物理选修3-1静电场知识点详解及习题辅导1(很细)

第一章电场第一节认识静电知识点一：静电的产生1.两种电荷及电荷间的相互作用（1）在初中的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷，叫做正电荷与负电荷。正电：用丝绸摩擦有机玻璃棒后，毛皮带的电荷负电：用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带的电荷，（2）同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大2.起点方式及其本质（1）摩擦起电：当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈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，这就是摩擦起电。（2）感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。（3）接触起电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导体带上电荷的方式，叫做接触起电。接触起电实质是电荷在两个导体上的重新分布。两个完全相同的导体互相接触分开后，平分净电荷。3.物体带电的本质（1）原子的核式结构及带电的微观解释原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。（2）带电电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电荷的转移．知识点二：电荷守恒定律（重点）1.电荷量电荷量：电荷的多少叫电荷量，电电荷量的单位是库仑。注意：电荷有正负之分，那么电荷量就有正值负值之分2.元电荷（1）最小的电荷量叫做“元电荷”，，其值Ce101960.1（2）理解：A、电荷量不能连续变化，因为最小电荷量为Ce101960.1B、任何带电体的电荷量都是电子电荷量的整数倍。因此，很多同学会以为电子就是元电荷，或者与电子带异种同量电荷的质子是元电荷。这种看法是错误的，元电荷是自然界中已知的电荷量最小的单元，其值Ce101960.1，与质子、电子电荷量相等。需明确元电荷指的是最小电荷量而非实物。（易错点）3.内容电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。在转移过程中，电荷的总量保持不变，这就是电荷守恒定律。理解时，可与能量相对比：能量可以转化或转移，其总量不变：电荷只能转移，总量也保持不变。4.理解（1）是自然界中最基本的守恒定律之一（2）两个物体之间或物体的两个部分之间能转移的是电荷易错点：电荷的中和是正负电荷相互抵消，使得静电荷减少或者为零，但正负电荷存在，不是消灭，电荷的中和是“净电荷”的减少。我们通常讲一个物体带多少电，实质上是带多少净电，只是习惯上将“净”省去5.用电荷守恒定律解释三种起点方式习题考点一：概念的理解1、关于元电荷的理解，下列说法中正确的是（）A、元电荷就是电子B、元电荷表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量C、元电荷就是质子D、物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________，16C电量等于________元电荷．考点二：电荷间的相互作用2、将两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两小球相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（）A、A和B原来带有等量异种电荷B、A和B原来带有同种电荷C、A和B原来带有不等量异种电荷D、A和B原来只有一个带电3、一带负电的绝缘小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上几乎不存在静电荷，这说明（）A、该现象是由电子的转移引起，仍然遵循电荷守恒定律B、在此现象中，电荷不守恒C、小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D、小球上原有的负电荷逐渐消失了4、有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则（）A．B、C球均带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电D．B、C球都不带电MN考点三：静电感应现象10．一验电器原来带正电，当一个金属球A靠近验电器上的金属球时，验电器中的金箔张角减小，则说明()A．金属球A可能不带电B．金属球可能带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A一定带负电11．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，若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是()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．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D．两端的验电箔都不张开，且左端带正电，右端带负电12．绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一金属球b，开始时a．b都不带电，如图所示，现使b带电，则()A．ab之间不发生相互作用B．b将吸引a，吸在一起不分开C．b立即把a排斥开D．b先吸引a，接触后又把a排斥开考点四：电荷守恒定律及其应用1．关于电荷守恒定律，下列叙述中不．正确的是()A．一个物体所带的电量总是守恒的B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的C．在一定的条件下，一个系统内的等量的正负电荷即使同时消失，但是这并不违背电荷守恒定律D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换2．真空中有两个大小相同的带电金属球A和B，带电量分别为-q和2q。现有一个不带电的金属球C，大小与A和B相同，当C跟依次跟A和B接触一次后拿开，则此时A和B的带电量分别为多少？ba第二节探究静电力知识点一：点电荷1.点电荷：点电荷是指这样的带电体，它本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多。