真空中有一个点电荷
电动力学习题
电动力学复习题一．填空1．a 、k 及0E 为常矢量，则)]sin([0r k E ⋅⋅∇= , )]sin([0r k E ⋅⨯∇= 。
2．真空中一点电荷电量)sin(0t q q ω=，它在空间激发的电磁标势ϕ为 。
3. 电磁场能流密度的意义是 ，其表达式为 。
4．波矢量αβ i k +=,其中相位常数是 ，衰减常数是 。
5．电容率ε'=ε+i ωσ,其中实数部分ε代表 电流的贡献，它不能引起电磁波功率的耗散，而虚数部分是______电流的贡献，它引起能量耗散。
6. 矩形波导中，能够传播的电磁波的截止频率22,,⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=b n a m n m c μεπω，当电磁波的频率ω满足 时，该波不能在其中传播。
若b >a ，则最低截止频率为 。
7．频率为91030⨯Hz 的微波，在0.7cm ⨯0.4cm 的矩形波导管中，能以 波模传播。
8．爱因斯坦质能关系为 。
如果两事件只能用大于光速的信号进行联系，则这两事件 （填：一定不存在/一定存在/可能存在）因果关系，原因是 是一切相互作用传播的极限速度。
9．电荷守恒定律的微分形式为 ，其物理意义为 ；积分形式为 ，其物理意义为 。
10．a 为常矢量，则=⋅∇)(r a , r a )(∇⋅= 。
12. 磁偶极子的矢势)1(A 等于 ；标势)1(ϕ等于 。
13．B =▽⨯A ,若B 确定，则A ____（填确定或不确定），A 的物理意义是 。
14. 变化电磁场的场量E 和B 与势),(ϕA 的关系是E = ，B = 。
15．库仑规范的条件是 ，在此规范下，真空中变化电磁场的标势ϕ满足的微分方程是 。
16．静电场方程的微分形式为 、 _。
电四极矩有 个独立分量。
17. 半径为0R 、电容率为ε的介质球置于均匀外电场中，则球内外电势1ϕ和2ϕ在介质球面上的边界条件可以表示为 和 。
18．金属内电磁波的能量主要是 能量19．良导体条件为 ；它是由 和 两方面决定的。
库仑定律的适用条件
库仑定律的适用条件库仑定律是静电场的基本规律。
它也和其他物理规律一样，有其适用条件。
搞清这一点，对于正确理解和运用这一规律是非常必要的。
库仑定律一般表述为：“真空中两个静止点电荷间的作用力（即库仑力）大小与各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比，力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸引。
”这里明确给出库仑定律的适用条件：“真空中”、“两个静止点电荷”。
因为库仑定律就是在上述条件下发现的。
从场的观点来看，一个电荷对另一个电荷的作用，包含两个同时发生的过程：点电荷Q在其周围激发电场这就是库仑定律。
下面我们从场的观点出发，讨论如何认识库仑定律的适用条件。
首先，库仑定律仅适用于点电荷。
库仑定律正是从两个点电荷相互作用力的经验事实归纳总结出来的，若不是点电荷，库仑定律就不适用。
例如我们实验中的两个带同号电荷的通草球，可以轻易地将它们无限靠近。
按库仑定律F∝此时的斥力应是无限大，而实际并不如此。
下面我们讨论“真空中”这一条件。
由于库仑的实验是在真空中做的，一般学习常由真空中的情形开始，所以有“在真空中”的说法。
在相对介电常量为εr的电介质中，场源Q在距其r处激发的电场为检验电荷q在该处所受库仑力为也就是说两个静止点电荷在电介质中的相互作用力仍然与它各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比。
考虑到介质的影响，将真空中的库仑力乘以即可。
库仑定律在介质中仍然适用。
所以并不存在另一个“介质中的库仑定律”。
最后我们研究两个点电荷“静止”（相对于观察者）这一条件。
当场源电荷Q静止，检验电荷q以速度v运动经过某一场点时，由于场源Q在该点有确定的场强当场源电荷Q以速度v运动时（设其匀速运动并且t=0时经过坐标原点），考虑到相对论效应，情况与前面就大不一样。
它不仅激发电场，而且产生磁场（变化的磁场也要激发电场），因本文主要研究库仑定律，故不讨论磁场对检验电荷的作用，只研究电场的情形。
场源Q产生的总电场为：式中θ是场点坐标矢径r与v的夹角，c为光速。
2024年高考海南卷物理真题(原卷版)
12.真空中有两个点电荷，电荷量均为−q（q≥ 0），固定于相距为2r的P1、P2两点，O是P1P2连线的中点，M点在P1P2连线的中垂线上，距离O点为r，N点在P1P2连线上，距离O点为x（x<<r），已知静电力常量为k，则下列说法正确的是（）
A.P1P2中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为
（Ⅰ）用图钉将白纸固定在水平木板上；
（Ⅱ）如图（d）（e）所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1=3.60N、F2=2.90N；拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F=5.60N请完成下列问题：
A.若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏
B.该装置所测温度不高于31.5℃
C.该装置所测温度不低于23.5℃
D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大
8.利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关 ，用频率为 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为 ，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
