选修3-1第一章 第2节 库仑定律

  1. 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. 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. 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)。
答案:BC
2.库仑定律与牛顿定律的综合应用 结合库仑定律与牛顿运动定律分析处理带电体的问题的方 法与纯力学问题的分析方法一样,要学会把电学问题力学化. 分析方法是:
(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,在受力分析时除了分析重
1.库仑定律的实验和定律成立条件是真空中两个点电荷间
的相互作用力.但空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似
用库仑定律计算;两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电
荷,此时 r 指两球体的球心距离. 2.应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的 正、负号代入公式中,只需将其电荷量的绝对值代入公式中算
2
库仑定律
距离 1.当带电体间的______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 忽略 可以__________时,这样的带电体就可以看做带电的点,叫做 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, 正 与它们的电荷量的乘积成______比,与它们的距离的二次方成
图 1-2-4
图 1-2-5
解:设小球所带电荷量为 q,以带负电小球为研究对象, 受力分析如图 1-2-5. q2 由库仑定律得,静电力 F=k 2 r 此时 r=d-2L′=(4-2×1) cm=2 cm 设悬线与竖直方向夹角为 α,根据平衡条件,有 F=mgtan α L′ 1 1 tan α= 2 =5 2= 2 L -L′ 5.1 -1 解得 q=1.33×10-8 C.
【例 4】如图 1-2-1 所示,在一条直线上有两个相距 0.4 m 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静电力平衡状态, 问:C 应带什么性质的电?应放于何处?所带电荷量为多少?
图 1-2-1
图 1-2-2
解:根据平衡条件判断,C 应带负电,放在 A 的左边且和 AB 在一 条直线上,如图 1-2-2 所示. 设 C 带电荷量为 q,与 A 点相距为 x,根据平衡条件 qQA QAQB 以 A 为研究对象,有 k 2 =k 2 ① x r qQA qQB 以 C 为研究对象,有 k 2 =k 2② x r+x 1 9 联立①②解得 x= r=0.2 m,q=- Q,故 C 应带负电, 2 4 9 放在 A 的左边 0.2 m 处,带电荷量为-4Q.
1.点电荷是只有电荷量,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.带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的,不能
单凭其所带电量的多少以及大小和形状确定.只有当研究的位 置到带电体的距离远远大于带电体的线度时,才能当做点电荷 处理.
3.电荷分布不变的均匀带电球体,可等效为电荷量集中在
解析:此题中,无论两球带何种性质的电荷,两球均不能 视为点电荷,F=k
q1q2 不成立.当带异种电荷时,电荷分布于 r2
两球最近的一侧,带同种电荷时,电荷分布于两球最远的一侧, 可判断 A、B、D 错误,C 正确. 答案:C
3.两个分别带有电荷量为-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
3.关于点电荷有以下两种观点: 甲同学 :“元电荷的电荷量是最小的,所以元电荷一定是 点电荷.” 乙同学:“半径为 10 cm 的带电圆盘一定不可能视为点电 荷.” 你认为这两种说法对吗? 以上两种说法均是错误的.点电荷与带电体所带电荷量多 少无关;半径为 10 cm 的带电圆盘能否视为点电荷要看具体情 形.若考虑它和 10 m 处某个电子的作用力,就完全可以把它看 做点电荷;若考虑带电圆盘与相距只有 1 mm 的电子的作用力, 此时这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面,不能视为 点电荷.
出力的大小,力的方向根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互
吸引的原则另行判断.
