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1、第一讲 电荷守恒定律、库仑定律【知识梳理】一、元电荷、点电荷1元电荷：是自然界中带电量最小的电荷，任何带电体的电量都是元电荷的整数倍，元电荷是质子或电子所带的电量，即 e=1.60X10T9C. 2点电荷：带一定电荷量，忽略带电体的大小和形状的一种理想化模型(2) 电荷量: ; 符号：； 单位：。元电荷：。比荷：。单位：净电荷： 。 (区分静电荷与净电荷)二、电荷守恒定律1 .电荷守恒定律：( 1 )起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电.( 2 )带电实质：物体带电的实质是得失电子.( 3)内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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，
2、在转移的过程中，电荷的总量保持不变.这个结论叫做电荷守恒定律.注意：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分.完全相同金属球接触带电时电荷量的分配：带电量QA和QB的金属球接触，若两球带同种电荷，则接触后QAABA= QB=，若带异种电荷，则接触后先中和等量的异种电荷，剩余电荷重新分配。(电荷均分原理)B延伸思考 “电荷的中和”，是电荷消失了吗？“中和”过程中电荷守恒定律还成立吗？ 答案：不是.“电荷的中和”是指两个带等量异种电荷的物体，其带电量等量、异号，这时正、负电荷的代数和为 零，这样两个物体相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达
3、到电中性状态的一个过程， 在此过程中电荷仍然守恒.三、库仑定律1. 内容：在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比， 作用力的方向在它们的连线上.qq2. 表达式：F =，式中k表示静电力常量，k=9.0X109Nm2/C2.r23. 库仑定律适用条件(1) 库仑定律只适用于真空中的静止点电荷，但在要求不很精确的情况下，空气中的点电荷的相互作用也可以应 用库仑定律.(2) 当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷.但不能根据公式错误地推论：当r-0 时，其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了.(3) 对于两个均匀
4、带电绝缘球体，可将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离.(4) 对两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布.4. 应用库仑定律需要注意的几个问题(1)库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷.点电荷是一种理想化模型，当带电体间的距离远远大于带电体 的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用.（2）库仑定律的应用方法： 库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理注意库仑力是矢 量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力 F 是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运
5、算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力（3）三个点电荷的平衡问题：要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反，也可以说 另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零电荷 电荷守恒定律典型例题一、对三种带电方式的理解【例 1】关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（）A. 摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B. 两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异号电荷C. 摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的D. 丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电【例2】如图2
6、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（）AA 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号电荷，选项C中两对金箔带同号电荷 二、对电荷守恒定律的理解例 3】原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1.6x10-15 C，丙物体带电荷量的大小为8x10-16 C .则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是（）A.乙物体一定带有负电荷8x10-16 C
7、B.乙物体可能带有负电荷2.4x10-15 CC.丙物体一定带有正电荷8x10-16 C三、对元电荷的理解D.丙物体一定带有负电荷8x10-16 C例 4】下列关于元电荷的说法中正确的是（）A. 元电荷实质上是指电子和质子本身B. 一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷C. 元电荷没有正负之分D. 元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的【诊断自测】1. 在天气干燥的季节，晚上脱毛衣时，会昕到“噼啪”的响声，同时还会看到电火花。这种现象的产生，主要是由于（填“摩擦起电”或“感应起电”）造成的。2. 如图，将带正电的导体C靠近枕形导体，保持A、B相连，用手摸一下B,然后移开手