（2）用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径，某次测量的示数如图（c）所示，该读数d =_____mm，多次测量后，得到平均值恰好与d相等。
（3）写出小圆柱体所需向心力表达式F =_____（用D、m、ω、d表示），其大小为_____N（保留2位有效数字）
15.为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：
真空中静止点电荷相互作用规律 库仑定律
真空中静止点电荷相互作用规律库仑定律作者：崔洪梅来源：《新教育时代》2014年第28期生活学习典型题例[生活情境]电与我们的生活息息相关，电荷在我们的日常生活和学习中也经常接触。
玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒可以吸引小纸屑，丝绸也同样可以吸引纸屑；夜晚，我们脱掉毛衣时，会有点火花；地毯中有细铁丝等等。
下面让我们尝试一下静电触电的滋味把塑料飞盘用洗净、晒干；再准备一块圆形铁片，大小比飞盘略小，在其中打一小孔，用20厘米长的丝线穿过小孔将它拴住，用一块干燥的毛皮用力摩擦圆盘的内侧，然后迅速拿开，再用手提着丝线的一端，将铁片放入圆盘内，这样圆盘上的电荷将聚集到铁片上，用手指去靠近铁片时，会有微麻的感觉，同时还可看到电火花和听见放电响声。
[问题]为什么与丝绸摩擦后的玻璃棒会吸引小纸屑呢？夜晚，我们脱掉毛衣时，会有点火花呢？地毯在生产中为什么要填加细铁丝呢？而与丝绸摩擦过的两根玻璃棒靠近时会相互排斥，而当这样的玻璃棒同与毛皮摩擦过的橡胶棒靠近时它们会相互吸引？带电的橡胶棒与验电器接触和靠近时，验电器的金属箔片会张开一定角度，为什么？它们之间的相互作用又符合什么样的规律呢？[解析]1、摩擦起电学生实验1：先用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，看有什么现象？然后用绸子摩擦玻璃棒或用毛皮摩擦橡胶棒，再靠近碎纸屑看有什么现象？让学生分析两次实验现象的异同；并分析原因.教师总结：摩擦过的物体性质有了变化，能够吸引轻小物体，我们说此时物体带了电，而用摩擦的方法使物体带电就叫做摩擦起电.人类从很早就认识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发现了磁铁矿有吸引铁的现象.在东汉初年就有了带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载。
2、两种电荷学生实验2：将学生分组.实验器材有：玻璃棒、橡胶棒各两根；毛皮、绸子各两块；支架；为了避免实验中电荷的流失，最好两名同学同时进行操作，（1）、两位同学同时都用绸子摩擦玻璃棒，使它带电，将一根放在支座上，注意：要记住哪端带电，不要用手摸带电的一端，用另一根玻璃棒的带电端靠近这根玻璃棒的带电端，观察发生的现象；（2）、用毛皮摩擦橡胶棒，重做刚才的实验；（3）、用绸子摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒，做刚才的实验.将实验结果记录下来；教师通过媒体动画可控再现实验现象，并将学生观察到的实验结论总结，引导学生分析这些实验现象中能发现什么？教师总结：在历史上，人们用各种各样的材料做了大量的实验，人们发现带电物体凡是跟绸子摩擦过的玻璃棒互相吸引的，必定跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相排斥；凡是跟毛皮摩擦过的橡胶棒互相吸引的，必定跟绸子摩擦过的玻璃棒互相排斥.就是说物体带的电荷要么跟绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷相同，要么跟毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同，没有第三种可能，自然界中只有这样两种电荷，美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定：绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷叫做正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫做负电荷.3、电荷之间的相互作用：设问：在先前实验的基础上，讨论电荷之间的作用力与电荷之间距离的关系，电荷之间距离与电量、电荷之间作用力的定性关系。
第三章 静电能1 真空中点电荷间的相互作用能
1 We = ∫∫ σ e (r )u ( r ) dS 2 S
3．线电荷分布 1 在 λe dl 处，电场 ∝ r ，所以其在自身所在处产生的 电势不仅不会趋于零，而且会按 ln r （r为离线元 dl 的距 离）趋于无穷，即: u 元 ∝ ln r
1 这时静电能既不能写成： W = e ∫L ηe (l )u1 (l )dl 2 也不能写成：
ui表示除qi以外其余所有点电荷在 ri 处产生的电势。 在《结晶化学》，《固体物理学》等课程中，经常要 遇到这种运算，比如计算氯化钠晶体等的静电相互作用能 等。
P(267) 分布的静电能
一. 一个带电体(自能) 空间只有自由电荷(即在导体中或介电系数恒等于1的 物体及真空中)。 1．体电荷分布 设电荷密度为 ρ e (r ) ，将该体电荷无限分割并把每一 小部分当作点电荷处理， 则：
0 0
π
2π
4πR 3 ρ e 和 Q= 3
讨论
4πρ R 3 ⎛ Q2 ⎞ = ⎜ We = ⎟ 15ε 0 5 ⎝ 4πε 0 R ⎠
2 e 5
（1）当 ρ e 固定时，We 将随R→0而趋于零。这一点很 自然，R越小，带电量越少，则We越小。 （2）用 表示时，若固定Q，则R→0（ 这是点电荷的处理方法），则We→∝，说明点电荷的自能 是发散的，与前面的结论相符。
