第2节 静电力 库仑定律
第一章 第2节 库 仑 定 律
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(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。
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2．实验探究
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实验 原理
实验方法(控制 变量法)
将 q1、q2 的已知量代入得：x＝r，对 q3 的电性和电荷量均没 有要求。
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(2)要使三个电荷都处于平衡状态，就对 q3 的电性和电荷量 都有要求，首先 q3 不能是一个负电荷，若是负电荷，q1、q2 都不 能平衡，也不能处在它们中间或 q2 的外侧，设 q3 离 q 的距离是 x。 根据库仑定律和平衡条件列式如下：
动形成电流，产生磁场，电荷受到其他力
点电 非点电荷间也存在库仑力，只是公式中的距离无法 荷 确定
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(2)只有采用国际制单位，k 的数值才是 9.0×109 N·m2/C2。 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。
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2 第二节 库仑定律
1．借助电子秤定量探究库仑力
(1)探究静电力F与两块金属圆片距离r的关系：保持电量不变，定量改变两块金属圆片的距离，概括出F与 成正比；
(2)分别探究静电力F与金属圆片A、B的电量q1、q2的关系．
2．库仑定律
(1)在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小和它们的电量q1、q2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这个规律称为库仑定律．电荷之间的这种相互作用力称为静电力．
则有F′＝ ＝ ＝ .
探究一 点电荷的理解与应用
1．点电荷是物理模型：只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．
2．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，以致带电体的形状和大小及电荷分布状况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，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷．
探究二 库仑定律的理解与应用
1．适用范围：适用于真空中两个静止点电荷间的相互作用．
(1)在空气中库仑定律也近似成立．
(2)对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律求解，但我们可以用一组点电荷来替代实际的带电体，从而完成问题的求解．
(3)两个均匀带电球体间的库仑力也可利用库仑定律计算，此时r应指两球体的球心间距．
3．理想化模型：当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以抓住主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象为理想模型．
二、影响静电力的因素
1．探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系
电荷量不变时，电荷间的距离增大，作用力减小；距离减小，作用力增大．
2．探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系
电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力增大；电荷量减小，作用力减小．
第2节库仑定律解析
第2节 库 仑 定 律1．库仑是法国物理学家，库仑定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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．库仑定律公式：F ＝k q 1q 2r 2． 静电力常量k ＝9.0×109N ·m 2/C 2.3．库仑定律适用条件：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力．4．点电荷：带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至其形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响可以忽略．5．两个电荷之间的相互作用力，是作用力与反作用力，遵循牛顿第三定律．6．实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个电荷的作用力等于各个点电荷对这个电荷的作用力的矢量和．7．如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出带电体间的静电力的大小和方向．►基础巩固1．下列说法中正确的是(C )A ．点电荷是指体积很小的电荷B ．根据F ＝k q 1q 2r2知，当两电荷间的距离趋近于零时，静电力将趋于无穷大C ．若两点电荷的电荷量q 1＞q 2，则q 1对q 2的静电力等于q 2对q 1的静电力D ．用库仑定律计算出的两电荷间的作用力是两者受力的总和2．在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关．他选用带正电的小球A 和B ，A 球放在可移动的绝缘座上，B 球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C 点，如图所示．实验时，先保持两球电荷量不变，使A 球从远处逐渐向B 球靠近，观察到两球距离越小，B 球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B 球悬线的偏角越大．实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的______而增大，随其所带电荷量的________而增大．此同学在探究中应用的科学方法是 __________(选填“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”)．答案：减小 增大 控制变量法3．两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r 2，则两球间库仑力的大小为(C ) A.112F B.34F C.43F D ．12F 解析：由库仑定律得：F ＝k 3Q 2r 2，两球相互接触后各自带电荷量Q′＝（＋3Q －Q ）2＝Q ，故当二者间距为r 2时，两球间库仑力F′＝k Q 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 22＝k 4Q 2r 2，故F′＝43F ，C 正确． 4．两个半径均为1 cm 的导体球，分别带上＋Q 和－3Q 的电荷量，两球心相距90 cm ，相互作用力大小为F.现将它们碰一下后又分开，两球心间相距3 cm ，则它们的相互作用力大小变为(D)A ．3 000FB ．1 200FC ．900FD ．无法确定解析：两球心相距90 cm 时，两球距离比球本身大得多，由库仑定律，F ＝k Q 1Q 2r 2＝k Q ×3Q 0.92；两球相碰后，电荷量变为－Q 、－Q ，但两球心距离变为3 cm ，这时两球不能再被看作点电荷，所以不能用库仑定律计算．但可定性分析，由于同性相斥、异性相吸原理，电荷向远端移动，所以距离大于3 cm ，F ＜k Q 20.032. 5．(多选)两个完全相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距为r ，两球相互接触后再放回原来位置，则它们的库仑力可能为原来的(CD) A. 47 B.37 C. 97 D.167解析：设两小球的电荷量分别为Q 和7Q ，则在接触前它们的库仑力大小为F ＝k Q ×7Q r 2.当两球带同种的电荷时，接触后它们的电荷量要平均分配，各为4Q ，库仑力大小为F ＝k 4Q ×4Q r 2，此时的库仑力为原来的167倍．当两球带异种电性的电荷时，接触后它们的电荷要先中和，再平均分配其余的电荷量，各为3Q ，库仑力大小为F ＝k 3Q ×3Q r 2，是原来的97倍． ►能力提升6．如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是(B )A ．F 1B ．F 2C．F3D．F4解析：据“同电性相斥，异电性相吸”规律，确定电荷c受到a 和b的库仑力F ac、F bc的方向，若F bc＝F ac，则两力的合力沿水平方向，考虑到a的带电荷量小于b的带电荷量，故F bc大于F ac，F bc与F ac的合力只能为F2.故选B.7．两个大小相同的小球带有同种电荷(可看做点电荷)，质量分别为m1和m2，带电荷量分别是q1和q2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与重垂线方向的夹角为α1和α2，且两球处于同一水平线上，如右图所示，若α1＝α2，则下述结论正确的是(C) A．q1一定等于q2B．一定满足q1m1＝q2m2C．m1一定等于m2D．必须同时满足q1＝q2，m1＝m2解析：由于小球所处的状态是静止的，故用平衡条件去分析．以小球m 1为研究对象，则小球m 1受三个力F T 、F 、m 1g 作用，以水平和竖直方向建立直角坐标系，如下图所示，此时只需分解F T ，由平衡条件⎩⎨⎧F x 合＝0F y 合＝0 得⎩⎪⎨⎪⎧F T sin α1－k q 1q 2r 2＝0F T cos α1－m 1g ＝0则tan α1＝kq 1q 2m 1gr 2. 同理，对m 2分析得tan α2＝kq 1q 2m 2gr 2.由于α1＝α2， 故tan α1＝tan α2，可得m 1＝m 2.可见，只要m 1＝m 2，不管q 1、q 2如何，α1都等于α2，故正确选项为C.8．(多选)如图所示，两根绝缘丝线挂着两个质量相同的小球A、B，此时上、下丝线的受力分别为T A和T B；如果使A带正电，使B 带负电，上下丝线的受力分别为T A′和T B′，则下列关于T A′和T B′的关系判断正确的是(AD)A．T A′＝T A B．T A′<T AC．T A′>T A D．T B′<T B解析：以A、B两球组成的整体为研究对象，无论是小球带电还是小球不带电，分析其受力情况并根据平衡条件可知：上方丝线的拉力大小总是等于下面两球的重力之和，但是以B球为对象分析其受力情况可知，当A、B球不带电时：T B＝m B g，当A、B球分别带正电和负电时：T B ′＝m B g －F.故选项A 、D 正确．9．如图所示，A 、B 两个点电荷的电荷量分别为＋Q 和＋q ，放在光滑绝缘水平面上，A 、B 之间用绝缘的轻弹簧相连接，当系统平衡时，弹簧的伸长量为x 0，若弹簧发生的均是弹性形变，则(B )A ．保持Q 不变，将q 变为2q ，平衡时弹簧的伸长量为2x 0B ．保持q 不变，将Q 变为2Q ，平衡时弹簧的伸长量小于2x 0C ．保持Q 不变，将q 变为－q ，平衡时弹簧缩短量等于x 0D ．保持q 不变，将Q 变为－Q ，平衡时弹簧缩短量小于x 0解析：由库仑定律F ＝k Q 1Q 2r2和胡克定律F ＝kx 以及同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可得B 正确．10．如图，A 、B 是系在绝缘细线两端，带有等量同种电荷的小球，其中m A ＝0.3 kg ，现将绝缘细线绕过O 点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA 的线长等于OB 的线长，A 球紧靠在光滑绝缘竖直墙上，B 球悬线OB 偏离竖直方向60°角，求：B 球的质量和细绳中的拉力大小．解析：如图受力分析．设AB球间作用力为F，绳拉力为T，墙对A球支持力为N对A球：Fcos 60°＋m A g＝T对B球：Tsin 60°＝Fsin 60°，Tcos 60°＋Fcos 60°＝m B g联立解得：T＝6 N，m B＝0.6 kg。
第二节库仑定律
重新平衡后的压缩量变为（)1 1A. x0B. x04 81C大于X o81D.小于X o8例3如图9- 1 - 2所示，q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1和q2之间的距离为l1, q2和q3之间的距离为12,且每个电荷都处于平衡状态。
（1）___________________________ 如q2为正电荷，贝V q i为电荷,q3为电荷（2）____________________________________ q1> q2、q3三者电量大小之比: ________________________________ : _______ 三维达标：第二节库仑定律前置诊断：1•电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与 __________ 有关，二是与_________ 有关。
2•当带电体之间的_______ 比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作_______________ 。
3.库仑定律：真空中两个_____________ 间相互作用的静电力跟它们的______________ 成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在___________ 上。
