高二物理选第一章 第1－2节 电荷守恒定律、库仑定律修人教新课标版3－1 一、学习目标：1. 掌握电荷守恒定律内容并能运用其进行简单现象的分析2. 掌握库仑定律的内容及适用条件3. 重点掌握与本部分内容相关的重要的习题类型及其解法二、重点、难点：重点：电荷守恒定律及库仑定律的应用难点：库仑定律所涉及的重要的习题类型及其解法三、考点分析：本节内容是高考的热点，在近几年的高考中，电荷守恒定律及库仑定律的考查主要是通过选择题的形式出现，同时在高考中也可以把本部分内容所涉及的基本概念与规律和力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡、牛顿运动定律、动能定理等力学问题有机地结合起来，组成难度较大的综合题内容和要求考点细目出题方式电荷及其性质1. 两种电荷选择、填空题2. 自由电子和离子3. 电荷的性质起电的三种方式及实质1. 摩擦起电选择、填空题2. 感应起电3. 接触起电电荷守恒定律与元电荷1. 电荷守恒定律选择、填空题2. 元电荷3. 完全相同的金属球接触带电的分配情况库仑定律1. 点电荷选择、计算题2. 库仑定律的适用条件及注意事项3. 静电力的叠加4. 库仑力作用下带电体的平衡与加速问题1. 电荷及其守恒定律（1）电荷间相互作用规律：自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷、同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。
2）三种起电方法：①摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电②感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程③接触起电：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使物体带电3）电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分：在转移过程中，电荷的总量保持不变4）元电荷：最小电荷量就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫做元电荷2. 库仑定律（1）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的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷2）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成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上②表达式：，静电力常量③适用范围：真空中的两个点电荷（3）库仑的实验：结果①力F与距离r的二次方成反比，②力F与电荷量和的乘积成正比，知识点一：两种电荷间的相互作用例1. 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带电，则（ ）A. b将吸引a，吸住后不放开B. b先吸引a，接触后又把a排斥开C. a、b之间不发生相互作用D. b立即把a排斥开答案：B母题迁移：有A、B、C三个完全相同的轻质小球，它们可能有的带电有的不带电，一位同学进行了以下实验：A与B靠近时相互吸引，B与C靠近时也相互吸引，当A与C靠近时，它们一定互相排斥吗？为什么？答案：不一定，理由见解析解析：根据A与B吸引和B与C吸引说明A与B，B与C带有异种电荷或其中之一不带电，因此会出现多种可能性：如A、B、C中只有B带电，A、C不带电，当A与C靠近时，不会排斥和吸引。
也可能B不带电，而A、C带电，A、C可能带同种电荷也可能带异种电荷，所以A与C可能互相吸引也可能互相排斥若A、B、C都带电，则A与C一定带同种电荷，它们会互相排斥知识点二：两相同带电体的电荷量分配问题例2. 有两个完全相同的带电且彼此绝缘的金属小球A、B，带电荷量，让两球接触一下再分开，这时______________，______，接触过程中有________个电子从___________转移到_____________上解析：当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量相同在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带的正电，这样共转移的电子电荷量为转移的电子数（个）答案： B A母题迁移：把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，发现两球之间相互排斥，则这两个金属小球原来的带电情况可能是（ ）A. 两球原来带等量异种电荷B. 两球原来带等量同种电荷C. 两球原来带不等量异种电荷D. 两球中原来只有一个带电答案：BCD知识点三：感应起电的相关问题分析例3. 如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（ ）A. A端金箔张开，B端金箔闭合B. 用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C. 用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D. 选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷答案：BCD母题迁移：如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的绝缘球A靠近导体M端，可能看到的是（ ）A. 只有M端验电箔张开，且M端带正电B. 只有N端验电箔张开，且N端带负电C. 两端验电箔都张开，且两端都带正电D. 两端验电箔都张开，且N端带负电，M端带正电答案：D知识点四：电荷守恒定律、元电荷、比荷的理解例4. 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。
