1-2(打印)库仑定律知识点

1/51-2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=9×109。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A．3F/8B．F/6C．8F/3D．2F/36．“由F＝kq1q2r2可得：当两个电荷之间的距离r→0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F＝kq1q2r2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r→0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．3/5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r2，则两球间库仑力的大小为()A.112FB.34FC.43FD．12F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θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°，则q2/q1为()A．2B．3C．23D．33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=4.0×10－12C，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。Q1对Q2的作用力：212212112rQkrQQkF图1Q3对Q2的作用力：222222332rQkrQQkF∴)11(222123212rrkQFFF代入数据得：NF11101.1，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=16×10－12C，QB=4.0×10－12C，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？【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∵BCACFF①∴232231)(xLQQkxQQk②∴2221)(xLQxQ③∴4(L－x)2=x2④∴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，①AB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；②在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。③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图2图35/5对C：232231)3.0(xQQkxQQk∴x=0.2m对B：223221)(xLQQkLQQk∴CQ12310916，为负电荷。【拓展】若A、B为异种电荷呢？【解析】（1）电荷C放在B的右侧，且距B0.3m处，电量的大小及正负无要求；（2）电荷C放在B的右侧，且距B0.3m处，C为正电荷，CQ1231016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】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4×10-8C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。mgmgtgF45①代入数据解得：NF3102由①式可知：BAqkrmgq2②代入数据解得：CqA9105③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2×10-3N。小球A与小球B相互吸引，B带正电，小球A带负电，所以：qA=－0.5×10－8C【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=-5×10－9C中的负号在答案中不是可缺少的内容，必须重视。图4图5