人教版选修31 第一章 第2课时 库仑定律 学案.doc

1. 库仑定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，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。电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。学、 适用范围：真空中 静止的 点电荷点电荷：当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的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷。特点：a.点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。b. 一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定。2. 库伦实验用库仑扭秤做实验时，改变两个球之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可以找到力f与距r的关系：力f与距离r的二次方成反比，即 。电荷间的作用力与电荷量的关系：力f与电荷量q1和q2的乘积成正比，即 ，库伦定律的表达式 。式中k叫做静电力常量，k=9.0109nm2/c2 。注意：使用库伦定律表达式计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。静电力与万有引力的比较： 相同点：公式形式相同，应用时都有条件，都是不接触力，且与距离的二次方成反比。 不同点：万有引力只是相互吸引，而静电力可以是引力，也可以是斥力。 在求静电力时，万有引力可以忽略。两个半径为r的金属球如图所示放置。若两球带有等量异种电荷q时，两球间相互作用力大小为f，则（ ）a. b. c. d.无法判断如图，半径相同的两个金属球a、b带有相等的电荷量(可视为点电荷)，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是f。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与a、b两球接触后移开.这时，a、b两球之间的相互作用力的大小是( )a. b.c.d.解题本题首先要应用接触起电的规律得出c分别于a、b接触后，a、b所带的电量，再根据库伦定律求解。值得注意的是形状相同的两个小球相互接触，电荷量均分；若两个相同的金属小球所带电荷量分别为q1、q2，第三个不带电小球与它们分别无限次接触后，三个小球要平分总电荷量，即 。 答案：a解析：假设a带电量为q，b带电量为q，两球之间的相互吸引力的大小是 ;第三个不带电的金属小球c与a接触后，a和c的电量都为 ，c与b接触时先中和再平分，则c、b分开后电量均为 ，这时，a、b两球之间的相互作用力的大小，由于带异种电荷，则出现相互吸引，故a正确，bcd错误;故选a。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的带电量为q，球2的带电量为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如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷q1、q、q2，其中q恰好静止不动，q1、q2围绕q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知q1、q2分别与q相距r1、r2，不计点电荷间的万有引力，下列说法正确的是()a. q1、q2的电荷量之比为 b. q1、q2的电荷量之比为c. q1、q2的质量之比为d. q1、q2的质量之比为解答本题的关键是知道库仑力提供向心力，灵活应用库仑定律。学 / 答案：bd解析：ab：点电荷q恰好静止不动，对q受力分析，根据库仑定律，则有： ，所以q1、如图所示，两个分别用长l5 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同金属小球（可视为点电荷），带有等量同种电荷，由于静电力为斥力，它们之间的距离r6 cm。已测得每个金属小球的质量m1.2103 kg，试求它们之间的库仑力大小及每个金属小球所带的电荷量。（g取10 m/s2，k9.0109 nm2 / c2）对球受力分析，根据共点力平衡条件，从而求出库仑力大小；依据库仑定律表达式，即可求出电荷量。解析：带电金属小球在重力、静电力和线的拉力作用下，处于平衡状态，它的受力如图所示：1下列关于点电荷的说法正确的是（ ）a点电荷一定是电荷量很小的电荷b点电荷是一种理想化的模型，实际不存在c只有体积很小的带电体，才能作为点电荷d两均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷2人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h处，恰好处于悬浮状态。