C 错；库仑定律与122m mF G r=的表达式相似，研究和运用的方法也很相似，都是平方反比定律，故D 对．【点评】(1)库仑定律和万有引力定律具有相似的表达式，都是平方反比定律，但它们的适用条件不同；库仑定律只适用于真空中的点电荷，而万有引力定律既适用于两质点间引力大小的计算，又适用于质量分布均匀两球体间引力的计算．(2)库仑力和重力、弹力、摩擦力一样，都具有自己的特性，是“性质力”，同样遵循牛顿运动定律． 举一反三【变式】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作用力大小，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，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 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 正确；选项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，显然带异种电荷相互作用力大，故D 错误.类型四、库仑定律的灵活应用例5、如图甲所示，在A 、B 两点分别放置点电荷Q 1＝+2×1410-C 和Q 2＝-2×1410-C ，在AB 的垂直平分线上有一点C ，且AB ＝AC ＝BC ＝6×10-2m ．如果有一个电子静止在C 点，它所受的库仑力的大小和方向如何?【答案】 8.0×2110-N 方向平行于AB 向左【解析】本题是考查多个带电体同时存在时库仑力的叠加原理．求解关键是正确使用平行四边形法则合成．电子在C 点同时受A 、B 点电荷的作用力F A 、F B ，如图乙所示，由库仑定律122q q F kr =得9141921122229.010210 1.610810(610)A B Q q F F k N N r ----⨯⨯⨯⨯⨯====⨯⨯．由矢量的平行四边形法则和几何知识得：静止在C 点的电子受到的库仑力F ＝F A ＝F B ＝8.0×2110-N ，方向平行于AB 向左．【点评】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法则求出其合力．这就是库仑力的叠加原理． 举一反三【高清课程：电荷及守恒定律 库仑定律 第15页】【变式1】a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1=9q 2，都是正电荷；现引入点电荷c ，这时a 、b 、c 三个电荷都恰好处于平衡状态．试问：点电荷c 的性质是什么?电荷量多大?它放在什么地方?【解析】点电荷c 应为负电荷，否则三个正电荷相互排斥，不可能平衡．由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，三个点电荷只有处在同一条直线上，且c 在a 、b 之间才有可能都平衡．设c 与a 相距x ，则c 、b 相距（0.4－x ），设点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡a 平衡：1312220.4q q q q k k x=b 平衡：3212220.4(0.4)q q q q kkx =-c 平衡：132322(0.4)q q q q kkxx =-显然，上述三个方程只有两个是独立的，解方程可得x =30cm （c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．）321911616q q q ==，即q 1︰q 2︰q 3=1︰19︰116（q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷）． 【点评】三个自由电荷平衡的特点是：三点共线，两大夹小，两同夹异，近小远大.【变式2】有3个完全一样的金属小球，A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量-Q ，C 球不带电，今将A 、B 固定起来，然后让C 反复与A 、B 球接触，最后移去C 球，求A 、B 间的相互作用力变为原来的多少? 【答案】47【解析】 C 与A 、B 反复接触，最后A 、B 、C 三球电荷量均分，即7()23A B C Q Q q q q Q +-'''====， A 、B 间的作用力222224Q Q kQ F k r r ⋅'=⋅=，原来A 、B 间作用力22277Q Q kQ F k r r⋅==， 所以47F F '=．【点评】本题考查电荷守恒定律和库仑定律，库仑力与两个点电荷电荷量间的关系，注意对电荷的转移要全面分析．两个完全相同的带电球体，相互接触后电荷量平分，如果原来两球带异种电荷，则先中和然后再把剩余的电荷量平分．【高清课程：电荷及守恒定律 库仑定律 第6页】【变式3】如图所示，一个半径为R 的圆环均匀带电，ab 为一极小的缺口，缺口长为L （L<<R ），圆环的带电量为Q （正电荷），在圆心处置一带电量为q 的负点电荷，试求负点电荷受到的库仑力．【答案】2(2)LQq F k R L R '=-π 方向由ab 指向圆心．类型五、涉及库仑力的力学综合问题 例6、（2015 浙江高考）如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg 的小球A 悬挂到水平板的MN 两点，A 上带有的正电荷。
电荷守恒定律 库仑定律
电荷守恒定律 库仑定律一、电荷及电荷守恒定律 1．元电荷、点电荷 （1）元电荷：e ＝1．6×10－19C ，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同，但符号相反．（2）点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷． 2．电荷守恒定律（1）内容：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；在转移过程中，电荷的总量保持不变． （2）起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． （3）带电实质：物体带电的实质是得失电子．（4）电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，两者带同种电荷时，电荷量平均分配；两者带异种电荷时，异种电荷先中和后平分．3．感应起电：感应起电的原因是电荷间的相互作用，或者说是电场对电荷的作用． （1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（2）当有外加电场时，电荷向导体两端移动，出现感应电荷，当无外加电场时，导体两端的电荷发生中和． 二、库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．表达式：F ＝k Q 1Q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量．3．适用条件：真空中的点电荷．（1）在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式． （2）当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． 基础检测1．[对电现象的理解]关于电现象，下列说法中正确的是（ ）A ．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B ．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C ．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷D ．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷消失时，必然有等量异种电荷同时消失 2．[对库仑定律适用条件的理解]关于库仑定律的公式F ＝k q 1q 2r 2，下列说法正确的是（ ）A ．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0B ．当真空中的两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞C ．当真空中的两个电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了D ．当真空中的两个电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了3．[库仑定律和电荷守恒定律的应用]使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上－3Q 和＋5Q 的电荷后，将它们固定在相距为a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 1．现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 2．则F 1与F 2之比为 （ ）A ．2∶1B ．4∶1C ．16∶1D ．60∶14．[感应起电的分析方法]如图所示，A 、B 是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触．现使带负电的橡胶棒C 靠近A （C 与A 不接触），然后先将A 、B 分开，再将C 移走．关于A 、B 的带电情况，下列判断正确的是（ ）A ．A 带正电，B 带负电B ．A 带负电，B 带正电C ．A 、B 均不带电D ．A 、B 均带正电 考点一 静电现象及电荷守恒定律 1．使物体带电的三种方法及其实质摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的转移．而电荷转移的原因是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引． 2．验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出（如图甲所示）．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计（如图乙所示）．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥．例1 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，其中正确的是（ ）突破训练1 如图所示，A 、B 为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体，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 （ ）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 后，先把A 、B 分开，然后移去C ，A 、B 上的金属箔片仍张开 C ．把C 移近导体A 后，先把C 移走，再把A 、B 分开，A 、B 上的金属箔片仍张开D ．