公式：F= _____________ ，式中k叫做____________ 。
如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用_，力的单位用_，距离的单位用 _，则由实验得出k= ______ 。
使用上述公式时，电荷量Q、Q2 —般用绝对值代入计算。
如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小。
4•库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任一带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的。
只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意带电体之间的静电力。
5.应用库仑定律时应注意的问题：首先应注意库仑定律的适用条件。
第2节静电力库仑定律演示教学
3.两个相同的可视为点电荷的金属小球，带电量之 比为1∶7，相距为r,两者相互接触后在放回原来 的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的(CD)
A. 4/7 B. 3/7 C. 9/7 D. 16/7
三、静电力与万有引力的比较
四、静电力叠加原理（多个点电荷的问题）
Q1 Q3
此电荷所受的库 仑力怎么求？
Q2
实验证明：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。
例5：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50
cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是
3、适用范围： ⑴真空中
⑵点电荷
4、说明：
⑴由于空气对静电力的影响很小，库仑定律也适用于空气中的点电荷。
⑵电荷之间的相互作用力遵从牛顿第三定律，则无论两电荷的电荷量大小 关系如何，两个电荷受到的库仑力总是大小相等。
⑶计算时电量代绝对值求F大小，再根据“同种电荷排斥，异种电荷吸引” 判断F方向。
⑷静电力叠加原理：对于两个以上的点电荷，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的矢量和。（采用力 的合成求合力）
+2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。
解：Q3共受F1和F2两个力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离
r 都相同，所以
Q1
Q 2 9.01092106 2
r F1=F2=K 2 =
N
0.52
F2 Q3 30°
=0.144 N
第2节 库仑定律
第2节库仑定律[学习目标] 1.知道点电荷的概念，体会物理中的理想模型建立。
2.了解库仑扭秤实验。
3.掌握库仑定律的内容、公式及适用条件，知道静电力常量，并会求点电荷间的作用力。
知识点一电荷之间的作用力如图所示，带电小球B受到带电体A的斥力作用，细线偏离竖直方向的夹角为θ。
(1)偏角θ随A、B间距离的减小如何变化？(2)设小球B的质量为m，A、B间斥力F与偏角θ有什么关系？提示(1)增大。
(2)小球B受到三个力：重力、丝线的拉力和带电体A对小球B的斥力。
由受力平衡可知F＝mg tan θ。
❶探究影响电荷之间相互作用力的因素(1)实验现象：(如图所示)①小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。
②小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大。
(2)实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离增大而减小。
【思考】上述实验过程，用到了什么物理思想方法？提示控制变量法。
❷电荷之间的作用力(1)点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。
(2)库仑定律：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。
(3)静电力：静止点电荷之间的相互作用力，也叫作库仑力。
1.对点电荷的理解(1)理想化模型：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)点电荷的条件：带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论。
如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷。
(3)点电荷不同于元电荷，元电荷是最小的电荷量，而点电荷是实际带电体的抽象化模型，现实中并不存在。
2.对库仑定律的理解(1)静电力也叫库仑力，是性质力，不是效果力，它与重力、弹力、摩擦力一样具有力的一切特性。
静电力库仑定律
第2节静电力__库仑定律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以。
2．库仑定律：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；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。
公式：F ＝k Q 1Q 2r2，k ＝9.0×109N·m 2/C 23．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。
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。
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。
[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。
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。
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 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。
库仑定律讲解及习题(含答案)
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1．点电荷：无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 ．它是一个理想化的模型．2．库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比，跟它们的距离的 成反比，作用力的方向在它们的 ．3．库仑定律的表达式：F = 221r q q k ； 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们的距离，k 为比例系数，也叫静电力常量， k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1．点电荷是一个理想化的模型．实际问题中，只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体方可视为点电荷．一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．2．库仑定律的适用范围：真空中（干燥的空气也可）的两个点电荷间的相互作用，也可适用于两个均匀带电的介质球，不能用于不能视为点电荷的两个导体球．例1半径为r 的两个相同金属球，两球心相距为L (L ＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q ，则它们之间相互作用的静电力FA ．带同种电荷时,F ＜22L q kB ．带异种电荷时,F ＞22Lq k C ．不论带何种电荷,F ＝22Lq k D ．以上各项均不正确 解析：应用库仑定律解题时，首先要明确其条件和各物理量之间的关系．当两带电金属球靠得较近时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，两球所带电荷的“中心”偏离球心，在计算其静电力F 时，就不能用两球心间的距离L 来计算．若两球带同种电荷，两球带电“中心”之间的距离大于L ，如图1—2—1（a ）所示，图1—2—1 图1—2—2则F ＜ 22Lq k ，故A 选项是对的，同理B 选项也是正确的． 3．库仑力是矢量．在利用库仑定律进行计算时，常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算，求得库仑力的大小；然后根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定库仑力的方向．4．系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力，然后再用力的平行四边形定则求其矢量和．例2 如图1—2—2所示，三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4解析：根据“同电相斥、异电相吸”的规律，确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向，考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量，因为F b 大于F a ，F b 与F a 的合力只能是F 2，故选项B 正确．例2 两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上，如图1—2—3所示，若θ1＝θ2,则下述结论正确的是A.q1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1＝q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1＝q 2, m 1＝ m 2图1—2—3解析：两小球处于静止状态，故可用平衡条件去分析．小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用，建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示，此时只需分解F 1.由平衡条件得：0sin 11221=-θF rq q k0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理，对m 2分析得：.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=，所以21θθtg tg =，所以21m m =. 可见，只要m 1= m 2，不管q 1、q 2如何，1θ都等于2θ.所以，正确答案是C.讨论：如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样？如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样？(两球仍处同一水平线上) 因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何，两式中的221gr q kq 是相等的． 所以m 1> m 2时，1θ<2θ, m 1< m 2时，1θ>2θ.5．库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律．动能定理，动量守恒定律，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法．例3 a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1＝9 q 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，永远不可能平衡．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)，如点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡原理可列平衡方程：a 平衡： =2214.0q q k 231x q q kb 平衡： .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡： 231x q q k ＝.)4.0(232x q q k - 显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x ＝30cm 所以 c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．q 3＝12161169q q =，即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量﹣Q ，C 不带电．将A 、B 固定，然后让C 反复与A 、B 接触，最后移走C 球．问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析： C 球反复与A 、B 球接触，最后三个球带相同的电荷量，其电荷量为Q′＝3)(7Q Q -+＝2Q ．A 、B 球间原先的相互作用力大小为F ＝./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′＝ 4F ／7.所以 ：A 、B 间的相互作用力变为原来的4／7．点评： 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容．