《库伦定律》备课资料

《库伦定律》备课资料【基本内容】一、电荷1．两种电荷：自然界存在着两种电荷，它们分别为正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。2．电荷的相互作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。3．电荷量：电荷量是指电荷的多少，一般用Q（或q）表示。单位是库仑,简称“库”，单位符号是“C”。电子所带电荷量e=×10－19C。实验表明：所有带电体的电荷量等于e或是e的整数倍，因此这个最小的电荷量e称为元电荷。电子的电荷量e与电子质量me之比称为比荷。4．点电荷：若带电体的大小可忽略不计，这样的带电体可以看成是一个带电的点，叫点电荷。点电荷是理想模型，实际不存在。二、物体带电5．起电：使物体带电叫做起电，起电过程的实质是电荷发生转移。6．物体带电的三种方式：（1）摩擦起电；（2）感应起电；（3）接触起电。三、电荷守恒定律7．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量不变。8．电荷的中和与分配：两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正负电荷的中和，然后再进行电荷的分配。若不受外界影响，两个外形完全相同的导体接触后再分开时，各带净电荷量的一半。四、库仑定律9．内容：真空中两个点电荷间的相互作用力，跟它们的乘积成正比，跟它们的间距成反比，作用力的方向在它们的连线上。10．表达式：式中k为静电常量，它是由实验决定的，在国际单位制中k=9×109N·m2／C2。k的物理意义：两个电荷量是1C的点电荷在相距1m时，它们的相互作用力是9×109N。11．适用：库仑定律适用于真空中的点电荷。对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律。【典例分析】例1．A、B、C是三个完全相同的且带有绝缘柄的金属球，已知其中一个球带电。如果让球A先后与球B、C接触，再将A、C球放在距离为R的两个位置上，测得A、C球之间的库仑力为F。之后设法让三个球恢复初始状态，让C球先后与B、A接触，再将A、C球放在距离为R的位置上，测得A、C球之间的库仑力为F/4，由此可判定，则原先带电的那个球是（）A．A球B．B球C．C球D．不好确定〖解析〗从前后两次A、C球所受库仑力大小，可以判定：第一次A、C两球所带的电荷量较多。唯一选择是：A、B球原先不带电。第一次当A先与B相碰，A不带电荷，再与带电小球C接触，各为C球的1/2电荷量。当第二次带电小球C先与B相碰，C球剩有1/2的电荷量，再与A球接触，则A、C两球各带1/4球的电荷量，显然，根据库仑定律，第二次A、C两球间的库仑力为第一次的1/4。应选C。例2．如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1和q2之间的距离为l1，q2和q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。(1)如q2为正电荷，则q1为_____电荷,q3为______电荷(2)q1、q2、q3三者电量大小之比_______∶_______∶_______。〖解析〗（1）对q2，只要q1、q3带同种电荷就可能使其处于平衡状态，而对q1、q3，若都带正电荷，各自均受到另外两个电荷的斥力，而不能保持平衡。只有同带负电荷，q2对其为引力，另外一电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡。故q1、q3同为负电荷。（2）对q2研究：对q1研究：可得：q1∶q2∶q3=∶1∶例3．如图所示，一半径为R的绝缘球壳上均匀带有+Q的电荷，另一电量为+q的电荷放在球心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的力的大小为___________(已知静电力恒量k)，方向____________。〖解析〗根据球壳完整时，由对称性得球心上的点电荷受力为零，可知挖去的小孔和剩下的部分对点电荷产生的力大小相等，方向相反。故计算剩下部分对点电荷产生的力，只要求出挖去的小圆孔对点电荷产生的力即可。由于r＜＜R，故小圆孔可以看作点电荷，这样才可由库仑定律计算。由库仑定律有,其中Q′＝，得出,方向指向小孔。【知识检测】1．下列说法正确的是（）A.元电荷是质子B.元电荷是电子C.元电荷是带电物体电荷量的最小值D.物体带电的电荷量是元电荷电量的整数倍2．如图9－1－6所示，两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2，带电量分别为q1、q2。静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ，且恰好处于同一水平面上，则（）A.若q1=q2,则θ1=θ2B.若q1＜q2,则θ1＞θ2C.若m1=m2,则θ1=θ2D,若m1＜m2,则θ1＞θ2图9－1－63．两个半径相等体积不能忽略的金属球相距L，它们带有同种等量电荷时，相互间的库仑力为F1，若保持它们间的距离不变，使它们带上与前次等量的、但异种电荷时，相互间的库仑力为F2，则两力大小（）A．F1=F2 B.．F1＜F2 C．F1＞F2 D．无法判断4．为了防止静电的危害，应尽快把静电导走.下列措施中为了防止静电危害的是（）A.油罐车后面装一条拖地铁链 B.电工钳柄上套有一绝缘胶套C.飞机轮上搭地线 D.印染车间里保持适当的湿度5．下列对物体带电现象的的说法正确的是（）A．带电物体一定具有多余的电子B．摩擦起电能使不带电的物体产生电荷C．物体所带电量可能小于eD．电中和是等量异种电荷完全抵消而消失的现象6．如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A带电量QA=10q，B带电量QB=q，若小球C上加一个水平向右的恒力，欲使A、B、C始终保持r的间距运动，求：（1）C球的电性和电量QC；（2