把C 移近导体A 后，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 上的金属箔片闭合考点二 对库仑定律的理解和应用 1．电荷的分配规律（1）两个相同的导体球，一个带电，一个不带电，接触后电荷量平分． （2）两个相同导体球带同种电荷，先接触再分离，则其电荷量平分． （3）两个相同导体球带异种电荷，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分． 2．对库仑定律的深入理解（1）F ＝k Q 1Q 2r 2，r 指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球心间距．（2）当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．例2 如图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 与b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l ，为球壳外半径r 的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其所带电荷量的绝对值均为Q ，那么a 、b 两球之间的万有引力F 1与库仑力F 2为（ ）A ．F 1＝G m 2l 2，F 2＝k Q 2l 2B ．F 1≠G m 2l 2，F 2≠k Q 2l2C ．F 1≠G m 2l 2，F 2＝k Q 2l2D ．F 1＝G m 2l 2，F 2≠k Q 2l2突破训练2三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为＋q ，球2的带电荷量为＋nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F ．现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知（ ）A ．n ＝3B ．n ＝4C ．n ＝5D ．n ＝6考点三 库仑力作用下的平衡问题1．处理平衡问题的常用方法：（1）合成法，（2）正交分解法． 2．三个自由点电荷的平衡问题（1）条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反． （2）规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异”——正负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．例3如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A 、B 分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力F 作用于小球B ，则两球静止于图示位置，如果将小球B 向左推动少许，并待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比（ ） A ．推力F 将增大B ．竖直墙面对小球A 的弹力减小C ．地面对小球B 的弹力一定不变D ．两个小球之间的距离增大突破训练3 可以自由移动的点电荷q 1、q 2、q 3放在光滑绝缘水平面上，如图所示，已知q 1与q 2之间的距离为l 1，q 2与q 3之间的距离为l 2，且每个电荷都处于平衡状态．（1）如果q 2为正电荷，则q 1为________电荷，q 3为________电荷． （2）q 1、q 2、q 3三者电荷量大小之比是________． 答案 （1）负 负 （2）（l 1＋l 2l 2）2∶1∶（l 1＋l 2l 1）2处理库仑力作用下电荷平衡问题的方法（1）库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题相同，可以将力进行合成与分解． （2）恰当选取研究对象，用“隔离法”或“整体法”进行分析． （3）对研究对象进行受力分析，注意比力学中多了一个库仑力．例4如图所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一带电荷量为＋Q的点电荷．质量为m、带电荷量为＋q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？答案6mg突破训练4如图所示，点电荷＋4Q与＋Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t 的关系图像可能是图中的（）突破训练5 如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，A 和C 围绕B 做匀速圆周运动，B 恰能保持静止，其中A 、C 和B 的距离分别是L 1和L 2．不计三质点间的万有引力，则A 和C 的比荷（电量和质量之比）之比应是（ ）A ．（L 1L 2）2B ．（L 2L 1）2C ．（L 1L 2）3D ．（L 2L 1）31．某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动 （ ） A ．半径越大，加速度越大 B ．半径越小，周期越大 C ．半径越大，角速度越小 D ．半径越小，线速度越小2．如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q ，半径为R ，放在绝缘水平桌面上．圆心为O 点，过O 点作一竖直线，在此线上取一点A ，使A 到O 点的距离为R ，在A 点放一检验电荷＋q ，则＋q 在A 点所受的电场力为（ ）A ．kQqR 2，方向向上B ．2kQq4R 2，方向向上 C ．kQq4R 2，方向水平向左D ．不能确定3．A 、B 两带电小球，质量分别为m A 、m B ，电荷量分别为q A 、q B ，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A 、B 两球处于同一水平面．若B 对A 及A 对B 的库仑力分别为F A 、F B ，则下列判断正确的是 （ ） A ．F A <F BB ．细线OC 的拉力T C ＝（m A ＋m B ）gC ．细线AC 对A 的拉力T A ＝m A2gD ．同时烧断细线AC 、BC 后，A 、B 在竖直方向的加速度相同4．如图所示，正电荷q 1固定于半径为R 的半圆光滑轨道的圆 心处，将另一带正电、电荷量为q 2、质量为m 的小球，从轨道的A 处无初速度释放，求：（1）小球运动到B 点时的速度大小；（2）小球在B 点时对轨道的压力．答案 （1）2gR （2）3mg ＋k q 1q 2R 2，方向竖直向下►题组1 起电的三种方式和电荷守恒定律的应用1．一带负电的金属小球放在潮湿的空气中，一段时间后，发现该小球上带的负电荷几乎不存在了．这说明（ ）A ．小球上原有的负电荷逐渐消失了B ．在此现象中，电荷不守恒C ．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律2．如图所示，左边是一个原来不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为Q A、Q B，则下列结论正确的是（）A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q A>Q BB．只有沿虚线b切开，才会使A带正电，B带负电，且Q A＝Q BC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q A<Q BD．沿任意一条虚线切开，都会使A带正电，B带负电，而Q A、Q B的值与所切的位置有关►题组2库仑定律的理解和应用4．用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素．如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来．若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示．则以下对该实验现象的判断正确的是（）A．保持Q、q不变，增大d，则θ变大，说明F与d有关B．保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比C．保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关D．保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q成正比►题组3库仑力作用下带电体的平衡问题5．如图所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A 球受力个数可能为（）A．可能受到2个力作用B．可能受到3个力作用C．可能受到4个力作用D．可能受到5个力作用6．在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为（）A ．13B ．33C ．3D ． 37．如图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电荷量均为q （q >0）．将另一个带电荷量也为q （q >0）的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc 的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于 （ ）A ．3mgB ．mgC ．23·kq 2l 2D ．3·kq 2l28．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电量分别为－q 、Q 、－q 、Q ．四个小球构成一个菱形，－q 、－q 的连线与－q 、Q 的连线之间的夹角为α．若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是 （ ）A ．cos 3α＝q8QB ．cos 3α＝q 2Q2C ．sin 3α＝Q8qD ．sin 3α＝Q 2q2►题组4 在库仑力作用下的动力学问题9．两根绝缘细线分别系住a 、b 两个带电小球，并悬挂在O 点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为α、β，α<β，如图所示．现将两细线同时剪断，则 （ ） A ．两球都做匀变速运动 B ．两球下落时间相同 C ．落地时两球水平位移相同D ．a 球落地时的速度小于b 球落地时的速度10．如图所示，质量为m 的小球A 放在绝缘斜面上，斜面的倾角为α．小球A 带正电，电荷量为q ．在斜面上B 点处固定一个电荷量为Q 的正电荷，将小球A 由距B 点竖直高度为H 处无初速度释放．小球A 下滑过程中电荷量不变．不计A 与斜面间的摩擦，整个装置处在真空中．已知静电力常量k 和重力加速度g ． （1）A 球刚释放时的加速度是多大？（2）当A 球的动能最大时，求此时A 球与B 点的距离． 答案 （1）g sin α－kQq sin 2 αmH 2 （2）kQqmg sin α。
电荷守恒定律 库仑定律(教师版)
qB＝qC′＝q＋12q＝3q.故
A、B
1q 带电荷量大小之比为qA＝2 ＝2.