利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时，通常不带电荷的正、负号，力的方向根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”来判断．如图1—2—5所示．在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放，已知刚释放时Q A 的加速度为a ，经过一段时间后(两电荷未相遇)，Q B 的加速度也为a ，且此时Q B 的速度大小为v ，问：(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能？ 解析：题目虽未说明电荷的电性，但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律)．两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大)．对Q A 和Q B 构成的系统来说，库仑力是内力，系统水平方向动量是守恒的．(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1，则：F 1＝ m a ．当Q B 的加速度为a 时，作用力大小为F 2，则：F 2＝2 m a ．此时Q A 的加速度a′＝.222a mma m F == 方向与a 相同． 设此时Q A 的速度大小为v A ，根据动量守恒定律有：m v A ＝2 m v ，解得v A ＝2 v ，方向与v 相反．(2) 系统增加的动能 E k ＝kA E ＋kB E ＝221A mv ＋2221mv ⨯＝3m 2v 6．库仑定律表明，库仑力与距离是平方反比定律，这与万有引力定律十分相似，目前尚不清楚两者是否存在内在联系，但利用这一相似性，借助于类比方法，人们完成了许多问题的求解．[同步检测]1．下列哪些带电体可视为点电荷A ．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B ．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C ．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D ．带电的金属球一定不能视为点电荷2．对于库仑定律，下面说法正确的是A ．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F = 221rq q k ； 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 的带电金属球心相距为4r 时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量3．两个点电荷相距为d ，相互作用力大小为F ，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F ，则两点之间的距离应是A ．4dB ．2dC ．d/2D ．d/44．两个直径为d 的带正电的小球，当它们相距100 d 时作用力为F ，则当它们相距为d 时的作用力为( )A ．F ／100B ．10000FC ．100FD ．以上结论都不对图13—1—55．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度之比将A ．保持不变B ．先增大后减小C ．增大D ．减小6．两个放在绝缘架上的相同金属球相距d ，球的半径比d 小得多，分别带q 和3q 的电荷量，相互作用的斥力为3F ．现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为A ．OB ．FC ．3FD ．4F７．如图1—2—6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卢，且α < β， 由此可知A ．B 球带电荷量较多B ．B 球质量较大C ．A 球带电荷量较多D ．两球接触后，再静止下来，两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′，则仍有α ′< β′ ８．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q 1和q 2，用长均为L 的两根细线，悬挂在同一点上，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为 . ９．两个形状完全相同的金属球A 和B ，分别带有电荷量q A ＝﹣7×108-C 和q B ＝3×108-C ，它们之间的吸引力为2×106-N ．在绝缘条件下让它们相接触，然后把它们又放回原处，则此时它们之间的静电力是 (填“排斥力”或“吸引力”)，大小是 ．(小球的大小可忽略不计)10．如图1—2—7所示，A 、B 是带等量同种电荷的小球，A 固定在竖直放置的10 cm 长的绝缘支杆上，B 平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A 等高，若B 的质量为303g ，则B 带电荷量是多少?(g 取l0 m ／s 2)[综合评价] 1．两个带有等量电荷的铜球，相距较近且位置保持不变，设它们带同种电荷时的静电力为F 1，它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F 2，则F 1和F 2的大小关系为：A ．F 1＝F 2 D ．F 1> F 2 C ．F 1< F 2 D ．无法比较2．如图1—2—8所示，在A 点固定一个正点电荷，在B 点固定一负点电荷，当在C 点处放上第三个电荷q 时，电荷q 受的合力为F ，若将电荷q 向B 移近一些，则它所受合力将A ．增大 D ．减少 C ．不变 D ．增大、减小均有可能．图1—2— 6 图1—2—7图1—2—9图1—2—83．真空中两个点电荷，电荷量分别为q 1＝8×109-C 和q 2＝﹣18×109-C ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示．有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点，恰好能静止，则这点的位置是A ．a 点左侧40cm 处B ．a 点右侧8cm 处C ．b 点右侧20cm 处D ．以上都不对．4．如图所示，+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷，Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么 （ ）A.Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边．5．如图1—2—10所示，两个可看作点电荷的小球带同种电，电荷量分别为q 1和q 2，质量分别为m 1和m 2，当两球处于同一水平面时，α >β，则造成α >β的可能原因是：A ．m 1>m 2B ．m 1<m 2C q 1>q 2D ．q 1>q 26．如图1—2—11所示，A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动．已知m A ＝2m B ，A v ＝20v ，B v ＝0v ．当两电荷相距最近时，有A ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相同B ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相反C ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相同D ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相反．7．真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ，已知q A ＝+2.0×108-C ，q B ＝+8.0×108-C ，现引入电荷C ，电荷量Qc ＝+4.0×108-C ，则电荷C 置于离A cm ，离Bcm 处时，C 电荷即可平衡；若改变电荷C 的电荷量，仍置于上述位置，则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变)，若改变C 的电性，仍置于上述位置，则C 的平衡 ，若引入C 后，电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡，则C 电荷电性应为 ，电荷量应为 C ．8．如图1—2—12所示，两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上，其中A 球带9Q 的正电荷，B 球带Q 的负电荷，由静止开始释放，经图示位置时，加速度大小均为a ，然后发生碰撞，返回到图示位置时的加速度均为 ．9．如图1—2—13所示，两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ，连接小球的绝缘细线长度都是l ，静电力常量为k ，重力加速度为g ．则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310．如图1—2—14所示，一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置．固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ，B 球质量为m 、电荷量为q ，θ＝30°，A 和B 在同一水平线上，整个装置处在真空中，求A 、B 两球间的距离．第二节 库仑定律知能准备答案：1.点电荷 2.乘积 平方 连线上同步检测答案：1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力，3.8×107-N 10.106-C综合评价答案：1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变，不变，负，8×910-8.16a/99.mg lq k +222mg 10.mg kQq 3 图1—2—14。
静电力 库仑定律
第2节静电力库仑定律（对应人教A 的1.2）情景导入知识互动：知识点一、点电荷1、点电荷：点电荷是只有电荷量，而没有大小、形状的理想化模型，与力学中学过的“质点”的概念类似，实际中并不存在．疑难解析：什么样的带电体可以看做点电荷呢？并不是带电体的体积足够小，就可以看成点电荷．一个带电体能否看成点电荷决定于自身的大小、形状与所研究问题之间的关系，如果带电体的形状与大小对研究的问题没有影响或影响小到可以忽略不计，那就可以看做是点电荷。
这是一种抓主要因素忽略次要因素的研究方法。
知识点二、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的大小，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，这一规律称为库仑定律．2、表达式：221rQ Q kF =，其中k 是静电力常量，92-29.010N m /C k =⨯⨯，其意义为：两个电荷量为1C 的点电荷在真空中相距1m 时，相互作用力为9.0×109N ．3、库仑定律的适用条件：①真空中（空气中也近似成立）．②点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计． 【疑难点拨】①库仑力是一种“性质力”：库仑力也叫静电力，它是电荷之间的一种相互作用力，是一种“性质力”，与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性．电荷间相互作用的库仑力也同样遵循牛顿第三定律．在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉．②当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用矢量合成的平行四边形定则求出合力．③在应用库仑定律时，q 1、q 2可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向．图1.2-1同学们已经知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，但两电荷间作用力的大小与哪些因素有关？同学们可以提出自己的总总猜想，比如：与两球的带电量的多少、两球之间的距离……，本节就来探讨影响静电力大小的因素，给出计算静电力大小的公式．即12F q q ∝．答案：D点评：①注意万有引力定律和库仑定律虽然形式相似，适用条件也相似，但万有引力定律对两个相距较近质量均匀的球体仍然适用，因为两球的质量可以分别等效为集中在球心，r 指两球心间的距离；而库仑定律对两个相距较近的带电球体并不适用，因为两球相距较近时，电荷会重新分布，不能认为等效为球心．②库仑定律只适用于点电荷．当r →0时，两个带电体已不能看成点电荷，故库仑定律不再适用．不能用221rQ Q kF =来进行计算。
第2节静电力库仑定律
定量测定：库仑扭称 F∝Q1Q2，F∝1/r2， 库仑扭称
二、库仑定律
1、定律内容：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。 两电荷间相互作用力 Q1Q2 2、表达式： F k 2 叫库仑力或静电力 r 其中K叫静电力常量：k=9.0×109N· m2/C2 3、适用范围： ⑴真空中 4、说明： ⑵点电荷
例4：(课本P13)
氢原子核只有一个质子，核外有一个电子绕核旋转，轨道半 径r=5.28×10-11m。已知电子的电荷量大小为e=1.60×10-19C，质 量m1=9.10×10-31kg；质子电荷量的大小与电子的相同，质量 m2=1.67×10-27kg。求电子与质子之间的静电力和万有引力。 解：静电力的大小： 19 2 ee (1.60 10 ) 9 8 F1 k 2 9.0 10 N 8.26 10 N 11 2 r (5.28 10 ) 万有引力的大小：
