库仑定律专题(2.04M)(ok)

基础知识：一个物体另一个物体物体的一部分物体另一部分电子转移电子转移三种起电电荷自然界中只存在两种电荷.同斥异吸.电荷量Q:电荷的多少.任何一个带电体所带的电量都是1.6×10－19C的整数倍。使物体带电的方法及实质:a.摩擦起电c.感应起电b.接触起电系统的电荷总量保持不变电荷守恒定律库仑定律真空中两个点电荷间的静电力(库仑力)-----性质力大小:221rQQkFQ1Q2带电量的绝对值.方向：在两点电荷的连线上，同种相斥、异种相吸.电荷间的相互作用力为一对作用力和反作用力，遵循牛顿第三定律.它们等大、反向、共线,这跟两个点电荷所带电量是否相等无关.三要素合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度.作用点:分别作用在两个点电荷上.力的共性专题一理解元电荷的基本概念所有带电体的电荷量或者等于元电荷，或者是元电荷的整数倍．e＝1.6×10－19C．1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是A．元电荷就是电子B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C．元电荷就是质子D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍答案：BD元电荷是自然界中最小的带电量,可以把e做为物体带电量的单位.元电荷并不是某一种带电粒子.专题二会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题两个完全相同的金属小球接触时的电量分配规律:原带异种电荷的先中和,后平分;原带同种电荷的总电量平分.”然后利用库仑定律求解.注意绝缘体带电球是不能中和的.1.甲球带有4.8×10－16C的正电荷，乙球带有3.2×10－16C的负电荷，放在真空中相距为10cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10cm．(1)试求两球之间的库仑力，并说明是引力还是斥力(2)将两个导体球相互接触再放回原处，其作用力多大？是斥力还是引力？答案：(1)1.4×10－19N,引力.（2）无法确定,斥力.真理是相对的.一定要注意物理规律的适用条件.2.有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电量-Q，C不带电，将A、B固定，相距r，然后让C球反复与A、B球多次接触，最后移去C球，试问A、B两球间的相互作用力变为原来的多少倍?答案:4/7C球反复与A、B球接触,最后三个球带相同的电量,其电量为'7()23QQQQA、B球原先相互作用力大小为A、B球最后相互作用力大小为212122277QQQQQFkkkrrr''2122222224QQQQQFkkkrrr即2147FF关键词语:反复多次接触.表示A、B原来所带电量的代数和最终被A、B、C三个相同的金属球平分.专题三.掌握库仑定律的变异解题方法库仑定律只适用于点电荷这一理想模型.有时可根据需要将研究对象进行分割或填补,从而使非理想模型转化为理想模型,使非对称体转化为对称体,达到简化结构、顺利解题的目的.1．半径为R的两个相同的金属球放在绝缘桌面上,两球都带等量同种电荷量Q,两球心相距为3R,两金属球间的作用力为F,则:A.B.C.D.无法判断2219RQQkF2219RQQkF2219RQQkF答案:B注意库仑定律的适用条件.真理是相对的.两球带同(异)种电荷时,由于电荷的相互作用,使两球电荷中心距离大(小)于两球心距离.2．一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为＋Q的电荷，另一电量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零，现在球壳上挖去半径为r(r«R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为____(已知静电力恒量k)，方向____.