24
qB 3q 3
4
(2) 设 qA＝q，qB＝－q.则 C 与 A 接触后，A、C 带电荷量为 qA＝qC＝1q.C 与 B 接触后，B、C 带电荷量 2
为
qB＝qC″＝12q－ 2 q＝－14q，故
A、B
带电荷量大小之比为qA＝12q＝2. qB 1q 1
置于 A 附近，贴在 A、B 下部的金属箔都张开( )
A．此时 A 带正电，B 带负电 B．此时 A 带正电，B 带正电 C．移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合 D．先把 A 和 B 分开，然后移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合 答案 C
解析 由静电感应可知，A 左端带负电，B 右端带正电，选项 A、B 错误；若移去 C，A、B 两端电荷中和，
②单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称为库，用符号 C 表示。通常正电荷量用正数表示，
负电荷量用负数表示。
（2）元电荷
科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，质子所带的电荷量与它相同，但符号相反。人
们把这个最小的电荷量叫做元电荷，用 e 表示。我们在计算中可取 e=1.60×10–19 C。
第一讲 电荷守恒定律、库仑定律
考点 1—— 起电方式、电荷守恒定律 一、考点与生活
在干燥的实验室里，用丝绸摩擦玻璃棒，发现玻璃棒能够吸引轻小的物体，这说明了什么？ 答案：说明玻璃棒带上了电荷．
二、考点知识归纳总结：
1．三种起电方式
起电方 式
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生条 件
两不同绝缘体摩 擦时
导体靠近带电体时
经典教案电荷守恒以及库仑定律
龙文教育学科辅导学案教师: 学生: 年级: 日期:2013. 星期: 时段: 学情分析课题库仑定律学习目标与考点分析学习目标：一、电荷守恒定律二、库仑定律考点分析：学习重点学习方法讲练说相结合学习内容与过程一、电荷守恒定律1．两种电荷：自然界中存在两种电荷——正电荷与负电荷。
不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。
用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
2．电荷间的相互作用. 电荷间相互作用的规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2．元电荷：电荷量为1.6×10-19C的电荷叫做元电荷。
任何带电体的电荷量都为元电荷的整数倍。
3．点电荷：点电荷是一种理想模型。
当带电体本身的几何尺寸比它们之间的距离小很多时，带电体本身的大小可忽略，可以用一个带有相等电荷量的点来代替，这样的带电体就可以看做点电荷。
4．电荷守恒定律：电荷既不能被创造也不能被消灭，这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，但总的电荷量保持不变。
a.两个带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。
b.两个相同的带电金属导体接触后，电荷要重新抵消平均分配，这种现象叫做电荷均分原理。
5．起电的三种方式（1）摩擦起电：电荷从一个物体通过摩擦转移到另一个物体。
（2）感应起电：电荷经过静电感应从物体的一部分转移到另一部分，或从一个物体转移到另一个物体。
（3）接触起电：净电荷由带电体经过接触转移到原来不带电的物体，使之带电。
例题1、正电荷是具有的电荷2、负电荷是具有的电荷电荷间的作用规律：电荷：原子结构及原子为什么表现为电中性？1、摩擦起电：原因：本质：2、感应起电：原因：本质：3、接触带电原因：本质：总结：带电的实质就是例1、毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电，这是因为（）A．空气中的正电荷转移到毛皮上B．空气中的负电荷转移到了橡胶棒上C．毛皮上的电子转移到了橡胶棒上D．橡胶棒上的电子转移到了毛皮上验电器：结构如图工作原理电荷守恒定律内容：电荷既不能，也不会，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，电荷量的保持不变。
高中电学知识点
高中电学知识点一、静电学1. 电荷与库仑定律- 电荷的存在- 电荷守恒定律- 库仑定律及其公式：\( F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \)2. 电场与电场线- 电场的定义- 电场线的绘制- 电场强度的计算：\( E = \frac{F}{q} \)3. 电势能与电势- 电势能的定义- 电势的计算- 电势差与电压的关系4. 电容与电容器- 电容的定义- 电容器的工作原理- 电容的计算公式：\( C = \frac{Q}{V} \)二、直流电路1. 欧姆定律- 欧姆定律公式：\( V = IR \)- 电阻的计算2. 串联与并联电路- 串联电路的总电阻计算- 并联电路的总电阻计算3. 基尔霍夫定律- 基尔霍夫电流定律- 基尔霍夫电压定律4. 电功率与能量- 电功率的计算：\( P = IV \)- 电能的计算：\( W = Pt \)三、磁场与电磁感应1. 磁场与磁力线- 磁场的定义- 磁力线的绘制- 磁通量的计算2. 安培定律与洛伦兹力- 安培定律公式：\( F = BIL \) - 洛伦兹力的计算3. 法拉第电磁感应定律- 法拉第感应定律- 感应电动势的计算4. 楞次定律- 楞次定律的表述- 应用楞次定律判断感应电流的方向四、交流电路1. 交流电的基本概念- 交流电的定义- 正弦波形的理解2. 电阻、电感、电容在交流电路中的行为 - 阻抗的概念- 电感的阻抗计算- 电容的阻抗计算3. RLC串联与并联电路- RLC串联电路的共振频率计算- RLC并联电路的共振频率计算4. 交流电的功率- 有功功率的计算- 无功功率的计算- 视在功率的计算五、电磁波与现代通信1. 电磁波的产生与传播- 电磁波的基本特性- 电磁波的传播速度2. 电磁波谱- 不同类型电磁波的频率范围- 电磁波谱的应用3. 无线通信基础- 无线通信的原理- 调制与解调的概念4. 光纤通信- 光纤通信的原理- 光纤的优点以上是高中电学的主要知识点概述。
电荷守恒与库仑定律
电荷守恒与库仑定律电荷守恒和库仑定律是电磁学中的两个重要原理。
电荷守恒原理表明，在一个封闭系统中，电荷的总量是不变的；库仑定律则揭示了两个电荷之间相互作用的规律。
本文将从电荷守恒和库仑定律的概念、表达式以及应用方面进行探讨。
一、电荷守恒原理电荷守恒原理是电磁学的基本原理之一，它断言在闭合的系统中，电荷的总量保持不变。
这意味着在任何一个过程中，电荷既不会被创造，也不会被销毁，只会从一个物体转移到另一个物体。
电荷守恒原理可以用数学形式表示为：∑Q = 0其中，∑Q代表系统中所有电荷的代数和。
当系统中有正电荷时，它的电量被视为正值；反之，负电荷的电量被视为负值。
根据电荷守恒原理，对于一个封闭系统，电荷的总量始终保持不变。
二、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本规律。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们之间的距离成正比，与它们的电量的乘积成正比。
库仑定律可以用数学表达式表示为：F = k * |Q1 * Q2| / r^2其中，F代表两个电荷之间的力，k代表库仑常数（k=9×10^9N·m^2/C^2），Q1和Q2分别代表两个电荷的电量，r代表它们之间的距离。
根据库仑定律可以得出以下几个结论：1. 两个电荷的电量相同时，它们之间的斥力或引力与它们之间的距离的平方成反比。
距离越近，相互作用力越强。
2. 两个同种电荷（正电荷与正电荷或负电荷与负电荷）之间的相互作用力为斥力，即它们互相排斥。
3. 两个异种电荷（正电荷与负电荷）之间的相互作用力为引力，即它们互相吸引。
三、电荷守恒与库仑定律的应用电荷守恒和库仑定律在电磁学中有着广泛的应用。
以下是它们的一些重要应用：1. 静电现象：根据库仑定律，当两个电荷互相接触或靠近时，它们之间会产生静电力。
这解释了为什么我们在摩擦物体时会感受到电击或看到电火花。
2. 静电场的建立和分析：根据库仑定律，我们可以计算出一个电荷在周围产生的电场的强度和方向。
电荷守恒与库仑定律
电荷守恒与库仑定律知识点一：电荷及电荷守恒定律1．电荷在自然界中存在两种电荷即正电荷和负电荷，电荷的多少称为电荷量，其国际单位为库仑，简称库，符号C ，与元电荷的关系为：。
2．物体带电的三种方式使物体带电叫做起电，使物体带电的三种方式为摩擦起电、感应起电和接触起电。
带电粒子所带电荷量是元电荷的整数倍。
物体带电的三种方式：（1）摩擦起电；（2）感应起电；（3）接触带电。
3．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，在转移过程中，电荷总量不变（1）电荷量的实质：物体得到或失去电子便带上了电荷，得到电子带负电，失去电子带正电，讨论物体带何种电性，是指物体的净电荷是正还是负，也就是说物体所具有的总电荷中是正电荷多于负电荷，还是负电荷多于正电荷，净电荷的多少叫做电荷量。
（2）电荷的中和：两个有等量异种电荷的导体，相互接触后净电荷为零的现象叫电荷的中和。
同步练习11、关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（）A．物体所带的电荷量可以为任意实数B．物体所带的电荷量只能是某些特定值C．物体带电＋1.60×10-9C，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C2、如图1—1—1所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，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（） A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开D．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电3、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（）- ---- -甲乙图1—1—1A. 2.4×10-19CB.-6.4×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C4、有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10-5C的正电荷，小球B、C不带电．现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为q A= ，q B= ，q C= ．知识点二：库仑定律1．点电荷点电荷是一种理想化模型，当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。