3.库仑定律公式的各物理量要统一用国际单位,只有采用 国际单位时,k 的值才是 9.0×109 N· 2/C2. m 4.空间中有多个电荷时,某电荷所受的静电力是其他所有 电荷单独对其作用的静电力的矢量和(力的合成).
q1q2 【例 2】(双选)关于库仑定律的公式 F=k 2 ,下列说法正 r
有时则不能,如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时,就 不能看成点电荷,而研究它与离它很远的电荷间的作用力时, 就可以看做点电荷.带电体能否看成点电荷,要依具体情况而 定,A、B、C 均错. 答案:D
【触类旁通】 ) 1.关于电荷,下列说法中正确的是( A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B.体积和带电荷量都很小的带电体一定是点电荷 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 解析: 带电体能否视为点电荷,关键是看所研究的问题受 带电体形状和大小的影响大小,像质子也是有结构的,在研究 其内部夸克之间的相互作用时,就不可视为点电荷.研究在球 外较远处的库仑力时,也可将带电金属球看做点电荷,故A、B、 D 错误, C 正确. 答案:C
确的是(
)
A.当真空中的两点电荷间的距离 r→∞时,它们之间的静 电力 F→0
B.当真空中的两点电荷间的距离 r→0 时,它们之间的静
电力 F→∞
C.当两点电荷间的距离 r→∞时,它们之间的静电力 F→0
D.静电力常量 k 的数值是由实验得出的
q1q2 解析:公式 F=k 2 适用的条件是真空中的两点电荷;当 r r→∞时,任何带电体都可视为点电荷,但还必须满足真空的条 件, 选项 A 对,C 错. r→0 时, 当 两电荷就不能看成点电荷了, q1q2 公式 F=k 2 不再成立,选项 B 错.静电力常量的数值是由实 r 验得出的,选项 D 对.
【触类旁通】 2.真空中有两个半径为 R 的带电金属球,设两球带电荷量 绝对值分别为 q1 、q2,两球中心相距为 r(r=4R),对于它们之 间的静电作用力,下列说法正确的是( )
q1q2 A.若带同种电荷时,作用力大小为 F=k 2 r q1q2 B.若带异种电荷时,作用力大小为 F=k 2 r q1q2 C.无论是带同种还是异种电荷,作用力大小 F≠k 2 r D.大小与带电性质无关,只取决于电荷量多少
q2 必为正电荷
C.q1∶q2∶q3=36∶4∶9 D.q1∶q2∶q3=9∶4∶36
图 1-2-3
解析:三个电荷都处于平衡状态,根据库仑定律:
q2q1 q3q1 由 q1 平衡得 k 2=k 2,解得 q2∶q3=4∶9; 2r 3r q2q1 q3q2 由 q2 平衡得 k 2=k 2 ,解得 q1∶q3=4∶1; r 2r q1q3 q3q2 由 q3 平衡得 k =k 2 ,解得 q1∶q2=9∶1. r 3r2 综合上述结果,可知 q1 ∶q2 ∶q3 =36∶4∶9.由“两同夹 异” 可知 A 错误,B、C 正确.
4.真空中有两个带电金属球 A 和 B (A、B 可看做点电荷), 相距为 r,带电量分别为 2q 和 4q,它们之间相互作用力大小为
F.如果把每个球的电量和两球之间距离都减少为原来的一半,
那么两球之间作用力的大小为( A ) F F A.F B. 2 C. 4
D.2F
知识点 1 点电荷
电荷量 理想 1.点电荷是有_________,没有大小、形状的_______模型, 类似于力学中的质点,实际中并不存在. 2.一个带电体能否看做点电荷必须满足的条件:带电体的 小很多 大小比起它到其他带电体的距离__________,带电体的形状和 可以忽略 电荷分布对电荷间的作用力的影响______________.
静电力常量 N· 2/C2,叫做______________. m
4.根据 F=k
q1q2 可知,当两个点电荷间的距离 r→0 时, r2
F→∞,这种说法对吗?
从数学角度分析这种说法似乎正确,但从物理意义上分析, 这种说法是错误的,因为当 r→0 时,两带电体已不能看做点电 荷,库仑定律及其公式也就不再适用,不能成立了.