这样，在研究它与其他带电体的互相作用时，可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。2.对点电荷的理解（1）点电荷有电荷量、质量，没有大小、形状的理想化模型，即带电的质点点电荷是一种理想化的物理模型，和力学中的质点模型一样，是一种科学的抽象。（2）真正的点电荷是不存在的，但是，如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量与该球相同的点电荷。（3）学科网（3）一个带电体是否看作点电荷，是相对具体问题而言的，不能单凭其大小和形状来判断例如：一个电子和一个半径为10cm的带电圆盘的比较（4）注意区分电荷量、元电荷和点电荷的关系知识点二：库仑定律（重点）1、实验：如图2，先把表面光滑洁净的绝缘导体放在A处，然后把铝箔包好的草球系在丝线下，分别用丝绸摩擦过的玻璃棒给导体和草球带上正电，把草球先后挂在P1、P2、P3的位置，带电小球受到A的作用力的大小可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。观察实验发现带电小球在P1、P2、P3各点受到的A的作用力依次减小；再增大丝线下端带电小球的电量，观察实验发现，在同一位置小球受到的A的作用力增大了。学科网总结：电荷之间存在着相互作用力，力的大小与电量的大小、电荷间距离的大小有关，电量越大，距离越近，作用力就越大；反之电量越小，距离越远，作用力就越小。作用力的方向，可用同种电荷相斥，异种电荷相吸的规律确定。学科网2、库仑定律学科网法国物理学家库仑，他用精确实验研究了电荷间的相互作用力，于1785年发现了后来用他的名字命名的库仑定律。学科网真空中两个静止电荷间的相互作用力，跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。学科网221rQQkF3、库仑定律的理解（1）若两个点电荷Q1，Q2静止于真空中，距离为r，如图所示，则Q1受到Q2的作用力F为式中F、Q1、Q2、r诸量单位都已确定，分别为牛（N）、库（C）、库（C）、米（m），由实验可测得k=9．0×109Nm2/C2（2）适用范围：真空中的点电荷。（3）计算题中电荷量均取绝对值，相互作用力的方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸引定性判断方向在两个点电荷的连线上（4）Q1对Q2的作用力F12与Q2对Q1的作用力与F21互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力（5）库仑定律只适用于真空中的两个点电荷的相互作用，但两个相距较远时也可视为点电荷，r应指向两球的球心距离。（6）当多个带电体存在时，每一对带电体间的库仑力仍然遵守库伦定律。此时用力的平行四边形法则求解易错点：库仑定律的应用库仑定律rqqkF221的应用条件有两点：①真空中；②点电荷。应用时特别要注意带电体是否能看成点电荷。有些同学根据公式可能设想，当0r时得出F的结论。从数学角度来分析这是正确的，但从物理角度分析，这个结论是错误的，因为当0r时，两电荷已不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力。考点一：点电荷的理解1.下列带电体一定可以看作点电荷的是()A．体积很小的带电体B．质量很小的带电体C．电荷量很小的带电体D．形状和大小可以忽略不计的带电体2.两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球相距3R时，相互作用的静电力大小为（）A、)3(221RqqkFB、)3(221RqqkFC、)3(221RqqkFD、无法确定··rQ1Q2考点二：库伦定律的简单应用1、两个质量相同的带正电的小球a、b，a球带电量比b球大，放在光滑的水平绝缘板上，相距一定的距离，若同时释放两球，它们的加速度大小为（）A、a大B、b大C、一样大D、无法比较2、有两个半径为r的金属球，相距为L，带电量分别为Q1、Q2，如图所示，满足条件Lr，则它们之间的静电力是（）A、)2(21rLkQQB、)2(221rLQQkC、LQQk221D、rQQk2213、对于库仑定律，下面说法正确的是（）A、计算真空中两个点电荷间的相互作用力，可以使用公式rqqkF221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，两个点电荷所受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，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4．关于库仑定律的公式221rQQkF，下列说法中正确的是()A．当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时，它们之间的静电力F→0B．当真空中的两个点电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞C．当两个点电荷之间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了D．当两个点电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了5.（09年江苏物理）1．两个分别带有电荷量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2r，则两球间库仑力的大小为A．112FB．34FC．43FD．12FL考点三：库仑力作用下的平衡问题1、质量均为m的三个带电小球A、B、C从左向右依次放置在光滑的绝缘水平面上，彼此间隔的距离为L，A球带电量为qQA10，B球带电荷量为qQB，若C球上加一个水平向右的恒力F如图所示，要使A、B、C三球能始终保持L（L远大于小球的半径）的间距运动。求F的大小和C球的带电荷量。考点四：库伦定律与力学知识的综合问题6、如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为0.1g，分别用10cm长的绝缘细线悬挂于天花板的一点，当平衡时B球偏离竖直方向600，A球竖直悬挂且与墙壁接触。（天花板与墙壁绝缘）求：（1）每个小球的带电量。（2）墙壁受到的压力。（3）每条细线的拉力。8、如图所示，电荷q1固定于半径为R的半圆光滑道的圆心处，将一带正电的电荷量为q2、质量为m的小球，从轨道的A处无初速度释放，求：（视q1、q2均为点电荷）（1）小球运动到B点时的速度大小;(2)小球运动到B点时，小球对轨道的压力为多大？LLABCABRAq2q1B