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1、2库仑定律库仑定律 一、探究影响电荷间相互作用力的因素：1.实验现象：(如图所示)(1)小球带电量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度_。(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度_。越小越大2.实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而_，随着距离的增大而_。3.猜想：带电体之间的作用力与它们电荷量的乘积成_，与它们之间距离的二次方成_。增大减小正比反比二、库仑定律1.库仑力：电荷间的_，也叫作静电力。2.点电荷：带电体间的距离比自身的大小_，以致带电体的_、_及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看作_，它是一种理想化的物理模型
2、。相互作用力大得多形状大小带电的点3.库仑定律：(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积_，与它们的距离的二次方_，作用力的方向在_。成正比成反比它们的连线上(2)表达式：F= ，k叫作静电力常量，k= 。(3)适用条件：真空中的_。点电荷9.0109 Nm2/C24.静电力的叠加原理：(1)两个点电荷之间的作用力_(选填“会”或“不会”)因第三个点电荷的存在而有所改变。(2)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点电荷的作用力的_。不会矢量和【自我诊断】1.思考辨析：(1)很小的带电体就是点电荷。()(2)实际中不存在真正的点电荷。
3、()(3)库仑力是一种性质力。()提示：(1)。点电荷是自身大小比它们之间的距离小得多的带电体，很小的带电体在距离很近时不能看成点电荷，(1)错误。(2)。点电荷是理想化模型，实际中并不存在，(2)正确。(3)。库仑力是按其本身的性质定义的，是一种性质力，(3)正确。9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。*10、低头要有勇气，抬头要有低气。*11、人总是珍惜为得到。*12、人乱于心，不宽余请。*13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。*14、抱最大的希望，作最大的努力。*15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。*16、业余生活要有意义，不要越轨。*17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息
4、。*2.(多选)对于库仑定律的理解正确的是()A.库仑定律适用于真空中的点电荷B.当半径为r的两带电小球相距为r时，可用库仑定律计算它们间的静电力C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。*10、低头要有勇气，抬头要有低气。*11、人总是珍惜为得到。*12、人乱于心，不宽余请。*13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。*14、抱最大的希望，作最大的努力。*15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。*16、业余生活要有意义，不要越轨。*17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。*D.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受
5、的库仑力大小一定相等【解析】选A、C、D。库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，干燥空气中的点电荷也近似适用，故A、C正确。半径为r的两带电小球距离是r时，不能看作点电荷，故库仑定律不适用，B错误。两点电荷间的静电力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D正确。3.由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为F=k ，式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为()A.kgA2m3B.kgA-2m3s-4C.kgm2C-2D.Nm2A-2【解析】选B。物理学关系式确定了物理量之间的关系，也确定了物理量的单位间的关系
6、，由于力的国际单位是kgm/s2，1 C=1 As，所以由公式F=k 及各物理量的单位可知k的单位为kgm3A-2s-4，B正确。【补偿训练】(多选)如图所示，上端固定在天花板上的绝缘轻绳连接带电小球a，带电小球b固定在绝缘水平面上，可能让轻绳伸直且a球保持静止状态的情景是()【解析】选A、C、D。若要使a球处于静止状态其所受的合力为零，对a球所处的各种状态进行受力分析，可知A、C、D选项中a球可能处于平衡状态。知识点一点电荷思考探究：“嫦娥三号”月球探测器发射升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有及时导走，在研究“嫦娥三号”与地球(地球带负电)的静电力时，能否把“嫦娥三号
7、”看成点电荷？为什么？提示：由于“嫦娥三号”的大小比它与地球之间的距离小得多，它本身大小可以忽略，因此可以把它看成点电荷。【归纳总结】1.点电荷是物理模型：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.带电体看成点电荷的条件：如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。3.元电荷与点电荷：(1)元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位。(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很
8、大也可以很小，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍。【特别提醒】点电荷只具有相对意义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。【典例探究】【典例】(多选)最新元电荷和点电荷，下列说法中正确的是()A.电子就是元电荷B.元电荷的电荷量等于电子或质子所带的电荷量C.电子一定是点电荷D.带电小球也可能视为点电荷【正确解答】选B、D。电子和质子是实实在在的粒子，而元电荷只是一个电量单位，A错误，B正确；带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷，C错误，D正确。【过关训练】(2