u夸克带电荷量为，d夸克带电荷量为，e为元电荷下列论断可能正确的是（ ）A. 质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C. 质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成答案：B母题迁移：关于元电荷的下列说法中正确的是（ ）A. 元电荷实质上是指电子和质子本身B. 宏观上所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C. 元电荷的数值通常取作D. 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案：BCD知识点五：库仑定律适用条件的理解例5. 两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为（ ）A. B. C. D. 无法确定答案：D母题迁移：对库仑定律，下面的说法正确的是（ ）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B. 两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力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. 库仑定律中的静电力常量k只是一个比例常数，只有数值，没有单位答案：AC知识点六：库仑定律与电荷守恒定律的结合例6. 有三个完全相同的金属小球A、B、C，A带电荷量为7Q，B带电荷量为－Q，C不带电。
将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少？解析：题中所说“C与A、B反复接触”隐含一个解题条件：即A、B原先所带电荷量的总和最后被三小球平分A、B两球最后带的电荷量为A、B两球原先的引力为A、B两球最后的引力为解得，即A、B间的库仑力变为原来的母题迁移：两个大小相同、带等量异种电荷的导体小球A和B，彼此间的引力为F，另一个不带电的与A、B大小相同的导体小球C，先与A接触，再与B接触，然后移开，这时A和B之间的作用力为，则F与之比为（ ）A. 8：3 B. 8：1 C. 1：8 D. 4：1答案：B知识点七：库仑力作用下的平衡及加速问题例7. 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、电性及它的电荷量解析：由于a、b点电荷同为负电荷，可知点电荷c应放在a、b之间的连线上，而c受到a、b对它的库仑力为零，即可确定它的位置又因a、b电荷也都处于静止状态，即a、b各自所受库仑力的合力均要为零，则可推知c的电性并求出它的电荷量依题意作图，并设电荷c和a相距为x，则b与c相距为，c的电荷量为。
对电荷c，其所受的库仑力的合力为零，则根据库仑定律为：解得：由于a、b均为负电荷，只有当电荷c处于a、b之间时，其所受库仑力才可能方向相反、合力为零，因此只有三个电荷都处于静止状态，即a、b电荷所受静电力的合力均应为零，对a、b来说，即a、b电荷所受静电力的合力均应为零，对a来说，b对它的作用是向左的斥力，所以c对a的作用力应是向右的引力，这样，可以判定电荷c的电性必定为正又由得即例8. 如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带正电，电荷量均为q现对C施一水平力F、同时放开三个小球，欲使三小球在运动过程中保持间距r不变，求：（1）C球的电性和电荷量；（2）水平力F的大小带电小球均可视为点电荷）解析：A球受到B球库仑力F1和C球库仑力F2后，产生水平向右的速度，故F2必为引力，C球带负电受力情况如图所示，故，即对A球：对系统整体：，故对于库仑定律要特别注重对其应用条件的理解，易出现盲目套用公式的错误对于库仑力与平衡及加速问题的综合类问题，要注意在同一直线上点电荷平衡的规律的表现，常用的分析物理问题的方法如：正交分解法、整体法与隔离法，这些方法要能够和具体的问题情景结合，熟练运用。
一、预习新知电场强度问题归纳二、预习点拨探究任务一：电场强度概念的理解：【反思】（1）电场强度与电场力的区别与联系是什么？（2）电场线的特点与性质是什么？探究任务二：电场强度的求解方法反思】（1）计算场强的表达式有哪些？（2）电场的叠加原理是什么？（答题时间：45分钟）1. 静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用，如静电除尘、静电复印等，所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上现有三个粒子a、b、c从P点向下射入由正、负电极产生的电场中，它们运动轨迹如图所示，则（ ）A. a带负电荷，b带正电荷，c不带电荷B. a带正电荷，b不带电荷，c带负电荷C. a带负电荷，b不带电荷，c带正电荷D. a带正电荷，b带负电荷，c不带电荷2. 已知介子、介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克u或反夸克d）组成的，它们的带电荷量如表中所示，表中e为元电荷ud带电荷量+e－e 下列说法正确的是（ ）A. 由u和组成 B. 由d和组成C. 由u和组成 D. 由d和组成3. 挂在绝缘细线下的两轻质小球，由于电荷的相互作用而靠近，如图甲所示；或远离，如图乙所示，则（ ）A. 甲图中两球一定带异种电荷B. 乙图中两球一定带同种电荷C. 甲图中两球至少有一个带电D. 乙图中两球至少有一个带电4. 如图所。