电荷守恒定律和库仑定律
电荷守恒定律和库仑定律电荷守恒定律和库仑定律是电磁学中非常重要的两个定律。
它们描述了电荷之间的相互作用和分布，并为我们理解电磁现象提供了基础。
本文将对这两个定律进行解析和说明。
首先，我们来看电荷守恒定律。
这个定律是指在任何一个封闭系统中，电荷的总量保持不变。
简单来说，如果一个封闭系统中的某个地方出现了正电荷的增加，那么就会有另外一个地方出现负电荷的增加，以保持整体电荷量的平衡。
这个定律从宏观角度看，可以用来解释电荷的流动和守恒现象。
接下来，我们来看库仑定律。
库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律。
据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们之间距离的平方成反比，与它们的电荷量的乘积成正比。
这个定律可以用公式表示为F = k * (q1 * q2) / r^2，其中F是作用力，q1和q2是电荷量，r是它们之间的距离，k是库仑常数。
根据库仑定律，同性电荷之间会产生排斥作用力，异性电荷之间会产生吸引作用力。
这个定律对于电磁学中的许多现象，如原子结构、电场和电路等的分析非常重要。
电荷守恒定律和库仑定律有着密切的联系。
首先，电荷守恒定律的存在为库仑定律提供了基础。
如果电荷不守恒，那么库仑定律就无法成立。
其次，库仑定律可以用来解释电荷守恒定律。
根据库仑定律的公式，当两个电荷相互作用时，它们之间的电荷量总是保持不变的。
这与电荷守恒定律是一致的。
除了这两个定律，电磁学还有许多其他的定律和规律。
比如，静电场和电场的性质可以用高斯定律来描述，电路中的电流和电压关系可以用欧姆定律来表示。
这些定律共同构成了电磁学的理论体系，为我们理解电磁现象提供了坚实的基础。
总结起来，电荷守恒定律和库仑定律是电磁学中非常重要的两个定律。
它们描述了电荷之间的相互作用和分布，并为我们理解电磁现象提供了基础。
电荷守恒定律指出电荷的总量在封闭系统中保持不变，而库仑定律描述了电荷之间的作用力与它们之间距离和电荷量的关系。
这两个定律的存在与相互联系为我们建立了电磁学的理论体系，帮助我们更深入地理解电磁现象的本质。
高三物理电场知识点 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律
在高三物理中，电场是一个重要的知识点。
以下是关于库仑定律和电荷守恒定律的深刻理解：
1. 库仑定律（Coulomb's Law）：库仑定律描述了两个电荷之间相互作用的力的大小。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
数学表达式为F = k * (|q₁| * |q₂|) / r²，其中F 是相互作用力的大小，k 是库仑常数，q₁和q₂是两个电荷的电荷量，r 是它们之间的距离。
深刻理解库仑定律包括以下几个方面：
-电荷量越大，相互作用力越大。
-两个电荷之间的距离越近，相互作用力越大。
-相互作用力遵循正负吸引、同号排斥的规律。
-库仑定律适用于静止电荷之间的相互作用。
2. 电荷守恒定律（Law of Conservation of Charge）：电荷守恒定律指出，在一个封闭系统中，总电荷量始终保持不变。
简单来说，电荷不能被创建或消灭，只能通过传递或转移改变位置。
深刻理解电荷守恒定律包括以下几个方面：
-一个系统中的正电荷总量等于负电荷总量。
-在一个封闭系统中，电荷可以从一个物体传递到另一个物体，但总
的电荷量不会改变。
-电荷守恒定律适用于任何情况下的电荷转移和传递。
深刻理解库仑定律和电荷守恒定律有助于理解电场中电荷之间的相互作用和电荷的行为。
它们是理解静电力、电场强度和电势能等相关概念的基础，也是进一步学习电磁学和电动力学的重要基础。
高中物理人教版选修3-1 第一章静电场-电荷守恒定律,库仑定律
高中物理学习讲义k nq r 2，三个金属小＝nq2，球接触后，球1的带电量q ＝q ＋nq 22＝＋4，此时1、2间的作用力F′＝k nq2·＋4r2＝k ＋28r 2，由题意知F′＝F ，即n ＝＋，解得n ＝6.故D 正确．G mL2，kQL2B．F引≠Gm2L2，≠kQL2≠G mL2，kQL2D．F引＝Gm2L2，≠kQL2一侧电荷分布较密集，又L＝3r，不满足的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能≠k QL2.kQL2.万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然不满足，但因为其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作B．tan2α＝Q2 Q1D．tan3α＝Q2 Q1、F BP为库仑力，B．l－kq2 k0l2D．l－5kq2 2k0l2处且与AB在一条直线上－9 4Q应带负电，放在A的左边且和为研究对象，由平衡条件：k qQ Ax2＝kQ A Q Br2①以C为研究对象，则k qQ Ax2＝k＋2②球带电荷量较大球带电荷量较小球带电荷量较大球带电荷量较小】一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能很好，管内部有两个完全一样的弹性金属小Q.两球从图中位置由静止释放，问两球再次经过图中位球的瞬时加速度为释放时的几倍？3kq2m系统为研究对象，为研究对象，画出其受力图如右图所示，后，要产生水平向右的加速度，故C．4/7倍D．无法确定答案C解析C与A、B反复接触后，最终结果是A、B原先所带的总和，最后在三个小球间均分，最后A、B两球的电荷量为7Q＋－3＝2Q.A、B原先有引力：F＝kq1q2r2＝k7Q·Qr2＝7kQ2r2；A、B最后的斥力F′＝k 2Q·2Qr2＝4kQ2r2，所以F′＝47F，A、B间的库仑力减小到原来的47.5．（多选）如图所示，带电小球A、B的电荷量分别为Q A、Q B，OA＝OB，都用长L的丝线悬挂在O点．静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d2，可采用以下哪些方法()A．将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B．将小球B的质量增加到原来的8倍C．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍答案BD解析对B球，根据共点力平衡可知，Fm B g＝dL，而F＝kQ A Q Bd2，可知d＝3kQAQ B Lm B g，故选B、D.§同步练习§1．关于点电荷的概念，下列说法正确的是()A．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看做点电荷B．只有体积很小的带电体才能看做点电荷C．体积很大的带电体一定不能看做点电荷D．对于任何带电球体，总可以把它看做电荷全部集中在球心的点电荷答案 A2．（多选）M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10 C，下列判断正确的有()如图所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在b应(a、b两小球均可看成点电荷)()点点点点与＋Q分别固定在A、BC点开始以某一初速度向右运动，不计试探电荷的重力．则之间的运动，下列说法中可能正确的是()．一直做减速运动，且加速度逐渐变小．一直做加速运动，且加速度逐渐变小三球所受静电力大小一定相等，方向水平向左进行受力分析，如图所示，由平衡条件得FN＝0②受力分析如图所示，由平衡条件得，由牛顿第三定律，墙所受A球压力大小，方向水平向左．如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m，电荷量均为＋，与水平面间的动摩擦因数均为则两物体将开始运动．当它们的加速度第一次为零时，或指向B)(2) kQ2μmg－r2的加速度第一次为零时，A、B间的距离为r′－r 2＝kQ2μmg－r2如图所示，一光滑绝缘导轨，与水平方向成45°角，两个质量均为两个小球间距离为何值时，两球速度达到最大值？受力对称，对B受力分析，开始时Fcos 45°＝mgsin 45°时，增大，两球做减速运动，当速度减为零后又沿斜面向上加速运动．k Qr2.Qkmg.Qkmg的两点为平衡位置各自沿导轨往返运动，即振动．(1)70kqL2403q球受到B球的库仑力向左，要使对A球，有k2－k L2＝ma5．两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为()A．F＝k q1q2R2B．F＞kq1q2R2C．F＜k q1q2R2D．无法确定答案 D解析因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两带电球不能看做点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布．当q1、q2是同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的两侧，电荷中心距离大于3R；当q1、q2是异种电荷时，相互吸引，电荷分布于最近的一侧，电荷中心距离小于3R，如图所示．所以静电力可能小于k q1q2R2，也可能大于kq1q2R2，D正确．6．如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为()A．(－9)∶4∶(－36) B．9∶4∶36C．(－3)∶2∶(－6) D．3∶2∶6答案 A解析本题可运用排除法解答．分别取三个电荷为研究对象，由于三个电荷只在静电力作用下保持平衡，所以这三个电荷不可能是同种电荷，这样可立即排除B、D选项，故正确选项只可能在A、C中．若选q2为研究对象，由库仑定律知：kq2q1r2＝kq2q3r2，因而得：q1＝14q3，即q3＝4q1.选项A恰好满足此关系，显然正确选项为A.7．有两个带电小球，电荷量分别为＋Q和＋9Q.在真空中相距0.4 m．如果引入第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态．求：(1)第三个小球带的是哪种电荷？(2)应放在什么地方？(3)电荷量是Q的多少倍？答案(1)带负电(2)放在＋Q和＋9Q两个小球连线之间，距离＋Q 0.1 m处(3)9 16倍解析根据受力平衡分析，引入的第三个小球必须带负电，放在＋Q和＋9Q两个小球的连线之间．设第三个小球带电量为q，放在距离＋Q为x处，由平衡条件和库仑定律有：以第三个带电小球为研究对象：kQ·qx2＝k9Q·q－x2解得x＝0.1 m以＋Q为研究对象：kQ·q2＝k·9Q·Q2，得q＝9Q168.如图所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，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球质量较大C．