《人教高中物理 选修31 1.2 库仑定律 知识点(答案不全)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教高中物理 选修31 1.2 库仑定律 知识点(答案不全)(4页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1-2 库仑定律知识点一、探究影响电荷间相互作用力的因素(1)电荷间的相互作用力大小与两个因素有关:一是与 有关, 二是与 有关。(2)电荷间的相互作用力随着电荷量的增大而 ,随着距离的增大而 。二、库仑定律说明:库仑力具有力的一切性质,可以与其他力合成、分解,可以与其他力平衡,可以产生加速度,两点电荷间的库仑力是一对相互作用力,遵从牛顿第三定律(5)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 、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看成带电的点,叫做点电荷【特别提醒】点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型说明:实际的带电体在满足一定
2、条件时可近似看做点电荷一个带电体能否看成点电荷,不能单凭其大小和形状确定,也不能完全由带电体的大小和带电体间的关系确定,关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响,若没有影响,或影响可以忽略不计,则带电体就可以看做点电荷填空:1库仑定律:真空中两个 间相互作用的静电力跟它们的 成正比,跟它们的 成反比,作用力的方向在 上。公式:F= ,式中k叫做 。如果公式中的各个物理量都采用国际单位,即电量的单位用 ,力的单位用 ,距离的单位用 ,则由实验得出k=9109 。使用上述公式时,电荷量Q1、Q2用绝对值代入计算。2.库仑定律适用适用于 中(空气中近似成立)两个 间的相互作用。3当带电体之间
3、的 比它们自身的大小大得多时,带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计,这时的带电体可以看作 。点电荷类似力学中的 ,是一种理想化模型。4、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5、真空中有甲、乙两个点电荷,相距为r,它们间的静电力为F,若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的1/3,距离变为2r,则它们之间的静电力变为A3F/8 BF/6 C8F/3 D2F/36“由Fk可得:当两个电荷之间的距离r 0
4、时,电荷之间的库仑力F”,这种说法正确吗?提示:这种说法不正确库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,也就是说只有真空中的两个点电荷之间才遵循Fk这个公式,当r 0时,虽然从数学上会得出F的结论,但是它恰恰忽视了表达式成立的条件,当r0时,两个电荷已经不能再看成是点电荷,也就不能运用库仑定律计算两电荷之间的相互作用力了例1:有三个完全一样的球A、B、C,A球带电荷量为7Q,B球带电荷量为Q,C球不带电,将A、B两球固定,然后让C球先跟A球接触,再跟B球接触,最后移去C球,则A、B球间的作用力变为原来的多少?【思路点拨】求解此题应把握以下三点:(1)先据库仑定律写出原来A、B间库仑力的表达式(2)据
5、电荷均分原理确定接触后A、B的带电量(3)再据库仑定律写出现在A、B间的库仑力例2:两个分别带有电荷量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,则两球间库仑力的大小为() A.FB.F C.F D12F过程:例3:如右图所示,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.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,分别为30和45,则q2/q1为()A2 B3 C2
6、 D3库仑定律典型例题分析【例1】如图1所示,真空中有三个同种点电荷Q1、Q2和Q3,它们固定在一条直线上,电荷量均为Q=4.01012C,求Q2所受的静电力的大小和方向。【解析】对Q2受力分析如图2所示,Q2所受的静电力为Q3 和Q1 对Q2的作用力的合力。图1Q1对Q2的作用力:图2Q3对Q2的作用力:代入数据得:,方向沿Q2、Q3连线指向Q3【例2】如图3所示,真空中有两个点电荷A、B,它们固定在一条直线上相距L=0.3m的两点,它们的电荷量分别为QA=161012C,QB=4.01012C,现引入第三个同种点电荷C,(1)若要使C处于平衡状态,试求C电荷的电量和放置的位置?(2)若点电
7、荷A、B不固定,而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态,试求C电荷的电量和放置的位置?图3【解析】(1)由分析可知,由于A和B为同种电荷,要使C处于平衡状态,C必须放在A、B之间某位置,可为正电荷,也可为负电荷。设电荷C放在距A右侧x处,电荷量为Q3 4(Lx)2=x2 x=0.2m即点电荷C放在距A右侧0.2m处,可为正电荷,也可为负电荷。(2)首先分析点电荷C可能放置的位置,三个点电荷都处于平衡,彼此之间作用力必须在一条直线上,C只能在AB决定的直线上,不能在直线之外。而可能的区域有3个, AB连线上,A与B带同种电荷互相排斥,C电荷必须与A、B均产生吸引力,C为负电荷时可满足; 在
8、AB连线的延长线A的左侧,C带正电时对A产生排斥力与B对A作用力方向相反可能A处于平衡;C对B的作用力为推斥力与A对B作用力方向相同,不可能使B平衡;C带负电时对A产生吸引力与B对A作用力方向相同,不可能使A处于平衡;C对B的作用力为吸引力与A对B作用力方向相反,可能使B平衡,但离A近,A带电荷又多,不能同时使A、B处于平衡。 放B的右侧,C对B的作用力为推斥力与A对B作用力方向相同,不可能使B平衡;由分析可知,由于A和B为同种电荷,要使三个电荷都处于平衡状态,C必须放在A、B之间某位置,且为负电荷。设电荷C放在距A右侧x处,电荷量为Q3对C: x=0.2m对B: ,为负电荷。【拓展】若A、B
9、为异种电荷呢?【解析】(1)电荷C放在B的右侧,且距B 0.3m处,电量的大小及正负无要求;(2)电荷C放在B的右侧,且距B 0.3m处,C为正电荷,学生归纳后进行总结:同种电荷放中间,异种电荷在两边;远离大球近小球,平衡位置连成线;三个小球都平衡,电量正负有条件;第三小球能平衡,电量正负任意选。【例3】图4如图4所示,把质量为0.2克的带电小球A用丝线吊起,若将带电量为410-8C的小球B靠近它,当两小球在同一高度时且相距3cm,丝线与坚直方向夹角为45,此时小球B受到库仑力F=_。小球A带的电量qA=_。【解析】根据题意可知,小球A处于平衡状态,分析小球A受力情况如图5所示。小球A受到重力mg、丝线的张力T;。小球B对小球A的静电力F,三个力的作用。三个力的合力为零。图5代入数据解得:由式可知: 代入数据解得: 小球B受到库仑力与小球A受到库仑力为作用力和反作用力,所以小球B受到的库仑力大小为210-3N。小球A与小球B相互吸引,B带正电,小球A带负电,所以:qA=0.5108C【说明】本题在解答过程中,物体的平衡条件成为关键内容,因此分析物体的受力,对力进行分解合成就成了必须的步骤。其次,小球A带电量为qA=-5109C中的负号在答案中不是可缺少的内容,必须重视。第 3 页