8、，再将C拿开，则导体C将带电（填“正”或“负”）。3. 真空中有两个相同的金属小球，带电荷量分别为-l?10-8C-1和-3?10-8C，相距r时，相互作用力为0.3N,现将两球相接触后再放回原处，则它们之间的相互作用力为。4. 如图所示，可视为质点的三个金属小球A、B、C质量都为m,带正电荷量都为q,连接小球的绝缘细线长度都 为L,静电力常量为k，重力加速度为g。则连接B、C的细线张力为，连接A、B的细线张力为。/z5. 如图所示，两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上，其中A球带9Q的正电荷，B球带Q的负电荷，由静止开 始释放，经图示位置时，加速度大小均为a然后发生碰撞，返回到图示位置时的加速
9、度均为【考点突破】类型一：电荷守恒定律；电场强度；电势例1如图所示，将不带电的导体BC放在带正电的金属球A附近，当导体BC达到静电平衡后，则下列说法正确 的有（ ）A. 用导线连接BC两端，导线中有瞬间电流通过B. 用手摸一下导体B端可使导体带正电C. 导体C端电势高于B端电势D. B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小答案D解析导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，导体是等势体，内部场强处处为零，感应电荷 的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反，合场强为零.A、导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，导体是等势体用导线连接BC两端，导线
10、中无瞬间 电流通，不满足电流产生的条件，故A错误B、用手摸一下导体B端可使导体带负电荷，因为BC的电势高于大地，当用手触摸时大地上的负电荷会在电场 力的作用下向BC运动，中和正电荷，故使导体带负电荷，故B错误C、导体BC达到静电平衡后，是等势体，故C错误D、导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，内部场强处处为零，感应电荷的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反，由点电荷的电场强度公式E = k 可知，场强沿BC方向逐渐减小，故D r2正确故选D类型二：电荷守恒定律例2 A、B、C为完全相同的金属小球，A、B带电量分别为Q和Q2，均为正电，C不带电.A、B相互接触后再 将
11、C与B接触，则它们的带电情况不正确的是（）Q + QQ + QA. C的电荷量为2 B. B的带电量为% 2厶IC. A的带电量为笙+纟2D. C的带电量为纟孚厶I答案 A解析两个完全相同的小球接触后，二者所带电荷的和平分，由此解答即可.Q +QA、B带电量分别为Q1和Q2,均为正电，A、B相互接触后电荷量平分，贝V： A与B的带电量：Q = Q =七1 Q +QC不带电.A、B相互接触后再将C与B接触，则B与C平分B的带电量，贝9： Q .= -Q =t 2 c ii 2 b 4故 A 错误， BCD 正确.本题选择不正确的，故选： A类型三：库仑定律例3如图所示，两个质量均为m的完全相同的
12、金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝 缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q,那么关 于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是（ ）A. F =Gm2，F =k Q-引l 2库 r2m2Q 2C. F 1 G，F =kQ 引r2库 r 22Q 2B. F i G，F ikQ引r2 库r 22Q2D. F =G ，F i k -引l 2库r 2引 库答案 D解析万有引力定律的使用的条件是质点和质量均匀分布的球，库仑定律的使用的条件是点电荷，根据它们的使 用条件来分析即可万有引力定律的使用的条件是质点和质
13、量均匀分布的球，由于金属球a和b质量分布均匀，所以万有引力定律可以m2直接的应用，所以它们之间的万有引力为F =G引l 2由于两球心间的距离l为球半径的3倍，它们之间的距离并不是很大，且两球壳因电荷间的相互作用使电荷分布不 均匀，所以此时的电荷不能看成是点电荷，由于它们带的是等量异种电荷，由于电荷之间的相互吸引，电荷之间的Q2距离会比1小，所以此时电荷间的库仑力Fk故D正确、ABC错误.库r 2故选：D.【易错精选】1真空中有两个静止的点电荷，它们之间的库仑力为F,若将它们其中之一的带电量增大为原来的2倍，距离减小 为原来的 1/3，它们之间的库仑力变为（ ）A. 6FB. 18FC. 12
14、FD. 36F2. 如图所示，两只固定的橡胶实心球A、B表面均匀带电，两球间的静电力为F.若两球所带电荷量均变为原来的半，则两球间的静电力变为（ ）ABB. 2FOOA. 4FC.F2D.F43. 如图所示，带正电的导体球A固定在绝缘支架上，当带负电的导体球B靠近A时，导体球A （）A. 带的电荷量增加B.带的电荷量减少C.受到的库仑力增大D.受到的库仑减小【本节训练】训练【1】绝缘细线上端固定，下端悬挂一小球N，由绝缘支架支撑着一小球M，当M靠近N时，N偏离竖直方向，如图.下 列关于M、N带电情况表述正确的是（）CM、N 都带负电训练【2】DM、N 带异种电荷在“研究电荷间作用力大小影响因素”的实验中，将一带电轻质小球挂在铁架台上，小球静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示现增大小球的电荷量后仍挂在原处，丝线与竖直方向的夹角将（ ）B.减小D.先减小再增大训练【3】两个相同的带电金属小球，带电量分别为+5q和-7q，球半径远小于两球心的距离L,它们相互接触后再放回原C. k36q2LD.位置，则静电力为（)k35q2A. kL2B. k12q2L2训练【4】两个分别用长为1的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体a和b，带有同种等量电荷（可视为点电荷）.由于静电斥力，它们之间的距离为1,如图所示.已知每个球的质量均为m,重力加速度为g,静电力常量为匕则（A