B球受的拉力较大D．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′，则仍有α′<β′答案 D解析两小球处于平衡状态，以小球A为研究对象受力分析如图所示，受三个力(m A g、F、F A)作用，以水平和竖直方向建立坐标系；利用平衡条件得F A·cos α＝m A g，F A·sin α＝F整理得：m A g＝Ftan α，F A＝Fsin α同理对B受力分析也可得：m B g＝Ftan β，F B＝Fsin β由于α<β，所以m A>m B，F A>F B，故B、C错．不管q A、q B如何，A、B所受的库仑力是作用力、反作用力关系，大小总相等．两球接触后，虽然电荷量发生了变化，库仑力发生了变化，但大小总相等，静止后仍有α′<β′(因为m A>m B)，故A错，D对．9．如图所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上，欲使球a能静止在斜面上，需在MN间放一带电小球b，则b应()将增大的带电小球A用丝线吊起，若将带电荷量为3 cm时，丝线与竖直方向夹角为的大小为多少？所以q A ＝2×10－3－229.0×109×4×10－8C ＝5×10－9 C.小球B 受到的库仑力与小球A 受到的库仑力为作用力和反作用力，所以小球B 受到的库仑力大小为2×10－3 N ．小球A 与小球B 相互吸引，小球B 带正电，故小球A 带负电．13.如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B ，静止在图示位置，若固定的带正电小球A 的电荷量为Q ，B 球的质量为m ，带电荷量为q ，θ＝30°，A 和B 在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求A 、B 两球间的距离．答案3kQq mg解析 如图所示，小球B 受竖直向下的重力mg 、沿绝缘细线的拉力F T 、A 对它的库仑力F C . 由力的平衡条件， 可知F C ＝mg tan θ 根据库仑定律得 F C ＝k Qq r 2 解得r ＝kQqmg tan θ＝3kQq mg14.如图所示，在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球A 、B 、C ，三球质量均为m ，A 与B 、B 与C 相距均为L (L 比球半径r 大得多)．若小球均带电，且q A ＝＋10q ，q B ＝＋q ，为保证三球间距不发生变化，将一水平向右的恒力F 作用于C 球，使三者一起向右匀加速运动．求：(1)F 的大小；(2)C 球的电性和电荷量．答案 (1)70kq 2L 2 (2)带负电，电荷量为403q解析 因A 、B 为同种电荷，A 球受到B 球的库仑力向左，要使A 向右匀加速运动，则A 球必须受到C 球施加的向右的库仑力．故C 球带负电．设加速度为a ，由牛顿第二定律有： 对A 、B 、C 三球组成的整体， 有F ＝3ma对A 球，有k ·10q ·q C L 2－k q ·10qL 2＝ma 对B 球，有k 10q ·q L 2＋k q ·q CL 2＝ma解得：F ＝70kq 2L 2 q C ＝403q。
静电场的知识点(学生)
静电场 电场力的性质1．电荷、电荷守恒定律和库仑定律 (1)元电荷、点电荷 ①元电荷：e ＝1.60×10－19C ，所有带电体的电荷量都是元电荷的 倍；②点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型． (2)电荷守恒定律①内容：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，在转移过程中，电荷的总量 ；②三种起电方式：__ __起电、__ __起电、_ ___起电； ③带电实质：物体 ；④电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带____电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先____，余下的电荷再____.(3)库仑定律①内容； 中两个静止____之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成____，与它们的距离的二次方成____，作用力的方向在它们的连线上；②表达式：F ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝____N·m 2/C 2，叫做静电力常量；③适用条件： 中的 .a ．在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式，b ．当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．④库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互____，异种电荷相互____.2．电场、电场强度 (1)电场①定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； ②基本性质；对放入其中的电荷有____. (2)电场强度①定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值； ②定义式：E ＝Fq；单位：N/C 或_ ；③矢量性：规定___在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向． 3．电场线 (1)定义为了形象地描述电场中各点场强的强弱及____，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的____方向都跟该点的场强方向一致，曲线的疏密表示电场的____.(2)电场线的特点①电场线从____或____处出发，终止于____或____处； ②电场线在电场中不相交，也不相切；③在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线____，电场强度较小的地方电场线____.1．判断正误(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍．( )(2)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都一定相等．( )(3)根据F ＝k q 1q 2r2，当r →0时，F →∞.( )(4)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比．( )(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向．( ) (6)在真空中，电场强度的表达式E ＝kQr 2中的Q 是产生电场的点电荷的带电量．( )(7)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同．( )(8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向．( )2．(多选)下列关于电场强度的两个表达式E ＝F q 和E ＝k Qr 2的叙述，正确的是( )A ．E ＝Fq 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量B ．E ＝Fq 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C ．E ＝k Qr 2是真空中点电荷场强的计算式，Q 是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D ．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F ＝k q 1q 2r 2，式中kq 2r2是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，而kq 1r2是点电荷q 1产生的电场在点电荷q 2处的场强大小3．下列关于电场线的说法，正确的是( )A ．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同B ．电场线越密处，同一检验电荷受到的电场力越大C ．顺着电场线移动电荷，电荷所受电场力的大小一定不变D ．在电场中，凡是电场线通过的点，场强都不为0，不画电场线的区域，位于该区域内的点则无电场电场强度的理解和应用 1．电场强度三个表达式的比较 表达式 比较 E ＝F qE ＝k Q r 2E ＝U d公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度决定式匀强电场中E与U 的关系式适用条件 一切电场 真空中点电荷的电场匀强电场 决定因素 由电场本身决定，与检验电荷q 无关，q 充当测量工具由场源电荷Q 和场源电荷到该点的距离r 共同决定由电场本身决定，d 为两点沿电场方向的距离2．电场的叠加(1)叠加原理：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和．(2)运算法则：平行四边形定则．[例1]如图所示，直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图所示．M 、N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k 表示．若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( )A ．3kQ4a 2 沿y 轴正向B ．3kQ4a 2 沿y 轴负向C ．5kQ4a 2 沿y 轴正向D ．5kQ4a2 沿y 轴负向分析电场叠加问题的一般步骤电场强度是矢量，叠加时应遵从平行四边形定则．分析电场的叠加问题的一般步骤：(1)确定分析计算的空间位置；(2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和．电场线的理解和应用1．电场线的对称性(1)两等量同种点电荷连线及中垂线上关于O点对称的点的电场强度等大反向．(2)两等量异种点电荷连线及中垂线上关O点对称的点的电场强度等大同向．2．电场线的应用[例2]如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示．则()A．a一定带正电，b一定带负电B．a的速度将减小，b的速度将增加C．a的加速度将减小，b的加速度将增加D．两个粒子的动能，一个增加一个减小(1)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况(2)由粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．从而判断电场的方向． (3)由电场线的疏密判断加速度大小．