F Fx2 Fy2 3.39 109 N
方向为x轴负方向
2.60 109 tan 1.19 9 Fx 2.18 10 Fy
q3受到的静电力的方向与x轴的正方向成 1300
2 QqC 9 Q 由A受力平衡FBA=FCA有： k k 2 2 L rAC
9 qC Q 解得： 16
1 L 处，电荷 4
所以第三个小球C应放在AB连线之间距A为 rAC 9 量为 qC Q 思考：若B带负电，要使A、B、C都处于平 16 衡，那么C的电荷量和位置又是如何？
例题8：相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进 第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状 态，试求C电荷的电量和放置的位置？ C A B
库仑定律
第2节 库仑定律一、库仑定律1. 库仑力电荷间的相互作用力，也叫做静电力。
2. 点电荷带电体间的距离比自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看做带电的点。
它是一种理想化的物理模型。
（1）. 点电荷是理想模型只有电荷量，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，是一种科学的抽象，其建立过程反映了一种分析处理问题的思维方式。
（2）. 带电体看成点电荷的条件实际的带电体在满足一定条件时可近似看做点电荷。
一个带电体能否看成点电荷，不能单凭其大小和形状确定，也不能完全由带电体的大小和带电体间的关系确定，关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响，若没有影响，或影响可以忽略不计，则带电体就可以看做点电荷。
3. 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，k 叫做静电力常量，k ＝9.0×109 N·m 2/C 2。
(3)适用条件：真空中的点电荷。
(4)库仑力①库仑力也称为静电力，它具有力的共性。
②两点电荷之间的作用力是相互的，其大小相等，方向相反。
③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。
4. 库仑定律的两个应用(1)应用库仑定律计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力。
(2)应用库仑定律分析两个带电球体间的库仑力。
①两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，二者间的距离就是球心间的距离。
②两个规则的带电金属球体相距比较近时，不能被看成点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随电荷的分布发生改变。
如图甲，若带同种电荷时，由于排斥而作用距离变大，此时F ＜k Q 1Q 2r 2；如图乙，若带异种电荷时，由于吸引而作用距离变小，此时F ＞k Q 1Q 2r 2。
库仑定律讲解及习题(附含答案解析)
第1章静电场第02节 库仑定律[知能准备]1．点电荷：无大小、无形状、且有电荷量的一个点叫 ．它是一个理想化的模型． 2．库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力跟它们电荷量的 成正比，跟它们的距离的 成反比，作用力的方向在它们的 ．3．库仑定律的表达式：F = 221rq q k ； 其中q 1、q 2表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们的距离，k 为比例系数，也叫静电力常量，k = 9.0×109N m 2/C 2.[同步导学]1．点电荷是一个理想化的模型．实际问题中，只有当带电体间的距离远大于它们自身的线度以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体方可视为点电荷．一个带电体能否被视为点电荷，取决于自身的几何形状与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．2．库仑定律的适用范围：真空中（干燥的空气也可）的两个点电荷间的相互作用，也可适用于两个均匀带电的介质球，不能用于不能视为点电荷的两个导体球．例1半径为r 的两个相同金属球，两球心相距为L (L ＝3r)，它们所带电荷量的绝对值均为q ，则它们之间相互作用的静电力FA ．带同种电荷时,F ＜22L q kB ．带异种电荷时,F ＞22Lq k C ．不论带何种电荷,F ＝22Lq k D ．以上各项均不正确 解析：应用库仑定律解题时，首先要明确其条件和各物理量之间的关系．当两带电金属球靠得较近时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，两球所带电荷的“中心”偏离球心，在计算其静电力F 时，就不能用两球心间的距离L 来计算．若两球带同种电荷，两球带电“中心”之间的距离大于L ，如图1—2—1（a ）所示，图1—2—1 图1—2—2则F ＜ 22Lq k ，故A 选项是对的，同理B 选项也是正确的．3．库仑力是矢量．在利用库仑定律进行计算时，常先用电荷量的绝对值代入公式进行计算，求得库仑力的大小；然后根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来确定库仑力的方向．4．系统中有多个点电荷时，任意两个点电荷之间的作用力都遵从库仑定律，计算多个电荷对某一电荷的作用力应先分别计算每个电荷对它的库仑力，然后再用力的平行四边形定则求其矢量和．例2 如图1—2—2所示，三个完全相同的金属球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中有向线段中的一条来表示，它应是A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4解析：根据“同电相斥、异电相吸”的规律，确定电荷c 受到a 和b 的库仑力方向，考虑a 的带电荷量大于b 的带电荷量，因为F b 大于F a ，F b 与F a 的合力只能是F 2，故选项B 正确．例2 两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角θ1和θ2,且两球同处一水平线上，如图1—2—3所示，若θ1＝θ2,则下述结论正确的是A.q 1一定等于q 2B.一定满足q 1/ m 1＝q 2/ m 2C.m 1一定等于m 2D.必须同时满足q 1＝q 2, m 1＝ m 2图1—2—3解析：两小球处于静止状态，故可用平衡条件去分析．小球m 1受到F 1、F 、m 1g 三个力作用，建立水平和竖直方向建立直角坐标系如图1—2—4所示，此时只需分解F 1.由平衡条件得：0sin 11221=-θF rq q k 0cos 111=-g m F θ所以 .21211gr m q kq tg =θ 同理，对m 2分析得：.22212gr m q kq tg =θ 图1—2—4 因为21θθ=，所以21θθtg tg =，所以21m m =. 可见，只要m 1= m 2，不管q 1、q 2如何，1θ都等于2θ.所以，正确答案是C.讨论：如果m 1> m 2,1θ与2θ的关系怎样？如果m 1< m 2,1θ与2θ的关系又怎样？(两球仍处同一水平线上)因为.21211gr m q kq tg =θ .22212gr m q kq tg =θ 不管q 1、q 2大小如何，两式中的221grq kq 是相等的．所以m 1> m 2时，1θ<2θ, m 1< m 2时，1θ>2θ.5．库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律．动能定理，动量守恒定律，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法．例3 a 、b 两个点电荷，相距40cm ，电荷量分别为q 1和q 2，且q 1＝9 q 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，永远不可能平衡．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)，如点电荷c 的电荷量为q 3，根据二力平衡原理可列平衡方程：a 平衡： =2214.0q q k 231x q q kb 平衡： .)4.0(4.0232221x q q k q q k -=c 平衡： 231x q q k ＝.)4.0(232x q q k - 显见，上述三个方程实际上只有两个是独立的，解这些方程，可得有意义的解： x ＝30cm 所以 c 在a 、b 连线上，与a 相距30cm ，与b 相距10cm ．q 3＝12161169q q =，即q 1:q 2:q 3=1:91:161 (q 1、q 2为正电荷，q 3为负电荷) 例4 有三个完全相同的金属球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量﹣Q ，C 不带电．将A 、B 固定，然后让C 反复与A 、B 接触，最后移走C 球．问A 、B 间的相互作用力变为原来的多少倍?解析： C 球反复与A 、B 球接触，最后三个球带相同的电荷量，其电荷量为Q′＝3)(7Q Q -+＝2Q ．A 、B 球间原先的相互作用力大小为F ＝./77222221r kQ rQ Q k r Q Q k =⋅= A 、B 球间最后的相互作用力大小为F′=kQ′1Q′2/r 2=222/4/22r kQ r Q Q k =⋅⋅即 F′＝ 4F ／7.所以 ：A 、B 间的相互作用力变为原来的4／7．点评： 此题考查了中和、接触起电及电荷守恒定律、库仑定律等内容．利用库仑定律讨论电荷间的相互作用力时，通常不带电荷的正、负号，力的方向根据“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”来判断．如图1—2—5所示．在光滑绝缘的水平面上的A 、B 两点分别放置质量为m 和2m 的两个点电荷Q A 和Q B .将两个点电荷同时释放，已知刚释放时Q A 的加速度为a ，经过一段时间后(两电荷未相遇)，Q B 的加速度也为a ，且此时Q B 的速度大小为v ，问：(1) 此时Q A 的速度和加速度各多大?(2) 这段时间 内Q A 和Q B 构成的系统增加了多少动能？ 解析：题目虽未说明电荷的电性，但可以肯定的是两点电荷间的作用力总是等大反向的(牛顿第三定律)．两点电荷的运动是变加速运动(加速度增大)．对Q A 和Q B 构成的系统来说，库仑力是内力，系统水平方向动量是守恒的．(1) 刚释放时它们之间的作用力大小为F 1，则：F 1＝ m a ．当Q B 的加速度为a 时，作用力大小为F 2，则：F 2＝2 m a ．此时Q A 的加速度a′＝.222a mma m F == 方向与a 相同． 设此时Q A 的速度大小为v A ，根据动量守恒定律有：m v A ＝2 m v ，解得v A ＝2 v ，方向与v 相反．(2) 系统增加的动能 E k ＝kA E ＋kB E ＝221A mv ＋2221mv ⨯＝3m 2v 6．库仑定律表明，库仑力与距离是平方反比定律，这与万有引力定律十分相似，目前尚不清楚两者是否存在内在联系，但利用这一相似性，借助于类比方法，人们完成了许多问题的求解．[同步检测]1．下列哪些带电体可视为点电荷A ．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B ．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C ．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D ．带电的金属球一定不能视为点电荷2．对于库仑定律，下面说法正确的是A ．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F = 221r q q k ； 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 的带电金属球心相距为4r 时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量3．两个点电荷相距为d ，相互作用力大小为F ，保持两点电荷的电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小为4F ，则两点之间的距离应是A ．4dB ．2dC ．d/2D ．d/44．两个直径为d 的带正电的小球，当它们相距100 d 时作用力为F ，则当它们相距为d时图13—1—5的作用力为( )A．F／100 B．10000F C．100F D．以上结论都不对5．两个带正电的小球，放在光滑绝缘的水平板上，相隔一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度之比将A．保持不变B．先增大后减小C．增大D．减小6．两个放在绝缘架上的相同金属球相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q的电荷量，相互作用的斥力为3F．现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为A．O B．F C．3F D．4F７．如图1—2—6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卢，且α < β，由此可知A．B球带电荷量较多B．B球质量较大C．A球带电荷量较多D．两球接触后，再静止下来，两绝缘线与竖直方向的夹角变为α′、β′，则仍有α ′< β′８．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长均为L的两根细线，悬挂在同一点上，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为.９．