2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第2节 库仑定律课件 新人教版选修3-1

第2节库仑定律固知识、要点梳理1．实验现象(1)带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向θ角．(2)在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度θ越1___，离带电体越远，角度θ越2___．大小(3)在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度θ越3___，电荷量越小，角度θ越4___．2．实验结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：5______、6______．电荷间的相互作用力随带电体间距离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大．大小距离电量1．如图所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定()A．两球都带正电B．两球都带负电C．大球受到的静电力大于小球受到的静电力D．两球受到的静电力大小相等解析：选D两个带电体之间存在着排斥力，故两球带同号电荷，可能都带正电，也可能都带负电，A、B错误；静电力遵循牛顿第三定律，两球受到的静电力大小相等，方向相反，C错误，D正确．2．用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素．如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小．这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来．若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示．物体和小球之间的作用力大小用F表示．则以下对该实验现象的判断正确的是()A．保持Q、q不变，增大d，则θ变大，说明F与d有关B．保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比C．保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关D．保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q与正比解析：选C保持Q、q不变，增大d，库仑力变小，则θ变小，减小d，库仑力变大，则θ变大，只能说明F与d有关，A、B错误；保持Q、d不变，减小q，则库仑力变小，θ变小，说明F与q有关，C正确；保持q、d不变，减小Q，则库仑力变小，θ变小，只能说明F与Q有关，D错误．1．点电荷(1)定义：只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个7____________，实际上是8________的．理想化模型不存在(2)特点：实际带电体能否看成点电荷决定于自身的大小和形状与带电体间的距离的比较，与带电体的9______、所带电荷量的10______、11______无关．任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．大小多少电性2．库仑定律(1)内容：真空中两个静止12________之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成13______，跟它们的距离r的14______成反比，作用力的方向沿着15______________．(2)公式：F＝16__________，其中静电力常量k＝17_________________.(3)适用范围：18______、19______、20________．点电荷正比平方它们的连线上kQ1Q2r29.0×109N·m2/C2真空静止点电荷3．库仑实验(1)实验装置图(2)实验步骤①改变A和C之间的距离，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系．②改变A和C的带电量，记录每次扭丝扭转的角度，便可找出力F与带电量q之间的关系．(3)实验结论①力F与距离r的二次方成21______，F∝22_______.②力F与电荷量q1和q2的乘积成23______，F∝24_______.反比1r2正比q1q21．(多选)关于点电荷的说法正确的是()A．体积很小的带电体一定能看成是点电荷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和形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成是点电荷D．一切带电体都有可能看成是点电荷解析：选CD一个带电体能否看做点电荷不是以其大小、形状而定，而是看它的大小、形状对它们之间的作用力而言是否可以忽略．若可以忽略，就可以看做点电荷，否则就不能看做是点电荷．一切带电体都有可能看成是点电荷，A、B错，C、D正确．2．三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为q，球2的带电荷量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时球1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知()A．n＝3B．n＝4C．n＝5D．n＝6解析：选D根据库仑定律，球3未与球1、球2接触前，球1、2间的静电力F＝knq2r2.三个金属小球相同，接触后电荷量均分，球3与球2接触后，球2和球3的带电荷量q2＝q3＝nq2；球3再与球1接触后，球1的带电荷量q1＝q＋nq22＝n＋2q4.此时球1、2间的作用力F′＝knq2·n＋2q4r2＝knn＋2q28r2.由题意知F′＝F，即n＝nn＋28，解得n＝6，故选项D正确．3.如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，壳层的厚度和质量分布均匀，将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为l，为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，两球电量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为()A．F引＝Gm2l2，F库＝kQ2l2B．F引≠Gm2l2，F库≠kQ2l2C．F引≠Gm2l2，F库＝kQ2l2D．F引＝Gm2l2，F库≠kQ2l2解析：选D万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有半径的3倍，但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点．因此，可以应用万有引力定律．对于a、b两带电球壳，由于两球心间的距离l只有半径的3倍，不能看成点电荷，不满足库仑定律的适用条件，故D正确．1．库仑力的叠加问题(1)叠加原理：矢量运算法则——平行四边形定则．(2)特点①电荷间的相互作用力——库仑力符合力的25______作用原理，当一个电荷受到几个电荷的作用力时，它与任意一个电荷的作用力都遵循26__________．独立库仑定律②两个点电荷之间的作用力27______因第三个点电荷的存在而改变．③两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独对这个点电荷的作用力的28________．不会矢量和2．三个点电荷的平衡问题三个自由点电荷处于平衡状态满足以下规律：(1)两同夹异：两边的点电荷电性29______，中间的点电荷电性与两边的30______．(2)两大夹小：两边的点电荷所带电荷量比中间的点电荷所带电荷量31___．相同相反大(3)近小远大：中间的点电荷离两边上电荷量小的点电荷32___．(4)三点共线：三个点电荷分布在33__________上．近一条直线1．如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个点电荷的库仑力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为()A．一定是正电荷B．一定是负电荷C．可能是正电荷，也可能是负电荷D．无法判断解析：选B因A、B都带正电荷，所以表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电荷还是负电荷，C对A的作用力方向都一定在AC连线上，由平行四边形定则知，要使A所受合力如题图所示，A和C之间必为引力，所以C带负电荷，故选项B正确．2．如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是()A．a对b的静电力可能是斥力B．a对c的静电力一定是斥力C．a的电量可能比b少D．a的电量一定比c多解析：选B根据电场力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹一异”，因此a对b的静电力一定是引力，a对c的静电力一定是斥力，故A错误，B正确；同时根据库仑定律来确定电场力的大小，并由平衡条件来确定各自电量的大小，因此在大小上一定为“两大夹一小”，则a的电量一定比b多，而a的电量与c的电量无法确定，故C、D错误．3.如图所示，在一条直线上放有A、B两个点电荷．A、B相距L，A带4Q的电荷，B带－Q的电荷．在AB连线上引入第三个点电荷C，使A、B、C都处于平衡状态．求点电荷C所带的电性、大小和所处的位置．解析：三个电荷均平衡，则电性应满足两同夹异，电荷C受力平衡，且电荷A的电荷量较大，则电荷C离电荷B较近，应在电荷B的右侧，带正电．设C的带电量为QC，与电荷B的距离为x，则电荷B平衡：kQ·QCx2＝kQ·4QL2电荷C平衡：kQC·4Qx＋L2＝kQ·QCx2解得x＝L，QC＝4Q.答案：带正电电荷量为4Q在B右侧L处