(4)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化情况．电场能的性质1．电势能和电势 等势面 (1)静电力做功①特点：静电力做功与路径无关，只与____有关． ②计算方法a ．W ＝qEd ，只适用于____电场，其中d 为沿____的距离．b ．W AB ＝qU AB ，适用于____电场． (2)电势能①定义：电荷在电场中某点具有的势能，等于将电荷从该点移到____位置时电场力所做的功．②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于____，即W AB ＝E p A －E p B ＝－ΔE p . (3)电势①定义：电荷在电场中某点具有的____与它的____的比值． ②定义式：φ＝E p q.③矢标性：电势是____，有正负之分，其正(负)表示该点电势比____高(低)． ④相对性，电势具有____，同一点的电势因选取____的不同而不同，通常取无限远或地球的电势为零．(4)等势面的特点①同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力____. ②等势面一定跟电场线____，即跟场强的方向____.③电场线总是从电势较____的等势面指向电势较____的等势面． ④等差等势面越密的地方场强越大，反之越____. 2．电势差 匀强电场中电势差与场强的关系 (1)电势差①定义：电荷在电场中，由一点A 移到另一点B 时，____与移动的电荷的____的比值．②定义式：U AB＝W AB q.③电势差与电势的关系，U AB＝____，U AB＝－U BA.④影响因素：电势差U AB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功W AB____，与零电势点的选取____.(2)匀强电场中电势差与电场强度的关系①电势差与电场强度的关系式，U AB＝Ed，其中d为A、B两点____的距离．②在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿____方向每单位距离上降低的电势；注意：电场中，沿电场强度方向电势降落得最快．1．请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因．(1)电场线越密的地方电场强度越大，而等差等势面越密的地方电场强度越小．()(2)负电荷在电势越高的地方具有的电势能一定越低()(3)取无穷远处电势为零，则正电荷周围各点电势都是正值，负电荷周围各点电势都是负值．()(4)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功．()(5)在匀强电场中电场力做功与路径无关，在非匀强电场中电场力做功与路径有关．()(6)当存在非电场力做功时，电场力对物体做功与物体电势能的变化量大小不等．()(7)电场强度越大的地方，电势一定越高．()(8)顺着电场线电势一定降低，顺着电场线电场强度一定变小．()2．(多选)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()A．电场强度的方向处处与等势面垂直B．电场强度为零的地方，电势也为零C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向3．(多选)关于电势差的计算公式，下列说法正确的是()A．电势差的公式U AB＝W ABq说明两点间的电势差U AB与电场力做功W AB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比B．把正电荷从A点移动到B点电场力做正功，则有U AB>0C．电势差的公式U AB＝W ABq中，U AB与移动电荷的电荷量q无关D．电场中A、B两点间的电势差U AB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力所做的功一 电势高低与电势能大小的判断 1．电势高低的判断判断角度 判断方法依据电场 线方向 沿电场线方向电势逐渐降低依据场源电 荷的正负 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值，靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电场 力做功 根据U AB ＝W ABq ，将W AB 、q 的正负号代入，由U AB 的正负判断φA 、φB 的高低依据电势 能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大2．电势能大小的判断 判断角度 判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小 电场力做负功，电势能增加 电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式正E p ＝qφ，正E p 的绝对值越大，电势能越大；负E p 的绝对值越大，电势能越小能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反这，动能减小，电势能增加静电场中几个物理概念之间的关系(1)电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向．(2)电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．(3)电势能与电势的关系：正电荷在电势高的地方电势能大；负电荷在电势低的地方电势能大．[例1](多选)如图，两电荷量分别为Q (Q >0)和－Q 的点电荷对称地放置在x 轴上原点O 的两侧，a 点位于x 轴上O 点与点电荷Q 之间，b 点位于y 轴O 点上方．取无穷远处的电势为零．下列说法正确的是()A ．b 点电势为零，电场强度也为零B ．正的试探电荷在a 点的电势能大于零，所受电场力方向向右C ．将正的试探电荷从O 点移到a 点，必须克服电场力做功D ．将同一正的试探电荷先后从O 、b 两点移到a 点，后者电势能的变化较大电场中各点的电势与试探电荷无关；电荷在电场中某点的电势能与试探电荷有关；在电场中移动电荷，电场力做功和电势能的变化都与电荷有关． 等势面与粒子运动轨迹的分析 1．几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2．带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．带电粒子在电场中运动轨迹的分析思路[例2]如图所示，虚线a 、b 、c 代表电场中的三条电场线，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P 、R 、Q 是这条轨迹上的三点，点R 同时在电场线b 上，由此可判断( )A ．带电质点在P 点的加速度比在Q 点的加速度小B ．带电质点在P 点的电势能比在Q 点的大C ．带电质点在P 点的动能大于在Q 点的动能D ．P 、R 、Q 三点，P 点处的电势最高三 电势差与电场强度的关系 1．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)U AB ＝Ed ，d 为A 、B 两点沿电场方向的距离． (2)沿电场强度方向电势降落得最快． 2．E ＝Ud在非匀强电场中的几点妙用(1)解释等差等势面的疏密与电场强度大小的关系，当电势差U 一定时，电场强度E 越大，则沿电场强度方向的距离d 越小，即电场强度越大，等差等势面越密．(2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E 越大，U 越大；E 越小，U 越小．匀强电场中的两点推论(1)如图甲，C 点为线段AB 的中点，则有φC ＝φA ＋φB2.(2)如图乙，AB ∥CD ，且AB ＝CD ，则U AB ＝U CD .[例3](多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V．下列说法正确的是()A．电场强度的大小为2.5 V/cmB．坐标原点处的电势为1 VC．电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV电容器带电粒子在电场中的运动1．电容器及电容(1)电容器①组成：由两个彼此____又相互靠近的导体组成；②带电荷量：一个极板所带电荷量的____；③电容器的充、放电a．充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的____，电容器中储存电场能；b．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中____转化为其他形式的能．(2)电容①定义：电容器所带的____与两个极板间的____的比值；②定义式：____；③单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)，1 F＝____μF＝____pF；④意义：表示电容器____本领的高低；⑤决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否____及____无关．(3)平行板电容器的电容①决定因素：正对面积，介电常数，两板间的距离，②决定式：____.2．带电粒子在电场中的运动(1)加速问题①在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝___；②在非匀强电场中：W＝qU＝___.(2)偏转问题①条件分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场；②运动性质：____运动；③处理方法：利用运动的合成与分解．a．沿初速度方向：做____运动；b．沿电场方向：做初速度为零的____运动．3．示波管(1)装置：示波管由____、____和____组成，管内抽成真空，如图所示．(2)原理①如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏____，在那里产生一个亮斑；②YY′上加的是待显示的____，XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压．若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象．1．判断正误(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．()(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比．()(3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零．()(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动．