4πR 3 ρ e Q= 3
例二．一孤立带电导体球电量为q，半径为R，求其 1 N 静电能（自能）。 W互 = ∑ q i u i 2 i =1 解： q C = 4πε 0 R 对于孤立导体球，有： u = , C 3 ⎛ Q2 ⎞ 这时电荷只分布在球面上。 We = ⎜ ⎟ 5 ⎝ 4πε 0 R ⎠ 2 所以 1 1 1⎛ q ⎞
真空中点电荷的电场线
真空中点电荷的电场线
在真空中，点电荷产生的电场线是从正电荷沿着径向向外辐射，形成一系列呈放射状的线条。
这些电场线以点电荷为中心，均匀地辐射出去，形成一个球对称的电场。
根据库仑定律，点电荷产生的电场强度与距离的关系是一个反比例关系。
也就是说，离电荷越近的地方，电场强度越大；离电荷越远的地方，电场强度越弱。
在电场线上，电场线越接近，表示电场的强度越大；电场线越稀疏，表示电场的强度越弱。
具体来说，点电荷产生的电场线可以描述为从点电荷出发的无数个射线，其方向沿着径向向外，呈放射状散开。
这些电场线在空间中形成一系列同心圆，离电荷越远，这些同心圆之间的间距越大。
电场线始终垂直于等势面。
等势面则是与电场线相切的曲面，两者之间没有交叉或交错的情况。
由于点电荷产生的电场是球对称的，其等势面由一系列球面构成，球面上所有点的电势相等。
需要注意的是，电场线并不是物理实体，而是用于表示电场方向和强度分布的虚拟线条。
它们只是在理论上有用，实际上无法直接观察到。
我们可以通过在电场中放置带电测试粒子来观察其受力情况，从而确定电场的存在和特性。
大学物理(下)练习题
xyo a ∙∙∙a -(0,)P y qq -大学物理（下）练习题第三编 电场和磁场 第八章 真空中的静电场1．如图所示，在点((,0)a 处放置一个点电荷q +，在点(,0)a -处放置另一点电荷q -。
P 点在y 轴上，其坐标为(0,)y ，当y a 时，该点场强的大小为(A)204q yπε； (B)202q yπε；(C) 302qa y πε； (D) 304qay πε.[ ]2．将一细玻璃棒弯成半径为R 的半圆形，其上半部均匀分布有电量Q +, 下半部均匀分布有电量Q -，如图所示。
求圆心o 处的电场强度。
3．带电圆环的半径为R ,电荷线密度0cos λλφ=,式中00λ>，且为常数。
求圆心O 处的电场强度。
4．一均匀带电圆环的半径为R ，带电量为Q ，其轴线上任一点P 到圆心的距离为a 。
求P 点的场强。
5．关于高斯定理有下面几种说法，正确的是(A) 如果高斯面上E处处为零，那么则该面内必无电荷；(B) 如果高斯面内无电荷，那么高斯面上E处处为零；(C) 如果高斯面上E处处不为零，那么高斯面内必有电荷；(D) 如果高斯面内有净电荷，那么通过高斯面的电通量必不为零； (E) 高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。
[ ]6．点电荷Q 被闭合曲面S 所包围，从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面S 外一点,如图所示，则引入前后(A) 通过曲面S 的电通量不变，曲面上各点场强不变；(B) 通过曲面S 的电通量变化，曲面上各点场强不变；(C) 通过曲面S 的电通量变化，曲面上各点场强变化；(D) 通过曲面S 的电通量不变，曲面上各点场强变化。
[ ]7．如果将带电量为q 的点电荷置于立方体的一个顶角上，则通过与它不相邻的每个侧面的电场强度通量为xq Q(A)06q ε； (B) 012q ε； (C) 024q ε； (D) 048q ε. [ ]8．如图所示，A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，A 面上的电荷面密度721.7718A C m σ--=-⨯⋅，B 面上的电荷面密度723.5418B C m σ--=⨯⋅。
真空中点电荷产生的电场强度
真空中点电荷产生的电场强度1. 引言嘿，大家好！今天我们要聊聊一个有趣又神秘的物理话题——真空中点电荷产生的电场强度。
虽然听起来像是某种高深的科学术语，但别担心，我会把它讲得通俗易懂，就像讲一个有趣的故事一样。
你知道吗？电场强度就像是一位看不见的“隐形助理”，它在我们周围无处不在，只要有电荷的地方，它就会出现，挥舞着看不见的魔法棒。
好了，接下来就让我们一起深挖这个话题，看看这位“隐形助理”是如何工作的吧！2. 点电荷与电场2.1 什么是点电荷？点电荷，听起来是不是有点像科幻电影里的小小能量球？但实际上，它就是一个假想的电荷，在物理学里，我们把它想象成一个体积非常小的电荷点。
就是说，虽然它的体积可以忽略不计，但它的电荷量却可以非常大。
比如，你在超市买的糖果，就是一个个小点电荷的好例子，只不过它们不会发电场。
点电荷的概念帮我们简化了许多复杂的实际问题。
2.2 电场的形成当点电荷存在时，它周围会产生一个电场。
你可以把电场想象成是电荷周围的一片无形的“气场”，它像一张网，随时准备对附近的其他电荷施加作用。
比如，你在水里扔一颗石子，水面上就会出现一圈圈的涟漪，电场的形成也是这样，电荷就像那颗石子，它的影响会在周围扩散开来。
电场的强度就代表了这种影响力的大小。
3. 电场强度的计算3.1 库仑定律说到计算电场强度，我们就要提到一个非常重要的定律——库仑定律。
这个定律就像电场的“终极秘籍”，它告诉我们如何准确地算出电场的强度。
库仑定律简单来说，就是电场强度与电荷的大小成正比，与电荷之间的距离的平方成反比。
举个例子，如果你把一颗电荷放在真空中，它的电场强度就像是为它量身定做的“电场盾牌”，越大越强。
3.2 电场强度公式电场强度的公式是：E = k * (Q / r²)。
这里的E代表电场强度，Q是电荷量，r是电荷到观察点的距离，而k是一个常数，通常叫做库仑常数。
这个公式就像是电场强度的“身份证”，帮我们清晰地识别出电场的强弱。
