【全程学习方略】高中物理 1.2静电力 库仑定律课件 鲁科选修31

1.下列哪些物体可以视为点电荷（）A.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B.不论什么情况下，均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时一定能视为点电荷C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D.带电的金属球一定不能视为点电荷【解析】选C.带电体体能否否视为为点电电荷，，要看看它们们本身身的线线度是是否比比它们们之间间的距距离小小得多多，而而不是是看物物体本本身有有多大大，形形状如如何，，也不不是看看它所所带的的电荷荷量多多大.故A、B、D错，C对.2.对于库库仑定定律的的理解解错误误的是是（））A.库仑定定律适适用于于真空空中的的点电电荷B.当半半径径为为r的两两带带电电小小球球相相距距为为r时，，可可用用库库仑仑定定律律计计算算它它们们间间的的静静电电力力C.在干干燥燥空空气气中中的的两两个个点点电电荷荷间间的的静静电电力力可可用用库库仑仑定定律律计计算算D.相互互作作用用的的两两个个点点电电荷荷，，不不论论它它们们的的电电荷荷量量是是否否相相同同，，它它们们各各自自所所受受的的库库仑仑力力大大小小一一定定相相等等【解析析】选B.库仑仑定定律律的的适适用用条条件件是是真真空空中中的的点点电电荷荷，，干干燥燥空空气气中中的的点点电电荷荷也也近近似似适适用用，，故故A、C正确确；；半半径径为为r的两两小小球球距距离离是是r时，，不不能能看看做做点点电电荷荷，，故故库库仑仑定定律律不不适适用用，，B错误误；；两两点点电电荷荷间间的的静静电电力力是是一一对对作作用用力力与与反反作作用用力力，，大大小小一一定定相相等等，，故故D正确确.3.将一一定定量量电电荷荷Q，分分成成电电量量为为q1、q2的两两个个点点电电荷荷，，为使使这这两两个个点点电电荷荷相相距距为为r，它它们们之之间间有有最最大大的的相相互互作用用力力，，则则q1值应应为为（（））B.C.D.【解析析】选A.由库库仑仑定定律律结结合合数数学学知知识识可可知知，，q1、q2的和和一一定定，，相相等等时时乘乘积积最最大大，，故故q1=q2=.4.如图图所所示示，，【解析】】qA对qB的库仑力力F1==5.625××10-5N,方向指向向A.qC对qB的库仑力力F2==1.125××10-4N,方向向指向A.故qB所受库仑仑力的大大小F=F1+F2≈1.7×10-4N.方向向指向A.答案：1.7××10-4N，方向向指向A【典例1】如图所示示，两个个质量均均为m的完全相相同的金金属球壳壳a与b，壳层的的厚度和和质量分分布均匀匀，将它它们分别别固定于于绝缘支支座上，，两球心心间的距距离为l，为球半半径的3倍.若使它们们带上等等量异种种电荷，，两球电电量的绝绝对值均均为Q，那么，，a、b两球之间间的万有有引力F引、库仑力力F库分别为F引=，F库=B.F引≠，，F库≠C.F引≠，，F库=D.F引=，F库≠【思路点拨拨】解答本题题时应把把握以下下两点：：【标准解答答】选D.万有引力力定律适适用于两两个可看看成质点点的物体体，虽然然两球心心间的距距离l只有半径的3倍，但由于壳壳层的厚度和和质量分布均均匀，两球壳壳可看做质量量集中于球心心的质点.因此，可以应应用万有引力力定律.对于a、b两带电球壳，，由于两球心心间的距离l只有半径的3倍，不能看成成点电荷，不不满足库仑定定律的适用条条件，故D正确.【变式训练】半径为R的两个较大金金属球固定在在绝缘桌面上上，若两球都都带等量同种种电荷Q时，相互之间间的库仑力为为F1，两球带等量量异种电荷Q和-Q时，库仑力为为F2，则（）A.F1>F2B.F1<F2C.F1=F2D.无法确定【解析】选B.因为两金属球球较大，所以以不能看成点点电荷，必须考虑虑电荷在球上上的实际分布布.设两球心相距距为r，则当两球带带同种电荷时时，同种电荷荷相互排斥，，电荷分布于两球最最远的两侧，，距离大于r，库仑力F1<；当两球带异种种电荷时，异异种电荷相互互吸引，电荷荷分布于两球最近的两两侧，距离小小于r，库仑力F2>，所以B正确.【典例2】两个电荷量分分别为Q和4Q的负点电荷a、b，在真空中相相距为l，如果引入另另一点电荷c，正好能使这这三个电荷都都处于静止状状态，试确定定点电荷c的位置、电性性及它的电荷荷量.