【例 5】如图 1-2-4 所示,两个带等量异种电荷的小球, 质量均为 2 g,各用长 L=5.1 cm 的绝缘细线吊住,细线质量不 计,小球可看成质点.当悬点 OO′相距 d=4 cm 时两球处于 平衡,此时两球各偏离竖直方向的距离 L′=1 cm,则每个小 球的电荷量为多少?(取 g=10 m/s2)
【例 6】如图 1-2-6 所示,带电小球 A 和 B 放在光滑绝 缘水平面上,质量分别为 m1=2 g,m2=1 g,所带电荷量值 q1 =q2=10-7 C,A 带正电,B 带负电,现有水平向右的恒力 F 作
反 连线 ______比 ,作用力的方向在它们的______上 .其公式为 q1q2 F=k 2 ____________. r
3.对点电荷的理解,你认为正确的是( D ) A.体积很大的带电体都不能看做点电荷 B.只有体积很小的带电体才能看做点电荷 C.只要是均匀的球形带电体,不管球的大小,都能被看 做点电荷 D.当两个带电体的形状对它们的相互作用力的影响可忽 略时,这两个带电体都能看做点电荷
知识点 2
库仑定律的理解与应用
点电荷 真空 1.库仑定律的适用条件是______中的两个__________ . 2.两个点电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力,其 相反 连线 相等 大小______,方向______,且方向在两者的________上. q1q2 F=k r2 3.库仑定律的表达式:__________ ,其中 k =9.0×109
q1q2 力、 弹力、 摩擦力等力学中常见力外, 多了一个库仑力F=k 2 . r
因此在受力分析时千万不可漏掉库仑力. (3)列平衡方程(F 合=0 或 Fx=0,Fy=0)或应用牛顿第二定 律求解. (4) 在应用库仑定律定量计算式,各量均应采用国际单 位.即:表达式中的 r 单位为 m,电量 q 单位是 C,力的单位 是 N.
【触类旁通】 4.(双选)如图 1-2-3 所示,同一直线上的三个点电荷 q1、
q2、q3,恰好都处于平衡状态,且除相互作用的静电力外不受其
他外力作用.已知 q1、q2 间的距离是 q2、q3 间距离的 2 倍.下 ) 列说法正确的是( A.若 q1、q3 为正电荷,则
q2 也为正电荷
B.若 q1、q3 为负电荷,则
r 为 F.两小球相互接触后将其固定距离变为 , 则两球间库仑力的 2
大小wenku.baidu.com( C )
F A. 12
3 B. F 4
4 C. F 3
D.12F
1.解决三点电荷在一直线上的静电力平衡问题 (1)库仑力是电荷间的一种相互作用力.若三个点电荷在一
直线上均处于静电力平衡,则每个点电荷受到的另外两个点电
荷的库仑力必定等大反向. (2)根据平衡条件与库仑定律可知:①三个电荷必须在一条 直线上;②位于中间的电荷量最小;③中间电荷与两侧电荷异 号;④中间电荷与电荷量较小的电荷较近.即“三点共线,两 同夹异,两大夹小,近小远大”.
球心的点电荷.
【例 1】关于点电荷,下列说法中正确的是( A.点电荷就是体积小的带电体 B.球形带电体一定可以视为点电荷 C.带电少的带电体一定可以视为点电荷
)
D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为 点电荷
解析:点电荷不能理解为体积很小的带电体,也不能理解
为电荷量很少的带电体.同一带电体,有时可以看做点电荷,
答案:AD
【例 3】真空中两个相同的带等量异种电荷的小球 A 和 B (A、B 可看做点电荷),分别固定在两处,两球间的静电力为 F. 用一个不带电的同样的小球 C 先和 A 接触,再与 B 接触,然后 移去 C,则 A、B 两球间的库仑力是多少?
解:设 A、B 两球的电荷量分别为 q 和-q,相距为 r,那 q2 么它们之间的库仑力 F=k 2 ,且为引力.用 C 球接触 A 球时, r q A、 两球带电荷量均为 (平均分配). C 再用 C 球接触 B 球时, B、 2 q C 带电荷量均为-4(先中和后平均分配).移去 C 球时,A、B qq 2· k q2 1 4 球间的库仑力 F′=k 2 =8·2 =8F,为引力. r r
相关文档
最新文档