两个形状完全相同的金属球A和B，分别带有电荷量qA ＝﹣7×108-C和qB＝3×108-C，它们之间的吸引力为2×106-N．在绝缘条件下让它们相接触，然后把它们又放回原处，则此时它们之间的静电力是(填“排斥力”或“吸引力”)，大小是．(小球的大小可忽略不计)10．如图1—2—7所示，A、B是带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B平衡于倾角为30°的绝缘光滑斜面上时，恰与A等高，若B的质量为303g，则B带电荷量是多少?(g取l0 m／s2)[综合评价]1．两个带有等量电荷的铜球，相距较近且位置保持不变，设它们带同种电荷时的静电力为F 1，它们带异种电荷时(电荷量绝对值相同)的静电力为F2，则F1和F2的大小关系为：A．F1＝F2D．F1> F2C．F1< F2D．无法比较2．如图1—2—8所示，在A点固定一个正点电荷，在B点固定一负点电荷，当在C点处放上第三个电荷q时，电荷q受的合力为F，若将电荷q向B移近一些，则它所受合力将A．增大D．减少C．不变D．增大、减小均有可能．图1—2—6图1—2—7图1—2—9图1—2—83．真空中两个点电荷，电荷量分别为q 1＝8×109-C 和q 2＝﹣18×109-C ，两者固定于相距20cm 的a 、b 两点上,如图1—2—9所示．有一个点电荷放在a 、b 连线(或延长线)上某点，恰好能静止，则这点的位置是A ．a 点左侧40cm 处B ．a 点右侧8cm 处C ．b 点右侧20cm 处D ．以上都不对．4．如图所示，+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷，Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么（ ）A.Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边 B 、Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边C.Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边 D 、Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边．5．如图1—2—10所示，两个可看作点电荷的小球带同种电，电荷量分别为q 1和q 2，质量分别为m 1和m 2，当两球处于同一水平面时，α >β，则造成α >β的可能原因是：A ．m 1>m 2B ．m 1<m 2C q 1>q 2D ．q 1>q 26．如图1—2—11所示，A 、B 两带正电小球在光滑绝缘的水平面上相向运动．已知m A ＝2m B ，A v ＝20v ，B v ＝0v ．当两电荷相距最近时，有A ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相同B ．A 球的速度为0v ，方向与A v 相反C ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相同D ．A 球的速度为20v ，方向与A v 相反．7．真空中两个固定的点电荷A 、B 相距10cm ，已知q A ＝+2.0×108-C ，q B ＝+8.0×108-C ，现引入电荷C ，电荷量Qc ＝+4.0×108-C ，则电荷C 置于离A cm ，离Bcm 处时，C 电荷即可平衡；若改变电荷C 的电荷量，仍置于上述位置，则电荷C 的平衡状态 (填不变或改变)，若改变C 的电性，仍置于上述位置，则C 的平衡 ，若引入C 后，电荷A 、B 、C 均在库仑力作用下平衡，则C 电荷电性应为 ，电荷量应为 C ．8．如图1—2—12所示，两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上，其中A 球带9Q 的正电荷，B 球带Q 的负电荷，由静止开始释放，经图示位置时，加速度大小均为a ，然后发生碰撞，返回到图示位置时的加速度均为 ．9．如图1—2—13所示，两个可视为质点的金属小球A 、B 质量都是m 、带正电电荷量都是q ，连接小球的绝缘细线长度都是l ，静电力常量为k ，重力加速度为g ．则连结A 、B 的细线中的张力为多大? 连结O 、A 的细线中的张力为多大?图1—2—10 图1—2—11 图1—2—12图1—2—1310．如图1—2—14所示，一个挂在丝线下端的 带正电的小球B 静止在图示位置．固定的带正电荷的A 球电荷量为Q ，B 球质量为m 、电荷量为q ，θ＝30°，A 和B 在同一水平线上，整个装置处在真空中，求A 、B 两球间的距离．第二节 库仑定律知能准备答案：1.点电荷 2.乘积 平方 连线上 同步检测答案：1.BC 2.AC 3.C 4.D 5.A 6.D 7.D 8.221/3gl q kq 9.排斥力，3.8×107-N 10.106-C综合评价答案：1.C 2. D 3.A 4. A 5.B 6. A 7. 10/3, 20/3, 不变，不变，负，8×910-8.16a/99.mg l q k +222mg 10.mgkQq 3 图1—2—14。
【教育资料】18-19 第1章 第2节 静电力 库仑定律学习专用
第2节 静电力 库仑定律[知识梳理]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、两者间的距离等． 2．点电荷(1)定义：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作点电荷．(2)特点：只有电荷量，没有大小的几何点．二、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；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．2．表达式：F ＝k Q 1Q 2r 2，其中k 为静电力常量．如果各物理量都采用国际单位制，则k ＝9.0×109 N·m 2/C 2.3．库仑定律的适用条件：真空中的点电荷．4．静电力的叠加原理：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的矢量和．三、静电力与万有引力的比较1．思考判断(1)体积很小的带电体都能看成点电荷．(×)(2)体积很大的带电体一定不能看成点电荷．(×)[提示](1)、(2)带电体能否看成点电荷不是依据带电体的大小和带电量的多少，而是看带电体对研究问题的影响能否忽略不计．(3)点电荷是一种理想模型．(√)(4)库仑力的大小与电性没有关系．(√)(5)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等．(√)(6)两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小．(×) [提示]两带电球相距较近时，电荷的分布会受到影响，故不能应用库仑定律计算．(7)库仑定律是库仑在前人工作的基础上通过实验总结出来的规律．(√)(8)库仑定律是科学家借助类比的方法发现的重要规律．(√)2．(多选)关于库仑定律的公式F＝k Q1Q2r2，下列说法中正确的是()【导学号：46242019】A．当真空中两个电荷间的距离r→∞时，它们间的静电力F→0B．当真空中两个电荷间的距离r→0时，它们间的静电力F→∞C．当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了D．当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了AD [库仑定律公式适用于真空中的点电荷，当r →∞时，它们间的静电力F →0；当两电荷间的距离r →0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了．故选项A 、D 正确．]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 ．167D [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知，它们之间的库仑力是原来的167，故D 正确．]对点电荷的理解，下列说法正确的是( )A ．点电荷就是电荷量很小的带电体B ．点电荷就是体积很小的带电体C ．体积大的带电体肯定不能看成点电荷D ．如果带电体本身的大小和形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略，那么带电体可视为点电荷D [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、大小和电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略，带电体就可视为点电荷．带电体能否看作点电荷与带电体所带电荷量、形状无必然联系，A 、B 、C 错误，D 正确．][合 作 探 究·攻 重 难]点电荷的理解1.点电荷模型特点点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的几何点，是一个理想化模型，类似于力学中的质点，实际上并不存在．2．带电体看作点电荷的条件(1)带电体能否看作点电荷，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)带电体能否看作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，带电体就可视为点电荷．例如，一个半径为10 cm的带电圆盘，如果考虑它和10 m远处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个带电圆盘离电子只有1 mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面，不能看作点电荷．(多选)下列关于点电荷的说法中正确的是()A．无论两个带电体多大，只要它们之间的距离远大它们的大小，这两个带电体就可以看作是点电荷B．一个带电体只要它的体积很小，则在任何情况下，都可以看作点电荷C．一个体积很大的带电体，在任何情况下，都不能看作点电荷D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理AD[无论两带电体自身大小怎样，当两带电体之间的距离远大于它们的大小时，带电体本身的大小对于所研究的问题影响很小，可把带电体看作点电荷，选项A正确，而选项C错误；尽管带电体很小，但两带电体相距很近，以至于本身的大小和形状对问题的影响不能忽略，两带电体不能被看作点电荷，选项B 错误；两个带电金属小球，若离得很近，两球所带的电荷在静电力作用下会分布不均，电荷的分布影响到静电力的大小，若带同种电荷，相互排斥，等效的点电荷间距大于球心距离；若带异种电荷，相互吸引，等效的点电荷间距小于球心距离，因此，选项D正确．][针对训练]1．2017年11月5日17时45分，我国在西昌卫星发射中心成功发射“北斗三号”卫星，卫星升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的“北斗三号”能被视为点电荷的是()【导学号：46242019】A．研究“北斗三号”卫星与距其1 m处的一个带电微粒之间的静电力B．研究“北斗三号”卫星与地球(带负电)之间的静电力C．任何情况下都可视为点电荷D．任何情况下都不可视为点电荷B [由带电体可看作点电荷的条件，研究“北斗三号”飞船与距其1 m 处的一个带电微粒之间的静电力时，“北斗三号”飞船的大小不能忽略不计，不能视为点电荷，故A 错误；研究“北斗三号”飞船与地球(带负电)之间的静电力，“北斗三号”飞船的大小可以忽略不计，能视为点电荷，B 正确；结合A 、B 选项可知，带电体能否看作点电荷，由所研究问题的性质决定，与带电体自身大小及形状无关，故C 、D 错误．]库仑定律的理解1.库仑定律的适用条件：(1)真空；(2)点电荷．这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立．2．静电力的大小计算和方向判断一般分开进行(1)大小计算利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q 1、q 2的绝对值即可．(2)方向判断在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸．3．库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r 应指两球体的球心距离．(多选)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4倍，点电荷间的距离变为原来的2倍B ．保持点电荷的电荷量不变，使两个点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，将两个点电荷间的距离减小到原来的12思路点拨：解此题关键是熟练掌握库仑力表达式F ＝kQ 1Q 2r 2及各符号的物理意义．AD [库仑力公式F ＝k Q 1Q 2r 2，每个点电荷的电荷量都增大到原来的4倍，点电荷间的距离变为原来的2倍，则库仑力为F 1＝k 4Q 1·4Q 2(2r )2＝4F ，A 项正确；保持点电荷的电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍，则库仑力为F 2＝k Q 1Q 2(2r )2＝14F ，B 项错误；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12，则库仑力为F 3＝k 2Q 1·Q 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 22＝8F ，C 项错误；保持点电荷的电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小到原来的12，库仑力为F 4＝k Q 1Q 2⎝ ⎛⎭⎪⎫r 22＝4F ，所以D 项正确．] [针对训练]2．