【思路点拨】解答本题时，，可按以下思思路分析：【自主解答】由于a、b点电荷同为负负电荷，可知知电荷c只能是正电荷荷，且应放在在a、b之间的连线上上.依题意作图如如图所示，设设电荷c和a相距为x，则b和c相距为（l-x），c的电荷量为q.对电荷c，所受的库仑仑力的合力为为零，则Fac=Fbc.根据库仑定律律得：.解得：x1=，x2=-l(舍去)又由Fca=Fba，得：，，解解得q=.答案：电荷c在a、b之间的连线上上，和a相距为处处，带正电，带电量量为.【变式训练】两个正电荷q1和q2电量都是3C，静止于真空空中的A、B两点，相距r=2m.（1）在它们的连连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力.（2）在它们连线线上A点左侧P点，AP=1m，放置负电荷荷q3，q3=-1C，求q3所受静电力.【解析】（1）依据库仑定定律可知q1、q2对Q的库仑力大小小相等，方向相相反，故Q受的静电力为为零.（2）如图，q3受q1的引力F31，方向向右，受q2的引力F32，方向向右右，合力为F3=F31+F32==3×1010N.答案：（1）零（（2）3×1010N，方向向右右【典例3】真空中有三三个点电荷荷，它们固固定在边长长为50cm的等边三角角形的顶点点上，每个个点电荷的的电量都是是+2.0××10-6C，求它们所所受的库仑仑力.【思路点拨】解答本题时时，可按以以下思路分分析：【标准解答】按照题意作作图，以q3为研究对象象，q3共受到F1和F2两个力的作用，其其中q1=q2=q3=q，相互间的的距离r都相同，所所以F1=F2==9.0×109×N=0.144N.根据平行四四边形定则则，q3受到的合力力F=2F1cos30°=0.25N合力的方向向沿着另外外两点电荷荷连线的垂垂直平分线线向外答案案：：0.25N合力力的的方方向向沿沿着着另另外外两两点点电电荷荷连连线线的的垂垂直平平分分线线向向外外1.（2010··汕头头高高二二检检测测））如如图图所所示，，用用两两根根同同样样的的绝绝缘缘细细线线把把甲甲、、乙两两个个质质量量相相等等的的带带电电小小球球悬悬挂挂在在同一一点点上上，，甲甲、、乙乙两两球球均均处处于于静静止止状态态.已知知两两球球带带同同种种电电荷荷，，且且甲甲球球的电电荷荷量量大大于于乙乙球球的的电电荷荷量量，，F1、F2分别别表表示示甲甲、、乙乙两两球球所所受受的的库库仑仑力力，，则则下下列列说A.F1一定定大大于于F2B.F1一定定小小于于F2C.F1与F2大小小一一定定相相等等D.无法法比比较较F1与F2的大大小小【解析析】选C.F1与F2是一一对对作作用用力力和和反反作作用用力力，，由由牛牛顿顿第第三三定定律律知知F1与F2大小小一一定定相相等等，，方方向向相相反反.故选选C.2.（2010··泉州州高高二二检检测测））真真空空中中有有两两个个点点电电荷荷所所带带的的电电量量分分别别是是Q和2Q，相相距距为为r时相相互互作作用用的的静静电电力力为为F.如果果它它们们之之间间的的距距离离A.F/8B.4FC.16FD.8F【解析】选B.由库仑定律F=可知，当Q1、Q2不变时，两点电荷间的库仑力F与r2成反比，它们之间的距离减少为r/2，它们之间的静电力变为原来的4倍，即为4F.故选B.3.（2010··榆林林高高二二检检测测））两两个个相相同同的的金金属属小小球球(可视为点点电荷)所带电量量之比为为1∶7，在真空空中相距距为r，把它们们接触后后再放回回原处，，则它们们间的静静电力可可能为原原来的（））A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7【解析】选C、D.设原来两两球带电电量分别别为q、7q,则原来它们间的的库仑力力F0=,当两球带带同种电电荷时,它们接触后各自自带4q的电荷量量,此时它们们之间的的库仑F1=,,故D正确.当两球带带异种电电荷时,它们接触触后各自自带3q的电荷量量,此时它们们间的库库仑力F2=,,故C正确.4.（2010·郑州高二二检测））如图所所示，把把一个带电电小球A固定在光光滑的水水平绝缘缘桌面上，在桌桌面的另另一处放放置带电电小球B.现给B一个沿垂垂直AB方向的速速度v0，B球将（））A.