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第14讲PART14电荷和电场知识总览│考点探究知识总览考点探究考点1电荷及电荷守恒定律(b)1.电荷定义:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,丝绸则带有等量的负电;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,毛皮则带有等量的正电.2.电荷守恒定律内容: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.条目解析考点探究3.元电荷(1)电荷量:表示电荷的多少,其单位是库仑,简称库,用C表示.(2)元电荷:e=1.6×10-19C.所有带电体的电荷量都等于e或者e的整数倍.例1如图14-1所示,一把塑料尺与毛巾摩擦过程中,有大量电子从塑料尺转移到了毛巾上.根据上述信息,若塑料尺和毛巾都与人体没有电荷交换,则下列说法正确的是()A.毛巾呈中性B.毛巾带正电C.塑料尺和毛巾带等量同种电荷D.塑料尺和毛巾带等量异种电荷典型例题考点探究图14-1[答案]D[解析]电子转移到了毛巾上,所以毛巾带负电.根据电荷守恒定律可知,塑料尺和毛巾带等量异种电荷,故D正确,A、B、C错误.考点探究例2金属小球A、B完全相同,A球带电荷量为+16Q,B球带电荷量为-8Q.现将A与B接触后分开,则A、B两球带的电荷量分别为()A.-8Q、+16QB.+8Q、+8QC.+4Q、+4QD.-4Q、-4Q[答案]C[解析]因两球带异种电荷,所以A与B接触后电荷应先中和,然后再平分,即A、B两球带的电荷量都为q==+4Q,选项C正确.考点探究例3如图14-2所示,有一带正电的验电器,当一金属球M靠近验电器的小球N(不接触)时,验电器的金属箔片张角减小,则()图14-2A.金属球一定不带电B.金属球可能带负电C.金属球可能带正电D.金属球一定带负电考点探究[答案]B[解析]验电器的金属箔片之所以张开,是因为它们都带有正电荷,由同种电荷相互排斥引起的,张开角度的大小取决于两个金属箔片带电荷量的多少.如果M球带负电,则靠近验电器的N球时,异种电荷相互吸引,使金属箔片上的正电荷逐渐“上移”,从而使两个金属箔片夹角减小,选项B正确,选项C错误.如果M球不带电,则在靠近N球时,发生静电感应现象,靠近N球的端面出现负的感应电荷,而背向N球的端面出现正的感应电荷,M球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,从而使金属箔片张角减小,选项A、D错误.考点探究[要点总结]对物体带电的理解:(1)使物体带电有三种方式电子转移(2)电荷分配法——接触共有分半两个完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后平分.考点探究考点2库仑定律(c)条目解析1.点电荷:带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时,带电体可看成点电荷.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的大小,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)公式:F=k.静电力常量k=9×109N·m2/C2.考点探究典型例题例4[2019·温州九校期末]关于库仑定律,下列说法正确的是()A.库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是平方反比定律,即F∝B.根据F=k,当两电荷的距离r趋近于零时,静电力将趋于无穷大C.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体D.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量,则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力考点探究[答案]A[解析]库仑定律的表达式为F=k,万有引力定律的表达式为F=G,两表达式相似,都是平方反比定律,故A正确.当两电荷的距离趋近于零时,两带电体已不能看成点电荷了,公式F=k不再适用,所以电场力并不是趋于无穷大,故B错误.库仑定律适用于点电荷,点电荷并不是体积很小的球体,故C错误.两点电荷之间的作用力是相互的,根据牛顿第三定律,无论点电荷q1的电荷量与q2的电荷量大小关系如何,q1对q2的电场力与q2对q1的电场力总是大小相等,故D错误.考点探究变式[2018·浙江4月学考]真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷),分别固定在两处,它们之间的静电力为F.用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触,然后移开球C,此时A、B球间的静电力为()A.B.C.D.[答案]C[解析]设原来A、B带电荷量均为Q,相距为r,根据相同的小球接触后电荷的分配规律可知,C球与A球接触后,A、C带电荷量均为,C球与B球接触后,C、B带电荷量均为,所以A、B间原来的静电力为F=k,后来的静电力为F'=k=F,C正确.考点探究[要点总结]对库仑定律的深入理解:(1)F=k,r指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球体,r为两球心间距.(2)当两个电荷间的距离r→0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大.(3)两个点电荷之间的相互作用力是一对作用力和反作用力,等大、反向.考点探究考点3库仑力作用下平衡问题(c)条目解析库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了电场力.具体步骤如下:考点探究例5[2019·镇海中学模拟]如图14-3所示,带电小球A、B固定在绝缘竖直杆上,带电小球C静止于光滑绝缘水平面上,且对水平面没有压力.已知B、C处于同一水平面上,且两者间距离与A、B间距离相等,A、B带的电荷量的绝对值分别为qA、qB,则比值为()A.1B.C.2D.2典型例题图14-3[答案]D[解析]设A、B间及B、C间的距离均为L,对C进行受力分析,由平衡条件得=sin45°,解得=2,故D正确.考点探究例6如图14-4所示,质量分别是m1和m2、电荷量分别是q1和q2的小球用长度不等的绝缘轻丝线悬挂起来,两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β(αβ),两小球恰在同一水平线上,那么()A.q1一定大于q2B.两球一定带同种电荷C.m1一定小于m2D.质量为m1的小球所受的库仑力一定大于质量为m2的小球所受的库仑力图14-4考点探究[答案]C[解析]两小球间的作用力为库仑引力,故两小球带异种电荷,两小球所受的库仑力大小相等,选项B、D错误;由平衡条件得k=m1gtanα=m2gtanβ,因αβ,则一定有m1m2,选项C正确;由题中条件无法判断q1与q2大小关系,选项A错误.考点探究[要点总结](1)库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题相同,可以将力进行合成与分解.(2)恰当选取研究对象,用“隔离法”或“整体法”进行分析.(3)对研究对象进行受力分析,注意比力学中多了一个库仑力.(4)列平衡方程,注意电荷间的库仑力与电荷间的距离有关.