对于库仑定律，下列说法中正确的是( )A ．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式F ＝k Q 1Q 2r 2B ．两个带电小球即使距离非常近，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 ．两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半C [库仑定律适用于真空中的点电荷之间的静电力的计算，由此可判断选项A 、B 均错误．两点电荷间的库仑力符合牛顿第三定律，选项C 正确．根据库仑定律，两点电荷的电荷量各减为原来的一半时，库仑力减为原来的14，选项D 错误．]库仑定律在力学中的应用1.分析静电力作用下力学问题时，方法仍然与一般力学问题的分析方法一样，具体步骤如下．(1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．(2)对研究对象进行受力分析，此时多了静电力⎝ ⎛⎭⎪⎫F ＝kQ 1Q 2r 2. (3)建立坐标轴．(4)根据F 合＝0或F 合＝ma 列方程，若采用正交分解，则有F x ＝0，F y ＝0.或F x ＝ma x ，F y ＝ma y .(5)求解方程．2．多个点电荷的静电力：如果一个点电荷同时受到另外两个或多个点电荷的作用力，总的静电力等于其他点电荷单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和．(多选)如图1-2-1所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A ，细线与斜面平行．小球A 的质量为m ，电荷量为q .小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ，两球心的高度相同，间距为d .静电力常量为k ，重力加速度为g ，两带电小球可视为点电荷．小球A 静止在斜面上，则( )图1-2-1A ．小球A 与B 之间库仑力的大小为kq 2d 2B ．当q d ＝mg sin θk 时，细线上的拉力为0 C ．当q d ＝mg tan θk 时，细线上的拉力为0 D ．当q d ＝mgk tan θ时，斜面对小球A 的支持力为0思路点拨：①根据库仑定律写出库仑力的表达式．②根据“细线上拉力为0”、“斜面对小球A 的支持力为0”的条件受力分析按平衡条件求解．AC [根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为F ＝kq 2d 2，选项A 正确；当细线上的拉力为0时，小球A 受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得kq 2d 2＝mg tan θ，解得q d ＝mg tan θk ，选项B 错误，C 正确；由受力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，选项D 错误．]库仑力作用下力学问题的“两点”技巧(1)库仑力作用下力学综合问题，可以归纳为“电学问题，力学方法”．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，同时，具有力的共性，遵循力学规律和力的运算法则．(2)具体问题做好“两分析”、“一选取”①受力分析：除分析重力、接触力之外，还要分析库仑力的作用．②状态分析：通过分析确定带电体是处于平衡状态还是处于加速状态．③根据题目情景和提供的条件选取恰当的物理规律列方程求解．[针对训练]3．如图1-2-2所示，A、B是带有等量同种电荷的两小球(均可视为质点)，其中m A＝0.3 kg，现用绕过光滑定滑轮O的绝缘细线将两球悬挂起来，两球平衡时，OA的长等于OB的长，A球紧靠在光滑绝缘竖直墙上，B球悬线OB偏离竖直方向60°，g＝10 m/s2，求B球的质量和细线中的拉力大小.【导学号：46242019】图1-2-2[解析]分别对A、B进行受力分析，如图所示，T为细线上的拉力大小对A球：T－m A g－F cos 60°＝0对B球：T cos 60°＋F′cos 60°＝m B gT sin 60°＝F′sin 60°由作用力与反作用力可知F＝F′解得m B＝0.6 kg，T＝6 N.[答案]0.6 kg 6 N[当堂达标·固双基]1．真空中两个点电荷间相互作用的库仑力()A．是一对作用力和反作用力B ．与点电荷的电荷量成正比，电荷量大的点电荷受力大，电荷量小的点电荷受力小C ．当第三个点电荷移近它们时，力的大小和方向会发生变化D ．当两个点电荷的距离趋近于零时，库仑力趋近于无限大A [电荷间相互作用的库仑力遵循牛顿第三定律，等大反向，所以A 对，B 错．根据F ＝kQ 1Q 2r 2知F 与Q 1、Q 2、r 有关，与其他因素无关，所以C 错．D 项违背库仑定律的“点电荷”的条件，所以D 错．]2．半径相同的两个金属小球A 、B 带有大小相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F .今让第三个半径相同的不带电的金属小球C 先后与A 、B 两球接触后移开，这时两球之间的相互作用力大小是( )【导学号：46242019】A ．F 8B ．F 4C ．3F 8D ．3F 4A [因为A 、B 两球之间有吸引力，所以A 、B 两球带异种电荷，设A 带电荷量q A ＝＋Q ，B 带电荷量q B ＝－Q ，由库仑定律得A 、B 之间的吸引力大小F ＝k |q A |·|q B |r 2＝kQ 2r 2；又C 不带电，它与A 接触后q C ＝q A ′＝＋Q 2，再与B 接触，故q C ′＝q B ′＝－Q ＋Q 22＝－Q 4，由库仑定律得此时A 、B 两球之间的相互作用力的大小F ′＝k |q A ′|·|q B ′|r 2＝k Q 2·Q 4r 2＝kQ 28r 2＝F 8，故选项A 正确．] 3．真空中光滑绝缘水平面上有两个点电荷A 、B ，带有同种电荷，相距L ，质量分别为m 和2m .它们由静止出发，开始时B 的加速度为a ，经过一段时间A 的加速度也为a ，这时两点电荷A 、B 之间的距离为( )A ．2LB ．3LC ．2LD ．3LC [设点电荷A 、B 的带电荷量分别为Q 1、Q 2，相距L 时静电力为F ＝kQ 1Q 2L 2，此时B 的加速度为a ，A 的加速度应为2a .当A 的加速度为a 时，静电力为12F ，则由库仑定律得12F ＝kQ 1Q 2r 2，解得两点电荷相距r ＝2L ，选项C 正确．]1．关于静电力常量k ＝F ·r 2Q 1Q 2，下列说法正确的是( )A ．k 是一个无单位的常数B ．k 随两点电荷间的距离r 增大而增大C ．k 随两个点电荷电荷量的乘积Q 1Q 2减小而增大D ．k 在数值上等于两个1 C 的点电荷相距1 m 时的相互作用力的大小D [静电力常量k 是根据库仑扭秤实验装置测得的一个有单位的常量，与两电荷间的作用力、电荷量的乘积、电荷间的距离无关，其数值上等于两个1 C 的点电荷相距1 m 时的相互作用力的大小，故D 正确，A 、B 、C 错误．]2．两个分别用长为l 的绝缘细线悬挂于同一点的相同金属球a 和b ，带有同种等量电荷(可视为点电荷)．由于静电斥力，它们之间的距离为l ，如图所示．已知每个球的质量均为m ，重力加速度为g ，静电力常量为k ，则( )A ．b 球所受到的静电力F ＝22mgB ．b 球所带电荷量q ＝l 3mg3kC ．a 球所受到的静电力F ＝2mgD ．a 球所带电荷量q ＝l 2mgkB [以b 球为研究对象，带电金属球在重力、静电力和线的拉力作用下，处于平衡状态，它的受力如图所示．由共点力平衡条件可知F ＝mg tan θ，由几何关系有tan θ＝33，得F ＝33mg ，两球所受的静电力均为F ＝33mg ，故 A 、C 错误；由库仑定律有F ＝kq 2l 2，得q ＝l3mg3k ，即两球所带电荷量均为l3mg 3k ，选项B 正确，D 错误．]。
第二节静电力库仑定律
A
B
+
－
＋
9Q
－4Q
QC
（ ３）应放在ＡＢ连线上距离Ｂ右侧２ｒ处，电荷Ｃ 应带正３６Ｑ
运用牛顿第二定律结合运动学公式求解
6、如图，质量均为m的三个带电小球A、B、C， 放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距 离为L，（L比球半径r大的多），B球带电量 为QB=-3q，A球带电量为QA=6q,若在C上加一水 平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L 的间距运动，求
（1）F的大小？ （F=27Kq2/L2） （2）C球所带电量为多少？带何种电荷？
A B CF
+-
+
6q -3q QC
C带正电， 电量为6q
7、光滑水平面有A、B两个带电小球，A 的质量是B的质量的2倍，将两球由静 止释放，初始A的加速度为a,经过一段 时间后，B的加速度也为a，速度大小
为v，此时，A的加速度为 a/2 .
３、在求静电力时，万有引力可以忽略
课堂训练
1、关于点电荷的下列说法中正确的是
( ABD)
A .真正的点电荷是不存在的． B .点电荷是一种理想模型． C .足够小的电荷就是点电荷． 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
2有两个半径为r的带电金属球中心相距为 L(对值相同）( B)
5、如图A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电 荷，B带有4Q的正电荷
（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷C， 才能使此电荷处于平衡状态？此时对C的电性及电 量q有无要求？
答案:（１）应放在ＡＢ的连线上距离Ａ右侧３ｒ／５处， Ｃ电荷正负都可以，电量大小任意）
第1章：第2节：静电力__库仑定律
第2节：静电力__库仑定律1．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．库仑定律的公式F ＝k Q 1Q 2r 2(k ＝9.0×109 N·m 2/C 2)，成立条件是真空中的点电荷。
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，就是这几个带电体作用力的矢量和。
4．知道静电力F ＝k Q 1Q 2r 2与万有引力F ＝G m 1m 2r2的区别。
一、静电力与点电荷模型 1．静电力(1)定义： 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、 、电荷分布、 等。
2．点电荷(1)物理学上把本身的 比相互之间的距离 得多的带电体叫做点电荷。
是一种理想化模型。
(2)两个带电体能否视为点电荷，要看它们本身的 是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体 有多大。
二、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 成正比，跟它们的距离r 的 成反比；作用力的方向沿着它们的 。
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
2．表达式库仑定律的公式F ＝k Q 1Q 2r 2，式中k 叫做 ，k 的数值是 。
3．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的 。
三、静电力与万有引力的比较1．自主思考——判一判(1)点电荷是指带电荷量很小的带电体。
( )(2)点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型。
( ) (3)库仑力的大小与电性没有关系。
( )(4)对于库仑定律公式F ＝k Q 1Q 2r 2，当r →∞时，F →0；当r →0时，F →∞。
( )(5)两球之间的库仑力，其r 一定是两球之间的距离。
( ) (6)库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验都运用了放大的思想。
( ) 2．合作探究——议一议(1)点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型吗？它们的区别在哪里？(2)真空中，两个带异种电荷的小球，在相距不太远时，它们之间的静电力能否用F ＝kQ 1Q 2r 2去求解？(3)两带电体之间如何确定是否考虑重力？1．库仑定律的适用条件：(1)真空；(2)点电荷。
第二节 库仑定律
（1）库仑定律是电磁学的基本定律之一。
（2）静电力遵循牛顿第三定律，力的平行四 边形定则．
（3）任一带电体都可以看成是由许多点电荷 组成，任意两点电荷间的作用力都遵守库仑 定律。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．
【例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长 50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2 × 10-6 c，求它们各自所受的库仑力。
4. 如图所示，用两根绝缘细线挂着两个质量相同 的不带电的小球 A和B，此时，上、下细线受的 力分别为TA、TB，如果使A带正电，B带负电， 上、下细线受力分别为TA，TB，则 A、TA< TA B 、 T B> T B C、TA=TA D、 TB<TB
拓展：如图在正方形的三个顶点处各固定一个 点电荷Q1、Q2,电性如图，则在另一个顶点再放 一个q电荷，要使q静止，Q1、Q2的大小关系如 何？ q的电荷量和电性能不能确定？
q1
q2
q3
二、库仑的实验
1、库仑定律用公式表示：
q1q2 F k 2 r
2 2
2、式中电荷量的单位用C，距离的单位用m，力的单 位用N，则静电力常量k：
k 9.0 10 N m /C
9
这就是说，两个电荷量为1C的点电荷在真空中相 距1m时，相互作用力是9.0×109N，差不多相当于 一百万吨物体所受的重力！
＋ Q1
q?