9、021南通高二检测)美国东部一枚火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39B发射塔冲天而起。这是美国未来载人航天工具“战神I-X”火箭的第一次升空。升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的“战神I-X”火箭能被视为点电荷的是()A.研究“战神I-X”火箭外部与其相距1 m处的一个带电微粒之间的静电力B.研究“战神I-X”火箭与地球(带负电)之间的静电力C.任何情况下都可视为点电荷D.任何情况下都不可视为点电荷【解析】选B。当火箭离开地球较远时，火箭的大小对火箭与地球之间的距离可忽略不计。电荷在火箭上的分布情况对研究火箭与地球间静电力的作用可忽略不计，此时
10、火箭可看作点电荷，选B。【补偿训练】1.物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于()A.观察实验的方法B.控制变量的方法C.等效替代的方法D.建立物理模型的方法【解析】选D。点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型，是由实际物体抽象所得，D对。2.(2021衡水高二检测)下列最新点电荷的说法中，正确的是()A.带电球体一定可以看成点电荷B.直径大于1 cm的带电球体一定不能看成点电荷C.直径小于1 cm的带电球体一定可以看成点电荷D.点电荷与质点都是理想化的模型【解析】选D。一个带电体是否可被看作点电荷，不是以带电体的几何尺度大小而定，而是要分析带电体与发生作用的另外一个带电体之间
11、的距离跟它的几何尺度的大小关系，如果带电体的形状和大小带来的影响很小，可忽略不计时，该带电体则可视为点电荷，A、B、C错误；点电荷与质点一样都是理想化的模型，D正确。3.(多选)(2021徐州高二检测)最新点电荷，以下说法正确的是()A.足够小的电荷，就是点电荷B.一个电子，不论在何种情况下均可视为点电荷C.在实际中点电荷并不存在D.一个带电体能否被看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计【解析】选C、D。点电荷是一种理想模型，一个带电体能否被看成点电荷不是看其大小，而是应具体问题具体分析，是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计。因此大的带
12、电体一定不能看成点电荷和小的带电体一定能看成点电荷的说法都是错误的，所以本题A、B错，C、D对。知识点二库仑定律的理解思考探究：如图所示，可以探究电荷间的相互作用力大小的影响因素。(1)挂在P1处的小球带电量一定时，增大电荷量Q，发现细绳的偏角变大，则说明带电小球所受库仑力如何变化？该实验说明电荷间相互作用力大小与什么因素有关？(2)将三个质量、带电量都相同的带电小球分别悬挂于P1、P2、P3处，在电荷Q作用下，发现它们的偏角如图所示。则说明P1、P2、P3处的三个带电球所受Q的作用力逐渐变大还是变小？该实验又说明电荷间相互作用力大小与什么因素有关？提示：(1)细绳的偏角变大，说明带电小球所受
13、相互作用力变大。由于相互作用力变大是增大电荷量Q引起，则说明电荷间的相互作用力大小与电荷量大小有关，电荷量越大，相互作用力越大。(2)P1、P2、P3处细绳的偏角逐渐减小，表明三个带电球所受Q的相互作用力逐渐变小。由于它们距离Q逐渐变远，该实验表明电荷间的库仑力与它们间的距离有关，距离越大，库仑力越小。【归纳总结】1.探究影响电荷间相互作用力的因素：实验原理如图所示F=mgtan，变大，F变大，变小，F变小实验现象r变大变小r变小变大Q变大变大Q变小变小实验原理如图所示F=mgtan，变大，F变大，变小，F变小实验结论电荷间的相互作用力随电荷间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大2.库仑定律
14、的适用条件是：(1)真空。(2)点电荷。这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。3.静电力的大小计算和方向判断：(1)大小计算。利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。(2)方向判断。在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。【特别提醒】应用库仑定律的两点注意(1)有人根据F= 推出当r0时，F，从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析却是错误的，因为当r0时，两带电体已不能看作点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用，不能利用公式F= 计算静电力大小了。(2)库仑定律适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也
15、可视为点电荷，r应指两球体的球心距离。【典例探究】【典例】(多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球(可看成点电荷)，其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F。现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为()【解题探究】(1)两金属球接触后再放回原处时，带电量、电性有何关系？提示：根据电荷均分原理，两金属球接触后所带电荷量、电性相同。(2)该题接触后的静电力为何会出现两种结果？提示：若原来带有同种电荷，则接触后各带有原来小电荷量的3倍；若原来带有异种电荷，则接触后各带有原来小电荷量的2倍。【正确解答】选B、D。若两电荷同性,设一个球的带
16、电量为Q,则另一个球的带电量为5Q,此时F=k ,接触后再分开,带电量各为3Q,则两球的库仑力大小F=k 。若两电荷异性,接触后再分开,两球电量的绝对值为2Q,此时两球的库仑力F=k 故B、D正确,A、C错误。【过关训练】1.(2021绍兴高二检测)如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，两球电量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为()【解析】选D。万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点。因此，可以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳，由于两球心间的距离l只有半径的3倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件，故D正确。2.(2021日照高二检测)真空中有两个静止的同种点电荷q1、q2，保持q1不动，释放q2。q2只在q1的库仑力作用下运动，则q2在运动过程中受到的库仑力()A.不断增大B.不断减小C.先增大后减小D.始终保
