人教版高中物理选修1-1课件同步课堂配套1-1

解析 据库仑定律 F＝kQr1Q2 2知 FA＝k·2rq2·2q＝4F，A 项正确； FB＝k2qr22＝F4；B 项错误；FC＝k·22rq2·q＝8F，C 项错误；FD＝k2rq22 ＝4F，D 项正确． 答案 AD
4．如图 1-1-5 所示，两个半径均为 r 的金属球放在绝缘支架上，
两物体带上等量异种 导体两端出现等量异种电荷，且
现象
电荷
电性与原带电体“近异远同”
不同物质的原子核对核外电 导体中的自由电子受到带正
原
子的束缚力不同而发生电子 (负)电物体吸引(排斥)而靠
因
得失
近(远离)
摩擦后的毛皮与橡胶棒分别 放于电场中的导体两端带有
举例
带正电和负电
等量异种电荷
实 均为电荷在物体之间或物体内部的转移
答案 B
借题发挥 两点电荷之间的库仑力大小与电荷量及电荷间的 距离有关，方向沿两点电荷的连线，同种电荷相互排斥，异种 电荷相互吸引，它们之间库仑力的大小和方向不随第三个点电 荷的引入而改变，这一点应特别注意理解．
【变式 2】 对于库仑定律的理解错误的是( )． 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，不论它们的电荷量是否相同，它 们各自所受的库仑力大小一定相等 解析 由库仑定律可知 A、C、D 正确，当半径为 r 的两个带 电小球相距 r 时，不能看成点电荷，故 B 选项错． 答案 B
二、电荷守恒定律 1．内容：电荷既不能创生，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．元电荷 电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷 量叫做 元电荷，用 e 表示，e＝1.6×10－19 C.实验表明：所有带 电体的电荷量或者等于 e，或者是 e 的整数倍． 温馨提示 电子、质子所带电荷量为元电荷，但它们本身不是 元电荷．
计算库仑力的大小与判断库仑力的方向可以分别进行．即 用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷 q1、q2 的正、负号代 入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大 小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．
如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的 作用力，任意两个点电荷间的库仑力都可以用库仑定律来求 解，某个点电荷所受的其他电荷的总库仑力可由静电力叠加的 原理求出合力．
5．两个分别带有电荷量－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2r ，则两球间库仑力的大
小为( )．
1 A.12F
3 B.4F
4 C.3F
D．12F
解析 两金属球间原来的库仑力 F＝kQ·r32Q＝k3rQ22，两球接触 后各带相同电荷量 Q′＝－Q2＋3Q＝Q，又因为它们的距离变 为2r，所以此时它们间的库仑力 F′＝kQ2r·Q2＝rQ22＝43F，故 C 项正确． 答案 C
解析 A 球带负电，靠近导体 M 端，则 M 端的自由电子被 A 上的负电荷排斥到 N 端，故 M 端带正电、N 端带负电．M、N 下端的验电箔由于带同种电荷相互排斥而张开． 答案 C 借题发挥 感应起电的实质是导体靠近某带电体时，由于电荷 间有同性相斥、异性相吸的特点，导体内的自由电子会靠近或 远离带电体，也就是自由电子向导体一端转移显示负电，而在 另一端感应出等量的正电荷．
3．适用条件：(1)真空中；(2)点电荷． 4．点电荷 一般来说，如果带电体间的距离比它们自身线度的大 小大得多 ，以至带电体的形状和大小 对相互作用力的影响可 以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷．
一、摩擦起电与感应起电的比较
方式 内容
摩擦起电
感应起电
产生 两不同绝缘体摩擦时
及条件
导体靠近带电体时
2．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，如图 1-1-4 甲、乙所示，则
( )．
A．甲图中两球一定带异号电荷
B．乙图中两球一定带同号电荷
C．甲图中至少有一个带电 D．乙图中两球至多有一个带电
图1-1-4
解析 若两物体相互排斥，必定带同号电荷；若两物体相互吸 引，二者可能带异号电荷，也可能一个带电荷，另一个不带电 荷. 当只有一个物体带电时，带电体具有吸引轻小物体的性质， 另一轻质小球将被吸引而相互靠近．综合上述，B、C 选项正 确． 答案 BC
库仑定律的理解和应用
【典例 2】 点电荷 A、B 固定在真空中，所带电荷量均为 q，
若此时它们之间的库仑力为 F，将两点电荷所带电荷量均变为
－2q，则 B 所受的库仑力将变成( )．
A．2F，方向与原来相同
B．4F，方向与原来相同
C．大小和方向均不变
D．4F，方向与原来相反
解析 由库仑定律公式可得 F＝kqr22，若两点电荷电荷量均变为 －2q，则它们之间的库仑力大小 F′＝k－r22q2＝4kr2q2＝4F.库 仑力的方向沿两点电荷的连线，由于两次均为同种电荷，故 B 受库仑力的方向仍与原来方向相同，选项 B 正确．