f1 ＋ Q1 +q
f
f1 F － Q2 ＋ Q1
F = f
2 Q1 Q2 4
F ＋ Q 1 f1 -q f1 f － Q2 ＋ Q1
F = f
静电力 库仑定律
设 c 的电荷量为 qc，距 a 为 x，对于 c，受力 kQqc 4kQqc 分析如图有 2 ＝ x l－x2 (3 分) 对于 a，受力分析如图 kQqc 4kQ2 有 2 ＝ 2 (3 分) x l
4 l 解得 qc＝ Q，x＝ .(2 分) 9 3
4 l 【答案】 c 带 Q 的负电，在点电荷 a 右侧 处 9 3
提示：不能．带电体能不能看成点电荷，是 根据具体情况而言的．只有当带电体的线度 比相互间的距离小得多时才能看成点电荷．
体积非常小的带电体不一定是点电荷．
二、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 反比 跟它们的距离r的二次方成_____；作用力的
【答案】
C
B的库仑力大小不再相等，其所受的合力不指 向平衡位置，所以小环C不能回到平衡位置． 【答案】 不能 (1)平衡位置在B右侧距B为d (2)
如图所示，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在同一水平线上时，A处于受力 平衡,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q1和 q2，θ分别为30°和45°.则q2/q1为( )
A．2 C．2 3
B．3 D．3 3
【精讲精析】
设细线长为l，A的带电荷量为
Q.A与B处在同一水平线上，以A为研究对象， 受力分析如图所示．根据平衡条件可知，库 仑力跟重力的合力与细线的拉力 等大反向，由几何关系列式得
F qQ tan θ＝ ，其中 F＝k mg lsin θ2 mgtan θl2sin2 θ 两式整理得：q＝ kQ 将题干中的两种情况代入得： q2 tan45° 245° sin ＝ ＝2 3. sin2 q1 tan 30° 30° 故选项 C 正确．
第2节 静电力 库仑定律(基础题)
库仑定律一、选择题(每小题5分，共50分)1.点电荷是静电学中的第一个理想模型，它是指（ ）。
A ．球形带电体 B ．体积很小的带电体C ．带电量很小的带电体D ．形状和大小对相互作用力的影响可以忽略的带电体 1、关于点电荷概念，下列说法正确的是（ D ）A 、点电荷就是电荷量很小的电荷B 、点电荷就是体积很小的电荷C 、体积较大的带电体，不能看作点电荷D 、带电体能否看作点电荷，要视实际情况而定1.关于对元电荷的理解，下列说法正确的是( C ) A .元电荷就是电子 B .元电荷就是质子C .元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D .元电荷是带电荷量最小的带电粒子2.关于库仑定律.以下说法中正确的是( )A .库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体B .库仑定律是实验定律C .库仑定律仅对静止的点电荷间相互作用才正确D .根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大 2.关于库仑定律的公式221rQ Q kF ，下列说法中正确的是( B )①.当真空中两个电荷间距离r →∞时，它们间的静电力F →0 ②.当真空中两个电荷间距离r →0时，它们间的静电力F →∞ ③.当两个电荷间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了④.当两个电荷间的距离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A 、①②B 、①④C 、②③D 、③④2．对于库仑定律，下列说法正确的是 （ C ）A ．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式B ．两个带电小球即使距离非常近，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 ．两个点电荷的电两个减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库 仑力减为原来的一半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,电荷量为Q.两球之间的静电力为下列选项中的哪一个（ B ） A.等于229rQ kB.大于229rQ kC.小于229rQ kD.等于229rQ k3.A 、B 两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A 、B 附近时，A 、B 间相互作用的库仑力将( )A .可能变大B .可能变小C .一定不变D .不能确定2．已知Ａ、Ｂ两带电小球固定在桌面上，Ａ带电＋２q ，Ｂ带电－q ，Ａ和Ｂ的距离为Ｌ，Ａ对Ｂ的作用力为Ｆ，把带电－２q 的小球C 放在距离Ｂ为Ｌ位置处，此时，Ａ对Ｂ的作用为（小球的半径r<< L ）（ A ）Ａ、Ｆ Ｂ、２Ｆ Ｃ、０ Ｄ、F/24.真空中有甲、乙两个点电荷相距为r ，它们间的静电引力为F .若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的31，它们间的距离变为2r ，则它们之间的静电引力将变为( ) A .F 83B .F61 C .F 38D .F322、真空中有两个相距r=0.1ｍ、带电量相等的点电荷，它们间的静电斥力大小为3.6³10－4N 。
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第2节 静电力 库仑定律（对应人教A 的） 情景导入 知识互动：知识点一、点电荷1、点电荷：点电荷是只有电荷量，而没有大小、形状的理想化模型，与力学中学过的“质点”的概念类似，实际中并不存在．疑难解析：什么样的带电体可以看做点电荷呢？并不是带电体的体积足够小，就可以看成点电荷．一个带电体能否看成点电荷决定于自身的大小、形状与所研究问题之间的关系，如果带电体的形状与大小对研究的问题没有影响或影响小到可以忽略不计，那就可以看做是点电荷。
这是一种抓主要因素忽略次要因素的研究方法。
知识点二、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的大小，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，这一规律称为库仑定律．2、表达式： 221rQ Q k F =，其中k 是静电力常量，92-29.010N m /C k =⨯⨯，其意义为：两个电荷量为1C 的点电荷在真空中相距1m 时，相互作用力为×109N ．3、库仑定律的适用条件：①真空中（空气中也近似成立）．②点电荷：即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．【疑难点拨】①库仑力是一种“性质力”：库仑力也叫静电力，它是电荷之间的一种相互作用力，是一种“性质力”，与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性．电荷间相互作用的库仑力也同样遵循牛顿第三定律．在实际应用时，与其他力一样，受力分析时不能漏掉．②当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷所受的库仑力可利用矢量合成的平行四边形定则求出合力．③在应用库仑定律时，q 1、q 2可只代入绝对值算出库仑力的大小，再由同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向．知识点三、引力常量的测量1、测量引力常量的困难：①这种作用力非常小，没有足够精密的测量器具；②那时连电量的单位都没有，当然就无法比较电荷的多少了；③带电体上电荷的分布不清楚，难以确定相互作用的电荷之间的距离．2、库伦的解决方法：(1)用扭称装置显示微小的力：图同学们已经知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，但两电荷间作用力的大小与哪些因素有关？同学们可以提出自己的总总猜想，比如：与两球的带电量的多少、两球之间的距离……，本节就来探讨影响静电力大小的因素，给出计算静电力大小的公式．归类探究类型一、库仑定律及其适用范围例1、有两个半径为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带电量均为Q，则两球之间的静电力大小为( )答案：D点评：①注意万有引力定律和库仑定律虽然形式相似，适用条件也相似，但万有引力定律对两个相距较近质量均匀的球体仍然适用，因为两球的质量可以分别等效为集中在球心，r指两球心间的距离；而库仑定律对两个相距较近的带电球体并不适用，因为两球相距较近时，电荷会重新分布，不能认为等效为球心．②库仑定律只适用于点电荷．当r→0时，两个带电体已不能看成点电荷，故库仑定律不再适用．不能用221r Q Q k F =来进行计算。
变式题：宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电量为Q ，表面无大气．在一次实验中，宇航员将一带电荷量为－q （q =Q ）的粉尘置于离该星球表面h 高处，该粉尘恰好处于悬浮状态；宇航员又将此粉尘带到距该星球表面2h 处，无初速释放，则此带电粉尘将A ． 背向星球球心方向飞向太空B ． 仍处于悬浮状态C ． 沿星球自转的线速度方向飞向太空D ． 向星球球心方向下落解析：宇航员将一带电荷量为－q （q =Q ）的粉尘置于离该星球表面h 高处，该粉尘恰好处于悬浮状态，说明带电粉尘所受的库仑力和粉尘与星球之间的万有引力大小相等，方向相反，即()()22qQMm k G r h r h =++；由上式可以看出，带电粉尘与星球之间的库仑力和万有引力在星球上任何位置都大小相等．宇航员将此粉尘带到距该星球表面2h 处，无初速释放，粉尘应该仍处于悬浮状态．答案：D类型二、库仑力的叠加例3．如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是A ．1F B. 2F C .3F D.4F解析：金属小球c 受a 的斥力斥F 和b 的吸引力引F 作用，由于a 所带电量的大小比b 小，由库仑定律可知引F ＞斥F ，所以c 球受到a 和b 的静电力的合力应为2F ． 点评：库仑力是一种新的性质的力，同样具有一切力的共性（如矢量性、相互性），并遵守力的运算的法则：平行四连形定则．变式题：在场强为E 方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m 的带电小球A 和B ，电量分别为+2q 和－q ，两小球间用长为l 的绝缘细线连接，并用绝缘细线悬挂在O 点，如图4所示．平衡时，A 球在B 球处产生的场强多大？方向如何？受到的库仑力多大？细线对悬点的作用力多大？解析：根据库仑定律可得，B 球受到的库仑力12222c kq q k q q F r l'==g ，故22F kq E q l==．方向竖直向下． 图图4设上、下两细线的拉力分别为F 1、F 2，以两小球为研究对象，作受力分析：A 球受到悬线拉力F 1，重力mg 、细线拉力F 2，库仑力F c ，电场力E1F ；B 球受到细线拉力2F '，库仑力F '，电场力E2F ，重力mg ．它们的隔离体受力图如图5所示．平衡时，满足条件： F 1=mg ＋F 2＋F c + F E1 ①F 2′+ F c ′＋F E2=mg ②因F 2=F 2′，F c=F c ′，F E1=2qE ，F E2=qE ，联立①、②两式得F 1＝2mg +F E1－F E2＝2mg +qE ．根据牛顿第三定律，所以细线对悬点的拉力大小为12F mg qE '=+． 类型三、带电体的平衡例5．把质量是×10-3kg 的带电小球B 用细线悬挂起来，如图－6所示．若将带电量为×10-8C 的小球A 靠近B ，平衡时细线与竖直方向成45o 角，A 、B 在同一水平面上，相距0.3m ，试求：B 球的带电量多大？解析：以小球B 为研究对象，受力分析如图所示，因小球B 静止，设小球B 所带电量为q B ，由平衡条件可知： 22tan 45A B B A q q mgr k mg q r kq =︒⇒=， 代入数据解得： 6510B q C -=⨯ 点评：解平衡问题首先要选取研究对象，然后分析研究对象的受力情况，再根据力的运算方法列方程求解或作定性分析．解有库仑力作用下的平衡问题，还是力学中的分析方法，只不过在受力分析时多了一个库仑力而已．处理共点力作用下的物体的平衡问题常用的方法有：力的直角三角形法、相似三角形法、力的正交分解法．类型四、三个自由电荷的平衡问题A B 45。