答案:由球心指向小孔中心424RkqQr利用对称性和填补法,将小圆孔带的电荷看成点电荷,它所带电量为πr2Q/4πR2,它对球心处点电荷q的作用力与剩下部分对点电荷q的作用力等大、反向、共线.关键词填补对称等效替换整体法:整个球壳上的电荷对球心处点电荷的静电力为零;隔离法:挖去部分和剩下部分对球心处点电荷静电力二力平衡.专题四带电体（可视为点电荷）在点电荷电场中的平衡问题.明确这里所说的平衡是指带电体的加速度为零的静止或匀速直线运动状态,仍属共点力的平衡问题，仍按平衡条件求解,即合力为零.首先选择研究对象,注意整体法和隔离法相结合；对研究对象受力分析时加上库仑力,库仑力遵循库仑定律；按平衡条件求解.二力平衡用六字方针“等大、反向、共线”三个非共线力的平衡一般用平衡条件的推论求解,四个及四个以上非共线力的平衡一般用正交分解法求解.基本思想是“电学搭台,力学唱戏”θABTmgFθ1．如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置.若固定的带正电的小球A电量为Q，B球的质量为m，带电量为q，θ＝30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少?答案：mgkQq302tan30Qqkmgr模型化归利用共点力平衡条件的推论求解三个共点力的平衡问题.对研究对象认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学题的基础.基本方程表述要规范.构建和谐社会.k值不能代入.θABTmgFθ2．如图所示，用长为L的细线吊着质量为m的带正电荷q的小球，悬于O点，并在O点正下方L处放置一个带正电荷Q的小球，平衡时，细线偏转一个角度，此时细线上的张力为F,(1)若使电荷量q加倍，重新稳定后，丝线偏转更大的角度，细线上张力变为F′,则：A.F＝F′＝mgB.F＞F′C.F′＜FD.F≠mg(2)若由于漏电两个带电小球的电量逐渐减少,在电荷漏完以前,细线上张力变为F′，则：LqQOmgT答案：(1)A(2)A模型化归利用矢量Δ与几何Δ相似求解三个共点力的平衡问题.F对研究对象认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学题的基础.答案:0.1m3.如图所示，在两根固定的绝缘光滑的细杆上，穿有能自由滑动的金属小球，两球质量均为9kg，电量都是-2×10－5C，求当小球处于平衡状态时，它们离开地面的高度（细杆与竖直方向成45°）mgNF45°对研究对象认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学题的基础.模型化归利用共点力平衡条件的推论求解三个共点力的平衡问题.22Qkmgr⑴2rh⑵4.两条长都为L的细线下悬挂质量为m1、m2的带同种电荷的小球，处于平衡态时，两线与竖直方向的夹角分别为α、β.讨论当m取不同值时，α、β角的关系.αβm1gm2gT1T2FF’αβθ1θ211sinsinmgF'22sinsinmgF1221sinsinmm当m1m2时,αβ当m1=m2时,α=β当m1m2时,αβ作图要规范观察要细致思路要清晰列式要标准5.如图所示，两个小球质量分别为m1、m2，电量分别为q1、q2，用丝线悬挂于同一点.静止后它们恰好位于同一水平面上，细线与竖直方向间的夹角分别为α、β，且αβ，由此可知：A.m1=m2，q1q2，q1/q2=sinβ/sinα.B.m1=m2，q1q2，q1/q2=sinα/sinβ.C.q1q2，m1/m2=tgα/tgβ.D.q1、q2不一定相等，m1/m2=tanβ/tanα.αβ答案:DT2m2gF'βFT1m1gα'122qqFFkr1tanFmg'2tanFmg1221tankqqmgr1222tankqqmgr12tantanmm作图要规范观察要细致思路要清晰列式要标准⑵AB段细线的张力.⑶BC段细线的张力.6.三个可视为质点的金属小球A、B、C，质量都是m，带电量都是+q.