静电场的高斯定理复习题
－ 选择题1.关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：()A 如果高斯面上E 处处为零，则该面内必无电荷；()B 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零；()C 如果高斯面上E处处不为零，则高斯面内必有电荷；()D 如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电场强度通量必不为零。
〔 〕 答案：()D2.如在边长为a 的正立方体中心有一个电量为q 的点电荷，则通过该立方体任一面的电场强度通量为()A 0/q ε ； ()B 0/2q ε； ()C 0/4q ε； ()D 0/6q ε。
〔 〕答案：()D3.在电场强度为E Ej =的匀强电场中，有一如图所示的三棱柱，取表面的法线向外，设过面AA'CO ，面B'BOC ，面ABB'A'的电通量为1φ，2φ，3φ，则()A 1230E b c E b c φφφ===； ()B 1230Eac Eac φφφ=-==；()C123Eac Ebc φφφ=-=-=-；()D123Eac Ebc φφφ===。
〔 〕答案：()B4.已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和iq=∑()A()B()C ()D 〔 〕答案：()C5.有两个点电荷电量都是q +，相距为2a ，今以左边的点电荷所在处为球心，以a 为半径作一球形高斯面。
在球面上取两块相等的小面积1S 和2S ，其位置如图所示。
设通过1S 和2S 的电场强度通量分别为1φ和2φ，通过整个球面的电场强度通量为φ，则 ()A 120,/q φφφε>=； ()B 120,2/q φφφε<=； ()C 120,/q φφφε==； ()D 120,/q φφφε<=。
〔 〕答案：()D6.一点电荷，放在球形高斯面的中心处。
下列哪一种情况，通过高斯面的电场强度通量发生变化： ()A 将另一点电荷放在高斯面外； ()B 将另一点电荷放进高斯面内； ()C 将球心处的点电荷移开，但仍在高斯面内； ()D 将高斯面半径缩小。
人教版高中物理选修3-1：《库仑定律》知识要点
库仑定律知识点【知识要点】要点一 点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)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)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二 库仑定律的理解1．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1－2－2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1－2－22.对公式122q q F k r =的理解:有人根据公式122q q F k r=,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．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．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．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k＝9.0×109 N·m2/C2统一．5．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，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.【问题探究】1.库仑定律与万有引力定律相比有何异同点？一的一面．规律的表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒：(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.【例题分析】一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是( )A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力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，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】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是点电荷B．体积很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远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.【对点练习】1.下列关于点电荷的说法正确的是( )A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD ．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为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，电荷量绝对值均为Q ，两球之间的静电力为( )A ．等于k Q 29r 2B ．大于k Q 29r 2 C ．小于k Q 29r 2 D ．等于k Q 2r 2 3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．