4．起电的方式 (1)摩擦起电：两个物体摩擦时，一些被原子核束缚的不紧的电 子转移到另一个物体上，于是失去电子的物体带正电 ，得到电 子的物体带负电 ． (2)感应起电：由于外部电荷的作用，使本来不带电的导体内 的正负电荷分开，电荷从导体的一部分转移到 另一部分 ． 温馨提示 无论哪种起电方式，都没有创造出电荷，起电的本 质是电荷在导体间或导体内部发生了转移．
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一 电荷 库仑定律
1．知道两种电荷及其作用，知道电荷量． 2．知道摩擦起电、感应起电两种起电方法． 3．知道电荷守恒定律． 4．理解库仑定律，会用它进行简单计算．
一、电荷及其产生 1．自然界中的电荷分为两种，即 正电荷和 负电荷 ． 2．电荷与电荷间有相互作用，相互作用力的规律是：同种电 荷相斥，异种电荷 相吸 ． 3．电荷的多少叫 电荷量，用 Q表示，在国际单位中电荷量的 单位是 库仑 ，简称 库 ，用符号 C 表示．
库仑定律的理解和应用 3．要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的 4 倍， 下列方法可行的是( )． A．每个点电荷的带电荷量都增大到原来的 2 倍，电荷间的距 离不变 B．保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大 到原来的 2 倍 C．使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷的带电荷量 保持不变，同时使两点电荷间的距离减小为原来的12 D．保持点电荷的带电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小 为原来的12
三、库仑定律的理解和应用 适用条件：适用于真空中的点电荷．
真空中的电荷若不是点电荷，如图 1-1-1 所示．同种电荷时， 实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小， 如图(b)所示．
图1-1-1
对公式 F＝kqr1q2 2的理解：有人根据公式 F＝kqr1q2 2，设想当 r →0 时，得出 F→∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但 从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当 r →0 时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有 一定的大小和形状，根本不会出现 r＝0 的情况，也就是说，在 r→0 时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．
6．如图 1-1-6 所示，两个质量为 m1 和 m2 的小球各用长丝线悬 挂在同一点．当两小球带电荷量分别为＋q1 和＋q2 时，两丝线 张开且两球等高，与竖直方向夹角分别为 α1、α2，下列说法正 确的是( )．
电荷的产生及作用
1．如图 1-1-3 所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球
P 慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是
( )．
A．两端的感应电荷越来越多
B．两端的感应电荷是同种电荷
C．两端的感应电荷是异种电荷
D．两端的感应电荷电荷量相等
图1-1-3
解析 由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球 P 慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近 P 的一 端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离 P 的一端带上 了等量的负电荷．导体离 P 球距离越近，电子被排斥得越多， 感应电荷越多，两端的电荷量相等． 答案 ACD
两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样遵从牛顿第三 定律．
教材资料分析 思考与讨论
通过上面实验现象的观察，你认为电荷之间作用力的大小 跟它们之间的距离有关吗？电荷之间作用力大小跟电荷量的 大小有关吗？ 点拨 电荷之间作用力的大小与电荷间的距离及带电荷量均 有关．
看到库仑定律的数学表达式，我们有似曾相识的感觉．原 来它跟万有引力的数学表达式在形式上相似．比较一下：它们 在哪些方面相似？哪些方面不同？ 点拨 库仑定律的数学表达式 F＝kQr1Q2 2与万有引力定律的数 学表达式 F＝Gmr1m2 2在形式上相似，都遵从平方反比规律，且 描述的都是场力；不同之处是力的性质不同，库仑力与电荷量 的乘积成正比，而万有引力与质量的乘积成正比．
守恒的广泛性 电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规 律，任何电现象都不违背电荷守恒定律．
完全相同的金属球接触后电荷量的分配情况 (1)用带电荷量是 Q 的金属球与不带电的金属球接触后，两小球 均带Q2 的电荷量，电性与原带电金属球电性相同． (2)用带电荷量 Q1 与带电荷量 Q2 的金属球接触再分开，则每个 小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即 Q1′＝Q2′＝ Q1＋2 Q2，电性与两球原来所带电荷总量的电性相同．
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( )．