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1、教育资源 教育资源 第二节探究静电力 学 习 目 标知 识 脉 络 1.了解点电荷，知道实际带 电体简化为点电荷的条 件(重点) 2 理解库仑定律的内容及公 式(重点、难点 ) 3了解库仑扭秤实验 . 点 电 荷 先填空 1点电荷：物理上把本身的大小比相互之间的距离小的多的带电体称点电 荷 2点电荷是理想化的物理模型，只有电荷量，没有大小、形状，类似于力 学中的质点，实际不存在(选填“存在”或“不存在”) 再判断 1体积很小的带电体都能看做点电荷() 2体积很大的带电体一定不能看做点电荷() 3点电荷是一种理想模型() 后思考 点电荷就是体积很小的带电体，这种说法对吗？为什么？ 【提示】不对，
2、体积很小的带电体也不一定能看做点电荷 合作探讨 如图 1-2-1 所示，两质量分布均匀，半径为r 的金属球放在绝缘支架上，两 球面最近距离也为r. 图 1-2-1 探讨 1：若计算两球之间的万有引力大小，可否将两金属球看做质点？ 教育资源 教育资源 【提示】可以因两球的质量分布不受影响 探讨 2：若两球带等量异种电荷，分析两球之间静电力时，可否将两球看做 点电荷？ 【提示】不能因两球电荷量的分布受到影响 核心点击 1实际带电体能看做点电荷的条件 (1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离 小得多即使是比较大的带电体， 只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电 荷 (2
3、)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求 的精度有关 在测量精度要求的范围内， 带电体的形状及大小对相互作用力的影 响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷 2点电荷只有相对意义 一个带电体能否看做点电荷， 是相对于具体问题而言的， 不能单凭其大小和 形状确定 1关于点电荷，下列说法正确的是() A体积小的带电体 B球形带电体 C带电少的带电体 D大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体 【解析】点电荷不能理解为体积很小的电荷，也不能理解为电荷量很少的 电荷同一带电体，有时可以作为点电荷，有时则不能，如果研究它与离它较近 的电荷间的作用力时， 就不能看成点电荷， 而研究与
4、离它较远的电荷间的作用力 时，就可以看成点电荷， 因此，一个带电体能否看成点电荷， 要视具体情况而定 【答案】D 2(多选)下列关于点电荷的说法，正确的是() A点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想 化的模型 教育资源 教育资源 B带电体如果本身大小和形状对它们间的相互作用影响可忽略，那么可视 为点电荷 C球形带电体一定可以看做点电荷 D很大的带电体也有可能看做点电荷 【解析】点电荷和质点类似， 也是为了研究问题方便引进的一种理想化模 型，当带电体的形状、 大小对它们的相互作用影响可忽略时，带电体可看做点电 荷，选项 A、B、D 正确若球形导体的电荷不是均匀分布或线度
5、对所研究问题 有影响时，则不能认为电荷集中于球心看成点电荷，C 错误 【答案】ABD 3下列哪些物体可以视为点电荷() A电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B带电的球体一定能视为点电荷 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 【解析】带电体能否视为点电荷， 要看它们本身的线度是否比它们之间的 距离小得多， 而不是看物体本身有多大， 形状如何， 也不是看它所带的电荷量有 多少，故 A、B、D 错，C 对 【答案】C 1点电荷不同于元电荷：元电荷是一个电子或质子所带电荷量的绝对值， 而点电荷与力学中质点相似，是在研究复杂问题时引入的一种理想化模型 2一个带电体