现设 学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处无初速度释放，则此带电粉尘将（ ）a向星球地心方向下落b飞向太空c仍在那里悬浮d沿星球自转的线速度方向飞出3. 由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为 ，式中k为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为( )a.kga2m3b.kga2m3s4c.kgm2c2d.nm2a24两个完全相同的金属小球，分别带有+3q和q的电荷量，当它们相距r时，它们之间的库仑力是f。若把它们接触后分开，再置于相距的两点，则它们的库仑力的大小将变为（ ）a b3fc4f d9f5 a、b两个点电荷间的距离保持恒定，当其他一些电荷被移近时，a、b间的库仑力将（ ）a变大 b变小c不变 d都有可能6如图所示，把一个带电小球a固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球b。现给b一个垂直ab方向的速度v0，b球将（ ）a若a、b为异种电荷，b球可能做圆周运动b若a、b为异种电荷，b球一定做加速度、速度均变小的曲线运动c若a、b为同种电荷，b球一定做远离a的变加速曲线运动d若a、b为同种电荷，b球的动能一定会减小 学 / 7如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。两个带有同种电荷的小球a、b分别位于竖直墙面和水平地面上，且处于同一竖直平面内。若用图示方向的水平推力f作用于小球b，则两小球静止于图示位置。如果将小球b向左推动少许，并待两小球重新达到平衡时，与原来相比（ ）a两小球间的距离将增大，推力f将增大b两小球间的距离将增大，推力f将减小c两小球间的距离将减小，推力f将增大d两小球间的距离将减小，推力f将减小8竖直绝缘墙壁上的q处有一固定的小球a，在q的正上方的p点用绝缘丝线悬挂另一小球b，a、b两小球因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成角，如图所示，由于漏电，a、b两小球的电荷量逐渐减少，悬线与竖直方向的夹角逐渐变小，如图所示，则在电荷漏完之前悬线对悬点p的拉力的大小将（ ）a保持不变 b先变小后变大c逐渐变小 d逐渐变大9.如图所示，在光滑绝缘水平面上放置三个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当三个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l。已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为( ).a . b . c . d . 10用等长的绝缘细线把一个质量为1.0 kg的小球a悬挂天花板上m、n两点，a带有q=1.0105 c的正电荷。两线夹角为120，a的正下方0.3 m处放一带等量异种电荷的小球b，b与绝缘支架的总质量为2.0 kg，两线上的拉力大小分别为f1和f2。（k=9109 nm2/c2，取g=10 m/s2）则（ ）a支架对地面的压力大小为30.0 nb两线上的拉力大小f1=f2=20.0 nc将b水平右移，使m、a、b在同一直线上，此时两线上的拉力大小f1=12.5 n，f2=10.0 nd将b移到无穷远处，两线上的拉力大小f1=f2=20.0 n11如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的a点，其带电荷量为q；质量为m、带正电的乙球在水平面上的b点由静止释放，其带电荷量为q；a、b两点间的距离为l0。释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为（k为静电力常数），方向指向甲球的恒力（非电场力）作用，两球均可视为点电荷。求： （1）乙球刚释放时受到的库仑力；（2）乙球在释放瞬间的加速度大小；（3）乙球的速度最大时两球间的距离。参考答案与解析1bd3. b4b解析：根据库仑定律公式得，接触后再分离后所带电荷量各为q，故b正确。5c解析：根据可知，ab间电荷的库仑力与其他电荷是否存在无关，故c正确，abd错误。6ac解析：若两个小球所带电荷为异种电荷，则b受到a的库仑引力的作用，方向指向a。因v0ab，当=m，即v0=时，b球做匀速圆周运动；当v0时，b球将做库仑力、加速度、速度都变小的离心运动；当v0时，b球将做库仑力、加速度、速度逐渐增大的近心运动。若两个小球所带电荷为同种电荷，b受到a的库仑力作用而做远离a的变加速曲线运动，库仑力做正功，b球的动能增加。故ac正确。7b解析：以小球a为研究对象，其受力如图所示，小球a受到小球b对它的斥力f斥和墙壁对它的弹力fn的合力与其重力mg平衡。当将小球b向左推动少许，并待两小球重新达到平衡时，f斥与竖直方向夹角减小，则由图可判断斥力f斥减小，因此两小球间的距离将增大，弹力fn减小；以a、b两小球组成的整体为研究对象，由平衡条件知f=fn，故推力f将减小。故正确答案为b。8a 解析：以小球为研究对象，球受到重力g，a的斥力f1和线的拉力f2三个力作用，如