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高中物理—库仑定律 st

通过实验,电荷间的相互作用力跟哪些因素有关。

把一带正电的物体放在A处,然后把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置,我们可以通过细线偏离竖直位置的角度,判断小球受到的电场力作用大小,偏角越大,表示小球受到的电场力越大以上只是粗略了探究了静电力和哪些因素有关,进一步研究必须依靠更科学的方法和更精密的仪器首先,我们要建立物理模型,忽略次要因素,突出主要矛盾,在探究静电力时暂时忽略带电体的形状和大小,用一个带点的点来代表实际的带电体。

当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间的相互作用力的影响可以忽略时,带电体可看成带有点荷的点。

这样的点称为点电荷。

其次要设计精密的仪器和科学的实验方案【思考】1、电荷间的相互作用力和哪些因素有关?【概念解析】一、点电荷点电荷是一种________。

当带电体本身的几何尺寸比_________小很多时,带电体本身的大小可忽略,可以用一个带有______________来代替,这样的带电体就可以看做点电荷。

知识点二:库仑定律知识点讲解库仑定律二、库仑扭秤库仑定律是1784-1785年间库仑通过扭秤实验总结出来的。

扭秤的结构如下图。

在细金属丝下悬挂一根秤杆,它的一端有一小球A ,另一端有平衡体,在A 旁还置有另一与它一样大小的固定小球C 。

为了研究带电体之间的作用力,先使A 、C 各带一定的电荷,这时秤杆会因A 端受力而偏转。

转动悬丝上端的悬钮,使小球回到原来位置。

这时悬丝的扭力矩等于施于小球A 上电力的力矩。

如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定,则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度,可以得知在此距离下A 、C 之间的作用力,并且通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。

由于当时还不知道如何确定电荷电量的大小,库仑用了一个很简单而巧妙的办法,使C 球带电后和A 球接触,它们带上相等的电荷量。

同理,也可以改变电荷量为原来的14、18等,解决了这个问题,就可以测出作用力和电荷量的关系了。

三、库仑定律1、内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

2、公式:122Q Q F kr。

(式中k =9.0×109N·m 2/C 2,叫静电力常量) 3、适用条件:真空中的点电荷。

4、两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力(大小相等、方向相反)5、注意:当两带电体离得较近时,它们不能视为点电荷,库仑定律不再适用,但它们之间仍存在库仑力。

【练一练】真空中有两个点电荷Q和q,它们之间的库仑力为F。

下面做法可以使它们之间的库仑力变为1.5F的是()A.使Q的电荷量变为2Q,使q的电荷量变为3q,同时使它们的距离变为原来的2倍B.使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍,距离也变为原来的1.5倍C.使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍,距离变为原来的1.5倍D.保持电荷量不变,使距离变为原来的2/3倍考点一:点电荷、库仑定律的适用范围【例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【变式训练】1、关于点电荷,下列说法中正确的是()A.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B.体积较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形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时,这两个带电体均可看成点电荷D.当带电体带电量很少时,可看成点电荷2、库仑定律的适用范围是()A.真空中两个带电球体间的相互作用B.真空中任意带电体间的相互作用C.真空中两个正点电荷间的相互作用D.真空中两个带电体的大小远小于它们之间距离3、如图所示,两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两球心相距为3r,金属球带等量异种电荷,电荷量绝对值均为Q,两球之间的静电力为()A.等于229QkrB.大于229Qkr课堂练习C .小于229Q k rD .等于229Q k r考点二:库仑定律的简单计算【例1】两个带电量分别为-q 和+3q 的相同金属小球(均可视为点电荷),相距为r 时两者间库仑力的大小为F 。

两小球接触后相距r2时两球间的库仑力大小为( ) A .121FB .34F C .12FD .43F【总结】使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同种电荷相斥,异种电荷相吸”的规律定性判定。

完全相同的两个金属球带电荷量大小分别为q 1、q 2时,若q 1、q 2为同种电荷,则两球接触后电荷量平分,若q 1、q 2为异种电荷,则两球接触后电荷量先中和后平分。

【例2】如图所示的三个点电荷q 1、q 2、q 3,固定在一条直线上,q 2和q 3的距离为q 1和q 2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q 1∶q 2∶q 3为()A .(-9)∶4∶(-36)B .9∶4∶36C .(-3)∶2∶(-6)D .3∶2∶6【变式训练】1、真空中有A 、B 两个点电荷,相距10cm ,B 的带电量是A 的5倍。

如果A 电荷受到的库仑力是10-4N ,那么B 电荷受到的库仑力应是() A .5×10-4N B .0.2×10-4NC .1×10-4ND .0.1×10-4N2、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3、两个完全相同的均匀带电小球,分别带电量q 1=2C 正电荷,q 2=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q 1、q 2、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、如图所示,半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F。

现在让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与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.8FB.4FC.38FD.34F5、两个正电荷A、B,电量q1=q2=3C,静止于真空中,相距r=2m。

(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q,求Q受的静电力(2)在O点放入负电荷Q,求Q受的静电力(3)在连线上A点的左侧C点放上负点电荷q3,q3=1C且AC=1m,求q3所受静电力6、如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量异性点电荷Q A,Q B,Q A=+Q,Q B=-Q,求在顶点C处的点电荷Q C所受的静电力。

【例4】两个大小相同的小球带有同种电荷,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,分别与中垂线方向成α1角和α2角,且两球处于同一水平线上,如图所示.若α1=α2,则下述结论正确的是()A.q1一定等于q2B.一定满足q1m1=q2m2挑战自我C .m 1一定等于m 2D .必须同时满足q 1=q 2、m 1=m 22、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,此进1、2之间作用力的大小仍为F ,方向不变.因此可知 () A .n =3B .n =4C .n =5D .n =63、如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m 的点电荷A 、B ,A 带电荷量为+Q ,B 带电荷量为-9Q 。

现引入第三个点电荷C ,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:C 应带什么性质的电荷,应放于何处?所带电荷量为多少?1、库仑定律的适用条件是什么?2、库伦定律的公式122Q Q F k r,若两个点电荷间的距离r 非常小,无限接近零,库仑力会变为无穷大,是否正确?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回家作业课堂总结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()(多选)A .凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用该公式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,对于它们之间的库仑力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3、两个半径为1cm 的导体球分别带上+Q 和-3Q 的电量,两球心相距90cm 时相互作用力为F ,现将它们碰一下后放在球心间相距3cm 处,则它们的相互作用力大小 ()A .300FB .1200FC .900FD .无法确定4、A 、B 、C 三点在同一直线上,AB ∶BC =1∶2,B 点位于A 、C 之间,在B 处固定一电荷量为Q 的点电荷.当在A 处放一电荷量为+q 的点电荷时,它所受到的电场力为F ;移去A 处电荷,在C 处放一电荷量为-2q 的点电荷,其所受电场力为 ()A .-F2B .F2C .-FD .F5、两个相同的金属小球(可视为点电荷)所带电量之比为1:7,在真空中相距为r ,把它们接触后再放回原处,则它们间的静电力可能为原来的 ()(多选) A .4/7 B .3/7 C .9/7D .16/76、真空中有两个完全相同的金属小球,A 球带q A =6.4×10-16C 的正电荷,B 球带q B =-3.2×10-16C的负电荷,均可视为点电荷,求:(1)当它们相距为0.5 m 时,A 、B 间的库仑力为多大?(2)若将两球接触后再分别放回原处,A 、B 间的库仑力又为多大?。

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