6、能不能看成点电荷，并不是取决于带电体的绝对体积，而取 决于自身大小和形状对所研究的问题有无影响 库 仑 定 律 先填空 1基本方法： 控制变量法 (1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系 教育资源 教育资源 电荷量不变时， 电荷间的距离增大， 作用力减小； 距离减小时，作用力增大 (2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量间的关系 电荷间距离不变时，电荷量增大，作用力增大；电荷量减小，作用力减小 2库仑定律 (1)内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们电荷量的乘积成正比， 跟它们间的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上 (2)公式： Fkq 1q2 r 2 ，k叫静电力常量，数值k
7、9.010 9N m2/C2. 再判断 1库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体() 2相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑 力大小一定相等 () 3库仑定律是库仑在前人工作的基础上通过实验总结出来的规律() 后思考 1两带电小球间的距离r0 时，库仑力是否会无穷大？ 【提示】当 r0 时，两球不能看做点电荷，库仑定律不再适用，即r0 时 F 不为无穷大 2当两带电球相距较近时，公式Fkq 1q2 r 2不再适用，是否意味着两球间不 存在库仑力的作用？ 【提示】当 r 较小时，不能用库仑定律计算库仑力的大小，但二者间仍存 在库仑力 合作探讨 如图 1-2-
8、2 所示，两带电金属球的球心相距为r，两金属球的半径均为R， 且不满足 r? R. 图 1-2-2 探讨 1： 若两球带同种电荷， 两球间的库仑力 F 与 kq 1q2 r 2 间的大小关系如何？ 【提示】Fkq 1q2 r 2. 核心点击 1库仑定律的适用范围 (1)适用于真空中的两点电荷间的相互作用 (2)在空气中库仑定律也近似适用 2静电力的求解方法 静电力的大小计算和方向判断一般分开进行 (1)大小计算 利用库仑定律计算静电力大小时，不必将表示电性的正、 负号代入公式， 只 需代电荷量的绝对值 (2)方向判断 利用同种电荷相斥，异种电荷相吸判断方向 4(多选)对于库仑定律，下面说法正确
9、的是() 【导学号： 62032103】 A凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可以使用公式Fkq 1q2 r 2 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作 用力大小，只取决于它们各自所带的电荷量 【解析】库仑定律适用于真空中的两个点电荷，当两个带电小球离得非常 远时，可以看成点电荷来处理， 而非常近时带电体的电荷分布会发生变化，不再 均匀，故不能用库仑定律来解题两点电荷间的力是作用力和反作用力所以， A、C 正确 【答案】AC 教
10、育资源 教育资源 5真空中有两个点电荷所带的电量分别是Q1和 Q2，相距为 r 时相互作用 的静电力为 F.如果它们之间的距离减少为r/2，其余条件不变，则它们之间的静 电力大小变为 () AF/8B4F C16FD8F 【解析】由库仑定律 FkQ 1Q2 r 2 可知，当 Q1、Q2不变时，两点电荷间的库 仑力 F 与 r 2 成反比，它们之间的距离减少为r/2，它们之间的静电力变为原来的 4 倍，即为 4F.故选 B. 【答案】B 6两个电荷量分别为Q 和 4Q 的负点电荷 a、b，在真空中相距为l，如果 引入另一点电荷 c，正好能使这三个电荷都处于静止状态，试确定点电荷c 的位 置、电性
11、及它的电荷量 . 【导学号： 62032019】 【解析】由于 a、b 点电荷同为负电荷，可知电荷c 只能是正电荷，且应 放在 a、b 之间的连线上 依题意作图如图所示，设电荷c 和 a 相距为 x，则 b 和 c 相距为 (lx)，c 的 电荷量为 q.对电荷 c，所受的库仑力的合力为零，则FacFbc. 根据库仑定律得： kqQ x 2k q 4Q lx 2. 解得： x1 l 3，x 2l(舍去) 又由 FcaFba，得：k qQ l/3 2k4Q 2 l 2，解得 q4 9Q. 【答案】电荷 c 在 a、b 之间的连线上，与a 相距 1 3l，带正电，电荷量为 4 9Q. 三个电荷平衡