()(5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动．()(6)示波管屏幕上的亮斑是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的．()(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计．()2．如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是()A ．两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速度就越大B ．两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大C ．与两板间距离无关，仅与加速电压有关D ．以上说法均不正确3．如图所示，质子(11H)和α粒子(42He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y 之比为( )A ．1∶1B ．1∶2C ．2∶1D ．1∶4一 平行板电容器的动态分析 1．常见类型[例1]如图所示，先接通开关S 使电容器充电，然后断开开关S .当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q 、电容C 、两极板间电势差U 、电容器两极板间场强E 的变化情况是( )A ．Q 变小，C 不变，U 不变，E 变小B ．Q 变小，C 变小，U 不变，E 不变 C ．Q 不变，C 变小，U 变大，E 不变D ．Q 不变，C 变小，U 变小，E 变小解决电容器问题的两个常用技巧(1)在电荷量保持不变的情况下，由E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S 知，电场强度与板间距离无关．(2)对平行板电容器的有关物理量Q 、E 、U 、C 进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住C ＝εr S 4πkd 、Q ＝CU 和E ＝Ud 进行判定即可．带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子在电场中运动时是否考虑重力的处理方法(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都要考虑重力．2．解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路(1)运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做加(减)速直线运动．(2)用功与能的观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的变化量，即qU ＝12m v 2－12m v 20. [例2]一电荷量为q (q >0)、质量为m 的带电粒子在匀强电场的作用下，在t ＝0时由静止开始运动，电场强度随时间变化的规律如图所示，不计重力，求在t ＝0到t ＝T 的时间间隔内(1)粒子位移的大小和方向；(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间．带电体在匀强电场中做直线运动的分析思路带电粒子在电场中的偏转1．基本规律：设粒子带电荷量为q ，质量为m ，两平行金属板间的电压为U ，板长为l ，板间距离为d (忽略重力影响)，则有(1)加速度：a ＝F m ＝qE m ＝qUmd .(2)在电场中的运动时间：t ＝lv 0.(3)位移⎩⎪⎨⎪⎧l ＝v x t ＝v 0t ，y ＝12at 2，y ＝12at 2＝qUl 22m v 20d. (4)速度⎩⎪⎨⎪⎧v x ＝v 0，v y ＝at ，v y ＝qUt md ，v ＝v 2x ＋v 2y ， tan θ＝v y v x ＝qUl m v 20d .2．两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的，偏转位移也总是相同的．证明：由qU 0＝12m v 20及tan θ＝qUl m v 20d 得tan θ＝Ul2U 0d ；同理可得y ＝UL 24v 0d(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到电场边缘的距离为l2.3．带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v 时，也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12m v 2－12m v 20，其中U y ＝Udy ，指初、末位置间的电势差．[例3]如图所示的装置放置在真空中，炽热的金属丝可以发射电子，金属丝和竖直金属板之间加一电压U 1＝2 500 V ，发射出的电子被加速后，从金属板上的小孔S 射出．装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置，板长l ＝6.0 cm ，相距d ＝2 cm ，两极板间加以电压U 2＝200 V 的偏转电场．从小孔S 射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场．已知电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，电子的质量m ＝0.9×10－30kg ，设电子离开金属丝时的速度为零，忽略金属极板边缘对电场的影响，不计电子受到的重力．求：(1)电子射入偏转电场时的动能E k ；(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y ； (3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功W.。
高三物理公式总结
高三物理公式总结1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：e=1.60×10-19C;带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2在真空中{F:点电荷间的作用力N，k:静电力常量k=9.0×109N m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量C，r:两点电荷间的距离m，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝3.电场强度：E=F/q定义式、计算式{E：电场强度N/C，是矢量电场的叠加原理，q：检验电荷的电量C｝4.真空点源电荷形成的电场E=kQ/r2 {r：源电荷到该位置的距离m，Q：源电荷的电量｝5.匀强电场的场强E=UAB/d {�6.电场力：F=qE {F:电场力N，q:受到电场力的电荷的电量C，E:电场强度N/C｝7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功J，q:带电量C，UAB:电场中A、B两点间的电势差V电场力做功与路径无关,E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离m｝9.电势能：EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能J，q:电量C，φA:A点的电势V｝10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB 电势能的增量等于电场力做功的负值12.电容C=Q/U定义式,计算式 {C:电容F，Q:电量C，U:电压两极板电势差V｝13.平行板电容器的电容C=εS/4πkdS:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数常见电容器14.带电粒子在电场中的加速Vo=0：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=2qU/m1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转不考虑重力作用的情况下类平垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m注:1两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;2电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;3常见电场的电场线分布要求熟记;4电场强度矢量与电势标量均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;5处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;6电容单位换算：1F=106μF=1012PF;7电子伏eV是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;8其它相关内容：静电屏蔽/示波管、示波器及其应用。
高中物理电学公式
高中物理电学公式总结一.电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r25.匀强电场的场强E＝U AB/d6.电场力：F＝qE7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd9.电势能：E A＝qφA10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C＝Q/U(定义式,计算式)13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd14.带电粒子在电场中的加速(V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t ＝(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m二、恒定电流1.电流强度：I＝q/t2.欧姆定律：I＝U/R3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI6.焦耳定律：Q＝I2Rt7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I 与R成反比) 电阻关系(串同并反)10.欧姆表测电阻 (1)电路组成 (2)测量原理(3)使用方法(4)注意事项11.伏安法测电阻电流表内接法：电流表外接法：三、磁场1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位:(T),1T＝1N/A2.安培力F＝BIL；3.