【常见题型】题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m.图1(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点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝1 C且AC＝1 m，求q3所受的静电力．[思维步步高] 库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？[解析] 在A、B连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为F1＝kq3q1x2和F2＝kq3q2(r＋x)2，其中x为AC之间的距离．C点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N，方向向右．[答案] (1)0 (2)0 (3)3×1010 N，方向向右[拓展探究] 在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？[答案] 3×1010 N 方向向左[解析] 求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.[方法点拨] 在教学过程中，强调不管在O点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？[思维步步高]为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？[解析] (1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F＝k q1q2r2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N＝1.38×10－19N两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．[答案] (1)1.38×10－19 N 引力(2)不能斥力[拓展探究] 如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？[答案] 5.76×10－21 N 斥力[解析] 如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C，代入数据得两个电荷之间的斥力为F＝5.76×10－21 N.[方法点拨]两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.【课后作业】一、选择题1．下列说法正确的是( )A．点电荷就是体积很小的带电体B．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有FD．静电力常量的数值是由实验得出的2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.1673．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2 B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2 C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D．不论是何种电荷，F＝k Q2 r25．如图4所示，图4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，A处于受力平衡时，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 B．3C．2 3 D．3 36．如图5所示，图5把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的水平速度v0，B球将( )A．若A、B为异种电性的电荷，B球一定做圆周运动B．若A、B为异种电性的电荷，B球可能做加速度、速度均变小的曲线运动C．若A、B为同种电性的电荷，B球一定做远离A球的变加速曲线运动D．若A、B为同种电性的电荷，B球的动能一定会减小7．如图6所示，图6三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( ) A ．F 1 B ．F 2 C ．F 3 D ．F 4 二、计算论述题8．“真空中两个静止点电荷相距10 cm ，它们之间相互作用力大小为9×10－4 N ．当它们合在一起时，成为一个带电荷量为3×10－8 C 的点电荷．问原来两电荷的带电荷量各为多少？”某同学求解如下： 根据电荷守恒定律：q 1＋q 2＝3×10－8 C ＝a根据库仑定律：q 1q 2＝r 2k F ＝(10×10－2)29×109×9×10－4 C 2 ＝1×10－15 C 2＝b联立两式得：q 21－aq 1＋b ＝0 解得：q 1＝12(a ±a 2－4b )＝12(3×10－8±9×10－16－4×10－15) C根号中的数值小于0，经检查，运算无误．试指出求解过程中的错误并给出正确的解答．9．如图7所示，图7一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的带正电小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球间的距离．10．一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O处，由于对称性，点电荷受力为零．