mg FF 库图－6例4、有三个点电荷，甲带q +，乙带q 9-，丙带电Q ，甲乙相距r ，将丙放于甲乙连处。
121r r r >+，则有： 23q q >；同理可得：21q q >，因此，中间异性电荷的电量一定是三者中最小．③三电荷的位置关系：远大近小当堂检测 1．关于点电荷的说法，正确的是 ( )A ．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B ．体积很大的带电体一定不能看作点电荷C ．点电荷一定是电量很小的电荷D ．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 答案：D2.真空中有两个点电荷，它们间的静电力为F ，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大为原来的2倍，它们之间作用力的大小等于( )B.2F 2 4答案：D3．真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量Q 1＞Q 2，点电荷q 置于Q 1、Q 2连线上某点时，正好处于平衡，则 ( )A ．q 一定是正电荷B ．q 一定是负电荷C ．q 离Q 2比离Q 1远D ．q 离Q 2比离Q 1近答案：D4、半径为R 的两个较大的金属球放在绝缘桌面上，相距L ．若两球都带等量同种电荷Q 时，它们间的相互作用力是1F ；若两球都带等量异种电荷Q 时，它们间的相互作用力是2F ．则A ．1F ＞2FB ．1F ＜2FC ．1F ＝ 2FD ．1F ≤ 2F答案：B 因为两个金属球较大，相距不太远，电荷间的相互作用力使金属球上的电荷分布不均匀，不能视作点电荷．两金属球带同种电荷时，电荷分布趋远；两金属球带异种电荷时，电荷分布趋近．由库仑定律可知，1F ＜2F ，正确答案为B ．5、如图所示，把一带正电小球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 （ ）A ．带负电，放在A 点B ．带正电，放在B 点C ．带负电，放在C 点D ．带正电，放在C 点（答案：C 对球a 受力分析知，小球受重力、弹力和电场力，由三力平衡知，电场力必偏向虚线右边。
6、（04天津）中子内有一个电荷量为+2e/3的上夸克和两个电荷量为-e/3的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如右下图所示。
左下图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是（ ）课时训练二 1．关于库仑定律的理解，下面说法正确的是（ ）A 、对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用公式B 、只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用公式C 、两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反D 、摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电1．C 库仑定律静电力的表达式221r q q k F =的适用条件是真空中的点电荷，而不是任意的带电体，所以A 、B 错；两个点电荷之间的静电力为作用与反作用力，所以C 对；摩擦过的橡胶棒吸引纸屑，则纸屑也可以不带电，D 错，答案为C ．2．三个完全相同的金属小球A 、B 、C ，A 、B 带等量电荷，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力是F ．今让不带电的金属小球C 先后与A 、B 两球接触后移开．这时，A 、B 两球之间的相互作用力的大小是A ．F /8 4 C.3F /8 D.3F /4.2A ．解析：由于A 、B 间的库仑力是吸引力，说明A 、B 两球带的是异种电荷．设A 球带电＋Q ，B 球带电－Q ，两球相距r ．A 、B 两球之间的库仑力22rQ k F =．小球C 与A 接触时，A 、C 两球均分电量Q ，由电荷守恒定律可知，A 、C 各带＋Q /2．小球C 再与B 球接触时，由于两球带异种电荷，先发生异种电荷的中和，＋Q/2－Q =－Q /2，剩余电荷－Q /2再均分，B 、C 两小球各分得－Q /4电量．A 、B 两球之间的库仑力大小为8842222'F rQ k r Q Q k F ==⋅=，A 正确． 3．如图1-2-16所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A 、B ，上、下两根细线的拉力分别为F A 、F B ，现使两球带异种电荷，此时上、下细线所受拉力分别为‘'B A 、F F ,则（ ）A 、A A F F '=， ’B B ＞F F B 、’A A F F =， ’B B F F <图1-2-16C、’AA＜FF，’BB＞FF D、’AA＜FF，’B BF F<3．A 无论是A、B带电还是不带电，上面绳的拉力都等于A、B重力之和，所以A AF F'=．当A、B不带电时，F B=mg，当A、B带异种电荷时，它们相互吸引，则',B B BF mg F F'<>所以．4.如图1-2-11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弹簧（绝缘），放在光滑绝缘水面上，平衡时弹簧的压缩量为x0，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（）A、21xx=B、21xx＞C、21xx＜D、x=x0 4．C 解析：C与A接触后，A所带电荷量减为原来的一半，此时若A、B距离保持不变，则库仑力减为原来的一半，但A、B间距离会在库仑力减小时增大，于是库仑力随之变得更小，即22'0xx＜，F＜F故．5、如图1-2-10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座上，两球心间的距离为L，为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，其电量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为A．22GLmF＝引，22kLQF＝库B．22GLmF≠引，22kLQF≠库C．22GLmF≠引，22kLQF＝库D．22GLmF＝引，22kLQF≠库5．D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只有其半径r的3倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作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两带电球壳的整体来说，由于它们相距较近，不能看成点电荷，故不满足库仑定律的适用条件．故选项D正确．6．如图9－1－6所示，两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2，带电量分别为q1、q2．静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ，且恰好处于同一水平面上，则A. 若q1=q2, 则θ1=θ2图9－1－6图1-2-101－2－8 B. 若q1＜q 2, 则θ1＞θ2C. 若m 1=m 2, 则θ1=θ2D, 若m 1＜m 2, 则θ1＞θ26．CD 解析： A 、B 之间的静电力是作用力和反作用力关系，所以不论A 、B 哪个电荷量大，它们受到的静电力大小相等，方向相反，由平稳条件得，tan F mg θ=电．可见质量相同，偏角相同；质量越大，悬线与竖直线的偏角越小，故CD 正确．7．某同学为研究电荷间的静电力大小，做了下述实验：在竖直绝缘墙壁上的Q 点固定的一个带电球A ，在Q 正上方的P 点用丝线悬挂另一小球带同种电荷的球B ．A 、B 两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，如图1－2－8所示．由于漏电，A 、B 两小球的带电量逐渐减少．在电荷漏完之前，悬线对悬点P 的拉力大小将（假设两小球始终可看成质点）： （ ）A ．逐渐减小B ．逐渐增大C ．保持不变D ．先变大，后减小7．C 解析：在A 、B 小球的带电荷量逐渐减小的过程中，悬线与竖直方向的夹角θ也将逐渐减小，而B 小球在任一时刻的受力情况如图所示，小球B 在重力mg 、库仑斥力F 、悬线拉力T 的作用下平衡，因此mg 和F 的合力F /与T 大小相等．设悬线长为L ，P 、Q 两点间的距离为S ，由图可知力三角形与长度三角形相似，根据相似三角形对应边成比例：Smg L F =/可解得SmgL F T ==/ 由于上式中L 、mg 、S 都是常量，所以在整个漏电过程中悬线对P 点的拉力始终不变，选项C 正确．8、如图1－4－5所示，是研究两电荷间库仑力大小的装置．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 = ．8．141()3解析： 以a 球为研究对象，分析其受力情况如图1－2－图1－4－56，小球受到向下的重力、水平向右的库仑力、斜向上的拉力作用处于平衡状态．设A 的带电量为Q ，小球的电量q ，据力的平衡条件，有9．如图1－2－4所示，1q 、2q 、3q 分别表示一条直线上的三个点电荷，已知1q 与2q 之间距离为1l ，2q 与3q 之间距离为2l ，且每个电荷都处于平衡状态．都是负电荷．三个点电荷同时处于平衡，它们间的库仑力相等，有：10．绝缘的水平面上的带电小球A 和B ，质量分别为2g 和1g ；它们的带电量相等，71210q q C -==，A 球带正电，B 球带负电．现有水平恒力F 作用于A 球，这时A 、B 一起向右运动，且保持距离d =0.1m 不变，如图1-2-9所示．试问F 多大？它们如何运动？10．解析：因为小球A 、B 一起向右运动且保持距离不变，所以两小球具有相同的加速度．根据牛顿第二定律，对小球A 、B 组成的整体，12()F m m a =+ ①图1-2-9。