12、问题的处理技巧 (1)利用好平衡条件：三个电荷均处于平衡状态，每个电荷所受另外两个电 教育资源 教育资源 荷对它的静电力等大反向，相互抵消 (2)利用好口诀： “三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大” 学业分层测评 (二)探究静电力 (建议用时： 45 分钟) 学业达标 1.为了研究电荷之间的相互作用力跟什么因素有关，小宇做了如下实验：把 一个带正电的物体放在A 处，然后将挂在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、 P3处，发现情况如图1-2-3 所示由此，小宇归纳得出的初步结论是() 图 1-2-3 A电荷之间的作用力大小随距离增大而减小 B电荷之间的作用力大小随距离增大而增大 C电荷之间
13、的作用力大小随距离的增大先增大后减小 D电荷之间的作用力大小与距离无关 【解析】根据小球悬线偏离竖直方向的角度可以看出，电荷之间相互作用 力的大小与电荷间距离的大小有关，距离越近， 偏角越大， 说明电荷间相互作用 力越大，所以 A 选项正确 【答案】A 2A、B 两个点电荷间距离恒定，当其他电荷移到A、B 附近时， A、B 之 间的库仑力将 () A可能变大B可能变小 C一定不变D不能确定 【解析】由库仑定律 FkQ 1Q2 r 2可知，当 Q1、Q2、r 不变时两点电荷间的 库仑力 F 不变，与是否存在其他电荷无关，故C 正确， A、B、D 错误 【答案】C 3 如图 1-2-4所示， 两个
14、带电球，大球的电量大于小球的电量， 可以肯定 () 教育资源 教育资源 图 1-2-4 A两球都带正电 B两球都带负电 C大球受到的静电力大于小球受到的静电力 D两球受到的静电力大小相等 【解析】由题图可知， 两个小球相互排斥， 可判断：两个小球带同种电荷， A、B 项错误；两球间的库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，C 错 误，D 正确 【答案】D 4真空中有相距为 r 的两个点电荷 A、B，它们之间相互作用的静电力为F， 如果将 A 的带电荷量增加到原来的4 倍，B 的带电荷量不变， 要使它们的静电力 变为 F/4，则它们的距离应当变为 () A16rB4r C2 2rD2r 【解
15、析】根据库仑定律 FkQ 1Q2 r 2 ，可以确定距离应变为4r，故 B 正确 【答案】B 5设星球带负电，一电子粉尘悬浮在距星球表面1 000 km 的地方，若将同 样的电子粉尘带到距星球表面2 000 km 的地方相对于该星球无初速释放，则此 电子粉尘 () A向星球下落B仍在原处悬浮 C推向太空D无法判断 【解析】均匀带电的球体可视为点电荷粉尘原来能悬浮， 说明它所受的 库仑力与万有引力相平衡，即 kQq r 2 GMm r 2 ，可以看出 r 增大，等式仍然成立，故 选 B. 【答案】B 6(多选)如图 1-2-5 所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视 教育资源 教育
16、资源 为点电荷 )，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下 判断正确的是 () 图 1-2-5 Aa 对 b 的静电力一定是引力 Ba 对 b 的静电力可能是斥力 Ca 的电荷量可能比b 少 Da 的电荷量一定比b 多 【解析】三个自由电荷仅在库仑力作用下平衡时满足“三者共线，两大夹 小，两同夹异，近小远大”所以，选项 A、D 正确 【答案】AD 7如图 1-2-6 所示，两个点电荷， 电荷量分别为 q1410 9C 和 q 29 10 9C，两者分别固定在相距 20 cm 的 a、b 两点上，有一个点电荷q 放在 a、b 所在直线上，且静止不动，该点电荷所处的位置是何处() 图 1-2-6 Aa 的左侧 40 cm Ba、b 的中点 Cb 的右侧 40 cm D无法确定 【解析】根据平衡条件，它应在q1点电荷的左侧，设距q1距离为 x，有 kq 1q x 2k q2q x20 20，将 q1410 9C，q29109C 代入，解得