现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔，则此时位于球心处的点电荷所受到力的大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)参考答案【对点练习】1.答案AD2.答案 B3.答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)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，两个或两个以上的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．4.答案 问题1：(1)F ∝1r2 (2)F ∝q 1q 2问题2：F ＝k q 1q 2r2，k ＝9×109 N ·m 2/C 2.物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N. 【课后作业】 一、选择题 1.答案 D解析 当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立. 2.答案 CD解析 由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确． 3.答案 C解析 根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确． 4.答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离大于r ，如图所示，根据库仑定律F=kq 1q 2r 2，它们之间的相互作用力小于kQ 2r 2.若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r ，则相互作用力大于k Q 2r 2.故选项A 、B 正确． 5.答案 C解析 A 处于平衡状态，则库仑力F ＝mg tan θ.当θ1＝30°时，有kq 1q r 21＝mg tan30°，r 1＝l sin 30°；当θ2＝45°时，有k q 2qr 22＝mg tan 45°，r 2＝l sin 45°，联立得q 2q 1＝2 3.6.答案 BC解析 (1)若两个小球所带电荷为异种电荷，则B 球受到A 球的库仑引力，方向指向A .因v 0⊥AB ，当B 受到A 的库仑力恰好等于向心力，即k q 1q 2r 2＝m v 20r 时，解得初速度满足v 0＝kq 1q 2mr，B 球做匀速圆周运动；当v >v 0时，B 球将做库仑力、加速度、速度都变小的离心运动；当v <v 0时，B 球将做库仑力、加速度、速度逐渐增大的向心运动．(2)若两个小球所带电荷为同种电荷，B 球受A 球的库仑斥力而做远离A 的变加速曲线运动(因为A 、B 距离增大，故斥力变小，加速度变小，速度增加)． 7.答案 B解析 对c 球进行受力分析，如下图所示．由已知条件知：F bc ＞F ac .根据平行四边形定则表示出F bc 和F ac 的合力F ，由图知c 受到a 和b 的静电力的合力可用F 2来表示，故B 正确．二、计算论述题 8.答案 见解析解析 题中仅给出两电荷之间的相互作用力的大小，并没有给出带电的性质，所以两点电荷可能异号，按电荷异号计算．由q 1－q 2＝3×10－8 C ＝a ，q 1q 2＝1×10－15 C 2＝b 得q 21－aq 1－b ＝0由此解得q 1＝5×10－8 C ，q 2＝2×10－8 C9.答案3kQqmg解析 如下图所示，小球B 受竖直向下的重力mg ，沿绝缘细线的拉力F T ，A 对它的库仑力F C .由力的平衡条件，可知Fc =mgtan θ 根据库仑定律Fc =k2Qq r解得=3kQqmg10.答案kqQr 24R 4由球心指向小孔中心解析 如下图所示，由于球壳上带电均匀，原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心点电荷的力互相平衡．现在球壳上A 处挖去半径为r 的小圆孔后，其他直径两端电荷对球心点电荷的力仍互相平衡，则点电荷所受合力就是与A 相对的B 处，半径也等于r 的一小块圆面上电荷对它的力F.B 处这一小块圆面上的电荷量为：222244B r r q Q Q R R ππ== 由于半径r ≪R ，可以把它看成点电荷．根据库仑定律，它对中心点电荷的作用力大小为：F=k 2B q qR =k 2224r qQ R R=kqQr 24R 4其方向由球心指向小孔中心．。
- 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、"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、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)。
1真空中有一个点电荷+Q1，在距其r处的P点放一电荷量为+Q2的试探电荷，试探电荷
受到的电场力为F，则下列答案中正确的是（）
A．P点的场强大小为 F/Q1 B．P点的场强大小等于 F/Q2也等于 kQ2/r2
C．试探电荷的电荷量变为2Q2时，Q2受到的电场力将变为2F，而P处的场强为 F/Q2
D．若在P点不放试探电荷，则该点的场强方向将发生变化
2.如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O点，受水平向右的电场力偏转θ角而静止．试求小球所在处的电场强度．
3.如图所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为9000N/C，在电场内一水平面上
作半径为10cm的圆，圆上取A、B两点，AO沿E方向，BO⊥OA，另在圆心处放一电量
为10－8C的正点电荷，则A处场强大小E A=______N/C，B处的场强大小E B=______N/C.