连接小球的绝缘细线长度都是L，静电力恒量为k，重力加速度为g，求：⑴OA段细线所受的拉力.ABCLLO⑴以A、B、C为研究对象:⑶以C为研究对象:⑵以B、C为研究对象:2222225(2)4BCqqkqTmgkkmgLLL222222522(2)4ABqqkqTmgkkmgLLL3OATmg若研究对象由多个物体组成.如果不涉及系统内物体间的相互作用力,应该用整体法;如果涉及系统内物体间的相互作用力,应该用隔离法.在同一个题目中,往往是先整体,后隔离.隔离法的本质是把系统内物体之间的内力转化为外力.专题五三个自由点电荷系统的平衡问题.三个自由电荷都处于静电平衡状态的条件是:三个自由电荷在同一直线上,位于中间的电荷带电量最小,与两侧电荷异号,并靠近两侧电荷中带电量较小的那一个.概括成口诀即为“三点共线,两同夹异,两大夹小,近小远大”.1．有两个带电小球，电量分别为＋Q和－9Q，固定在真空中相距0.4m处.如果引进第三个带电小球，使第三个小球处于平衡状态，第三个小球带的是哪种电荷？应放在什么地方？电量是Q的几倍？第三个带电小球应放在+Q和-9Q连线上+Q的外侧,距+Q为0.2m.正负电荷均可,电量大小都行.229()QqQqkkxdx0.22dxm设q是正电荷:设q是负电荷:FAC和FBC反向,上面方程仍然成立,结果不变.不管第三个小球带正电还是负电,只能放在AB连线上A的外侧(1号区),才可能处于平衡状态.FBCFAC+qC+Q-9QABdx2．有两个带电小球，电量分别为＋Q和＋9Q，在真空中相距0.4m.如果引进第三个带电小球，正好使三个小球都处于平衡状态，第三个小球带的是哪种电荷？应放在什么地方？电量是Q的几倍？答案：第三个小球带负电,应放在＋Q和＋9Q的连线上，且距＋Q0.1m处,，电量为Q的倍169+Q+9QABd-qCFACFBCFBAFCAFABFCBA2229QQqkkdx⑴C229()QqQqkkxdx⑵由(2)解出x=d/4=0.1m代入(1)解出q=9Q/16x专题六库仑定律与牛顿运动定律及动量守恒定律的综合应用库仑力作用于带电体，同样产生加速度，物体的运动状态发生改变，由此而引出的动力学问题，使其应用范围扩展到与牛顿运动定律及动量能量等问题相结合的领域.1.质量分别为m和2m的两个点电荷A、B，放在光滑绝缘的水平面上，相距为d.它们由静止开始运动，刚开始时，A的加速度为a，经过一段时间后，B的加速度增大为a，这时两个电荷间距离是多少？(不考虑电荷间的罗仑兹力)AB'22dd初状态:Aaa2Baa末状态:Baa2Aaa根据牛顿第二定律Fam根据库仑定律122QQFkr牛顿第二定律的瞬时性.静电力具有力的共性.力的作用效果是产生加速度或者使物体发生形变.电学搭台,力学唱戏.2.一根放在水平面上内部光滑的绝缘玻璃管，管内有两个完全一样的弹性金属小球A和B.如图所示，带电量分别为Q和－5Q，两球从图中位置由静止释放，当两球再次同时经过图中位置时，A球的瞬时加速度为释放时的多少倍？ABQ－5Q答案:4/5解:初状态:末状态:两球带异种电荷,接触时电量先中和,后平分.各带-2Q2125FQakmrm①2224FQakmrm②2145aa因此牛顿第二定律的瞬时性.静电力具有力的共性.力的作用效果是产生加速度或者使物体发生形变.两个完全相同的金属小球接触时的电量分配规律.3.在足够大的光滑绝缘水平面上，有两个带正电的小球A、B相距L，如图所示.若A球的电量为B球的3倍，B球的质量为A球的3倍，两小球由静止开始在电场力的作用下运动，两个小球可以看成是点电荷.当它们相距2L时，求：⑴加速度大小之比.⑵速率之比.⑶动能之比.(不考虑电荷间的罗仑兹力)++AB答案:3，3，3214ABQQFakmLmm3ABBAamam⑴⑵0BAABmvmv3ABBAvmvm⑶22212()312AAkAABBkBBAABBmvEmmmEmmmmv电学搭台,力学唱戏.物体间相互作用问题除了牛顿第三定律就是动量守恒定律.别无选择.4.电子绕核的运动可以等效为一环形电流.设氢原子模型中,电子绕原子核以半径为r做匀速圆周运动，已知电子的质量为m,电子的电量为e,静电力恒量为k,则其等效电流为多大？解:匀速圆周运动的基本规律是合外力提供向心力22224ekmrrT⑴根据电流强度的定义式,其等效电流(平均电流)为eIT⑵联立以上两式解出22ekIrmr电子和质子之间的静电力是其万有