库仑力、电场力的性质

第一讲 库仑定律、电场力的性质

本讲目标

1） 库伦定律的理解及应用 2） 电场强度的理解及应用 3） 电场线的理解及应用 4） 力电综合问题

目标一 库伦定律的理解及应用

一、 基础知识梳理【笔记】 1．点电荷

忽略 、保留 的一种理想化模型． 2．电荷守恒定律

(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、 起电． (2)带电实质：物体带电的实质是 .

(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体 ，或者从物体的一部分 ；在转移过程中，电荷的总量 . 3．库仑定律

(1)内容： 中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的 成正比，与它们的 成反比，作用力的方向在 .

(2)表达式：F ＝ k q 1q 2

r 2 ，式中k ＝9.0×109N·m 2/C 2，叫做静电力常量．

(3)适用条件： 中的 . 4. (1)解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤

库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力．具体步骤如下：

(2)“三个自由点电荷平衡”的问题

1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置．

2)

二、 典型例题讲练【方法】

1.如图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 和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l 为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q ，那么关于a 、b 两球之间的万有引力F 引和库仑力F 库的表达式正确的是（ ）

2. (2018·全国卷Ⅰ·16)如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )

A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169

B ．a 、b 的电荷异号，k ＝16

9

C ．a 、b 的电荷同号，k ＝64

27

D ．a 、b 的电荷异号，k ＝64

27

3.(2018·闽粤期末大联考)如图甲所示，用OA 、OB 、AB 三根轻质绝缘绳悬挂两个质量均为m 的带等量同种电荷的小球(可视为质点)，三根绳子处于拉伸状态，且构成一个正三角形，AB 绳水平，OB 绳对小球的作用力大小为F T .现用绝缘物体对右侧小球施加一水平拉力F ，使装置静止在图乙所示的位置，此时OA 绳竖直，OB 绳对小球的作用力大小为F T ′.根据以上信息可以判断F T 和F T ′的比值为( )

A.3

3

B. 3

C.233

D ．条件不足，无法确定

4.(多选)(2019·广东省汕头市质检)A 、C 是两个带电小球，质量分别是m A 、m C ，电荷量大小分别是Q A 、Q C ，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O ，两球静止时如图所示，此时细线对两球的拉力分别为F T A 、F T C ，两球连线AC 与O 所在竖直线的交点为B ，且AB

A．Q A>Q C

B．m A∶m C＝F T A∶F T C

C．F T A＝F T C

D．m A∶m C＝BC∶AB

5.如图11所示，已知两个点电荷Q1、Q2的电量分别为＋1 C和＋4 C，都固定在水平面上，它们之间的距离d＝3 m，现引入点电荷Q3，试求：当Q3满足什么条件，并把它放在何处时才能平衡？

三、课后练习【巩固】

1.(2016·浙江卷，19)如图所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于O A和O B两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点O B移到O A点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m．已测得每个小球质量是8.0×10－4kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g＝10 m/s2，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则()

A．两球所带电荷量相等

B．A球所受的静电力为1.0×10－2 N

C．B球所带的电荷量为46×10－8 C

D．A、B两球连线中点处的电场强度为0

2. (2017·牡丹江重点高中一联)两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处电荷带正电荷量Q1，B处电荷带负电荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在AB 直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则()

A．Q3为负电荷，且放于A左方

B．Q3为负电荷，且放于B右方

C ．

Q 3为正电荷，且放于A 、B 之间 D ．Q 3为正电荷，且放于B 右方

目标二 电场强度的理解及应用

一、 基础知识梳理【笔记】 1．电场

(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间 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 的比值． (2)定义式：E ＝

F q

. (3)单位： N/C 或 V/m .

(4)矢量性：规定 在电场中某点所受 的方向为该点电场强度的方向． 3．场强公式的比较

三个公式⎩⎪⎪⎨⎪⎪

⎧

E ＝

F q ⎩⎪⎨

⎪⎧ 适用于 任何 电场与试探电荷是否存在无关

E ＝kQ r

2⎩

⎪⎨⎪⎧ 适用于 点电荷 产生的电场Q 为场源电荷的电荷量

E ＝U d ⎩⎪

⎨⎪

⎧

适用于 匀强 电场

U 为两点间的电势差，d 为沿电场方向两点间的距离

4．电场的叠加

(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独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． 二、 典型例题讲练【方法】

1.合成法求电场强度

图中边长为a 的正三角形ABC 的三个顶点分别固定三个点电荷＋q 、＋q 、－q ，则该三角形中心O 点处的场强为( )