4.在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电-Q2，且Q1=2Q2．
用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在X轴上 [ ]
A．E1=E2之点只有一处，该处合场强为0
B．E1=E2之点共有两处：一处合场强为0，另一处合场强为2E2
C．E1=E2之点共有三处：其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2
D．E1=E2之点共有三处：其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2
5.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（）
A． 6kq/a2，方向由c指向O B． 6kq/a2，方向由O指向C
C．3kq/a2，方向由C指向O D．3kq/a2 ，方向由O指向C
6.如图，在P和Q两处固定着等量异号的点电荷+q和－q，B为其联结的中点，
MN为其中垂线，A和C为中垂线上的两点，E和D是P、Q连线上的两点，则（）
A．A点场强方向沿中垂线向外 B．A、B、C三点场强相等
C．A、B、C三点中B点场强最大 D．A、B、C、D、E五点场强方向相同
7.如图所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑绝缘的水平面上。
P、N是小球A、B 的连线的水平中垂线，且PO＝ON。
现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的速度图象中，可能正确的是( )
8.如图，在x轴上的x=-1和x=1两点分别固定电荷量为-4Q 和+9Q 的点电荷．求：x轴上合场强为零的点的坐标．并求在x=-3点处的合场强方向．
9.在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷．
①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？
②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？
10.如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1， q2与q3之间的距离为l2，且三个电荷都处于平衡状态。
（1）如q2为正电荷，则q1为负电荷， q3为_________电荷。
（2） q1、q2、q3三者电量大小之比是___________。
11.三个电量相同的正电荷Q，放在等边三角形的三个顶点上，问在三角形的中心应放置多大的电荷，才能使作用于每个电荷上的合力为零？
12.有A、B、C三个带电小球,它们的质量分别是m、2m、和3m,被用绝缘工具固定在一块光滑的大的绝缘水平面上,并排列在一条直线上．当只释放A时,其加速度为-5m/s2；只释放B时,其加速度为4m/s2；则只释放C时,其加速度应为
A．1m/s2 B．-2m/s2 C．-1m/s2 D．2m/s2
13.一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性很好，内部有两个完全相同的弹性金属小球A和B，带电量分别为9Q 和-Q，两球从如图所示的位置由静止释放，那么两球再次经过图中的原静止位置时，A球受到的库伦力为释放时的（）
A.16/9 倍
B.9/16 倍
C.1倍
D.3/20 倍
14.已知如下图所示,在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的小球,两两间的距离都是l,A,B电荷量都是+q.给C 一个外力F,使三个小球保持相对静止共同加速作用.
求：1.C球的带电电性及电荷量；
2.外力F的大小
15.如图所示，质量为m的小球A穿在绝缘细杆上，杆的倾角为α，小球A带正电，电量为q，在杆上B点处固定一个电量为Q的正电荷．将A由距B竖直高度为H处无初速释放，小球A下滑过程中电量不变．不计A与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中．已知静电力恒量k和重力加速度g，求：
（1）A球刚释放时的加速度．
（2）当A球的动能最大时，求此时A球与B点的距离．。