洛仑兹力f＝qVB(注V⊥B);质谱仪4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)：（1）带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V＝V0 (2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,四、电磁感应1.感应电动势的大小计算公式: 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)3)E m＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）2.磁通量Φ＝BS3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝五、交变电流（正弦式交变电流）1.电压瞬时值e＝E m sinωt 电流瞬时值i＝I m sinωt；(ω＝2πf)2.电动势峰值E m＝nBSω＝2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)I m＝Em/R总3.正(余)弦式交变电流有效值：E＝E m/(2)1/2；U＝U m/(2)1/2；I ＝I m/(2)1/24.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系 U1/U2＝n1/n2； I1/I2＝n2/n1； P入＝P出5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失:P损′＝(P/U)2R。
1.1电荷守恒定律 1.2库仑定律
库伦扭秤实验
法国物理学家库仑利用扭 秤研究出了电荷间相互作 用力的大小跟电量和距离 的关系
一、库仑定律
1、内容：
真空中两个静止点电荷之间的相互作 用力，与它们的电荷量的乘积成正比， 与它们的距离的二次方成反比，作用 力的方向在它们的连线上。
2、适用范围：
1.真空中 2.点电荷
一、库仑定律
3、表达式： F
第一章 静电场
第一节 电荷及其守恒定律
闪电是如何形成的？
一、电荷
1、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）
（1）正电荷：
+
丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
（2）负电荷：
_
毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2、使物体带电的方法：
（1）、摩擦起电 为什么摩擦能使物体带电？
微观解释：本质 电子从一个物体转移到另一个物体上。 得到电子：带负电 失去电子：带正电
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
例题2:真空中有三个点电荷,它们固定 在边长50cm的等边三角形的三个顶 点上,每个点电荷都是+2 X 10-6C,求 它们所受的库仑力.
q1 +
q2 +
q3 +
F2
F1
F3
带电体间作用力随电荷量的增大而增大。
猜想：
r一定时， q一定时，
F q1q 2
F 1 r
F
q12q
2 2
F
1 r2
• 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相 互作用的定性规律。
• 卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反 比”规律适用于电荷间的力。
(完整版)高中物理电学公式大全
高中物理电学公式总结大全一.电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r25.匀强电场的场强E＝U AB/d6.电场力：F＝qE7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd9.电势能：E A＝qφA10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB(电势能的增量等于电场力做功的负值)012.电容C＝Q/U(定义式,计算式)13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd14.带电粒子在电场中的加速(V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t＝(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m二、恒定电流1.电流强度：I＝q/t2.欧姆定律：I＝U/R3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI6.焦耳定律：Q＝I2Rt7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比) 电阻关系(串同并反)10.欧姆表测电阻(1)电路组成(2)测量原理(3)使用方法(4)注意事项11.伏安法测电阻电流表内接法：电流表外接法：三、磁场1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位:(T),1T＝1N/A2.安培力F＝BIL；3.洛仑兹力f＝qVB(注V⊥B);质谱仪4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)：（1）带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V＝V0 (2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,四、电磁感应1.感应电动势的大小计算公式: 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)3)E m＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）2.磁通量Φ＝BS3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定｛电源内部的电流方向：由负极流向正极｝五、交变电流（正弦式交变电流）1.电压瞬时值e＝E m sinωt 电流瞬时值i＝I m sinωt；(ω＝2πf)2.电动势峰值E m＝nBSω＝2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)I m＝Em/R总3.正(余)弦式交变电流有效值：E＝E m/(2)1/2；U＝U m/(2)1/2；I＝I m/(2)1/24.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系U1/U2＝n1/n2；I1/I2＝n2/n1；P入＝P出5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失:P损′＝(P/U)2R。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《电荷、电荷守恒定律、库仑定律》基础导学
姓名 班级 组别 使用时间 【学习目标】
1、知道两种起电方式不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分
开；
2、知道电荷守恒定律，知道什么是元电荷，什么是点电荷；
3、会用库仑定律公式进行计算，牢记各个物理量的含义，知道静电力
常量。
【重点、难点分析】
重点：库伦定律，静电感应难点：电荷的守恒定律，物体带点的
实质
【自主学习】
1、丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带
的电荷叫做电荷。
2、在课文中提及的带电方式有: 。
区别是：摩擦起电的实质是，感应起电的实质是。
3、电荷守恒定律：。
4、元电荷的含义是：。
点电荷的含义是：。
5、库伦定律的表述是：。
表达式为，在计算量个电荷之间的库伦力的时候，可以将二者
之间的的忽略。
6、库仑定律适用条件。
库仑做实验用的装置叫做。
库伦做实验的研究方法是。
静电力常量为。
【合作探究】
1、（C层）实验：取有绝缘支柱的两个不带电枕形导体A、B，使它
们彼此接触。
1）把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B，判断A，B上的金属箔
有什么变化？说明什么？
2）如果先把C移走，A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？
3）如果先把A和B分开，然后移开C，判断A和B有什么变化？说明什么？
4）如果再让A和B接触，A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？，重新接触后A和B上的金属箔有什么变化？说明什么？
2、（B层）两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。
把两球接触后再分开，两球分别带电多少？规律是什么？
3、（B层）两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q1=2C正电荷，q2=4C负电荷，在真空中相距为r且静止，相互作用的静电力为F。
（1）今将q1、q2、r都加倍，相互作用力如何变？
（2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？
（3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？
（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？（5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球
4、（A层）如图真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个电荷都是＋2×10-6C,求他们各自所受的库仑力，并在图中标明各自的受力方向。
A
B
C
5、（A层）如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，
q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。
l2=2 l1
（1）如q2为正电荷，则q1为电荷，q3为电荷。
（2）q1、q2、q3三者电量大小之比是：：。
【课下巩固】
1、（C—B层）有三个相同的金属小球，其中A带电量为q的正电荷，B和C均不带电，现在想让C球带3/8的正电荷，请设计出你的方案。
2、（B—A层）在边长为10cm的正方形的每一顶点都固定放置一个电荷量为2×10-6C的点电荷，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多大？。