若A、B为异种电电荷，B球一定做做圆周运运动B.若A、B为异种电电荷，B球可能做做加速度度、速度度均变小小的曲线线运动C.若A、B为同种电电荷，B球一定做做远离A球的变加加速曲线线运动D.若A、B为同种电电荷，B球的动能能一定会会减小【解析】选B、C.若两个小小球的电电荷为异异性电荷荷，则B受到A的引力，，方向指指向A.又速度v0垂直于AB方向，此此时的情况类似似于万有有引力定定律应用用于人造造卫星.当B受到A的库仑力恰好好等于向向心力，，即时时，解得得当初速速度满足足v0=v=时，B球才能能做匀匀速圆圆周运运动，，类比比于人造卫卫星的的情况况可以以得到到，当当v0>v时，B球将做做库仑仑力、、加速度度、速速度都都变小小的离离心运运动.当v0<v时，B球将做做库仑仑力、、加速速度、、速度度逐渐渐增大大的向向心运运动，，故A错，B对.若两个个小球球所带带的电电荷为为同种种电荷荷，B因受A的库仑仑斥力力而做做远离离A的变加加速曲曲线运运动，，因为为A、B距离增增大，，故斥斥力变变小，，加速速度变变小，，速度度增加加，故故C对，D错.5.（2010··广州高高二检检测））光滑滑绝缘缘导轨与与水平平面成成45°°角，两两个质质量均均带电量均为q,静止于导轨的同一水平高度处，如图所示，求两球之间的距离.【解析】以A球为研研究对对象，，A球受到到三个个力的的作用用：竖竖直向下下的重重力，，水平平向左左的库库仑力力，垂垂直于于斜面面的支支持力.由几何何关系系得=mgtan45°°，所以以两球球之间间的距距离r=答案：：1.（5分）关关于点点电荷荷，下下列说说法中中正确确的是是（））A.体积小的带带电体B.C.带电少的带电体D.大小和形状对作用力影响可忽略的带电体【解析】选D.带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大，形状如何，也不是看它所带的电荷量多大.故A、B、C错，D对.2.（5分）如图所所示，A为点电荷，，电荷量为为+q；B为一个固定定的均匀带带电球体，，电荷量为为+Q，A在P点时所受库库仑力为F1，若将A移到B的球心O点，A所受库仑力力为F2，则（））A.F2=F1B.F2→∞C.F2=0D.无法确定【解析】选C.当把A放到B的球心O点时，库仑仑定律不适适用.此时可采用用无限分割割的方法，，将带电球球体划分成成无数个点点电荷，由由对称性知知，位于球球心处的A电荷所受库库仑力的合合力为零，，故C正确.3.（5分）已知点点电荷A的电量是点点电荷B的2倍，则A对B的作用力与与B对A的作用力大大小之比为为（））A.2∶1B.1∶∶2C.1∶1D.不确定【解析】选C.A对B的作用力与与B对A的作用力是是一对相互互作用力，，大小相等等方向相反反，与它们们的带电量量无关，故故选C.4.(5分)人类已探明明某星球带带负电,假设它是一一个均匀带带电的球体体,将一带负电电的粉尘置置于该星球球表面h处,恰处于悬浮浮状态.现设科学家家将同样的的带电粉尘尘带到距星星球表面2h处无初速释释放,则此带电粉粉尘将()A.向星球中心心方向下落落B.推向太空C.仍在那里悬悬浮D.沿星球自转转的线速度度方向飞出出【解析】选C.均匀带电的的球体可视视为点电荷荷.粉尘原来能悬浮,说明它所受受的库仑力力与万有引引力相平衡衡，即,可以看出r5.（2010··吉安高二检检测）（5分）两个相相同的带电电小球所带带电荷量的的比值为1∶3，相距为r时相互作用用的库仑力力的大小为为F，今使两小小球接触后后再分开放放到相距为为2r处，则此时时库仑力的的大小为（（））A.B.C.D.【解析】】选A、D.设两两小球的的带电量量分别为为Q和3Q，相相距为r时相相互作用用的库仑仑力的大大小F=.当两小小球带电电性相同时，，它们接接触后带带电量分分别为2Q、2Q，相相距为2r时它们之间间的库仑仑力F′′=，，D正确确；当两两小球带电电性相反反时，它它们接触触后先中中和再均均分，带带电量分别为Q、Q，，相距为为2r时时它们之之间的库库仑力F″=，A正确.6.（【解析】设细线对对小球B的拉力为为T，小球A、B间的库仑仑力为F，对小球球B进行受力力分析知知竖直方向向上：Tcosθ=mg水平方向向上：Tsinθ=F由库仑定定律得：：F=联立解得得r=答案：7.（8分）如图图所示，，光滑绝绝缘水平平面上固定定着A、B、C三个带电电小球，，它们的质质量均为为m，间距均均为r，A、B带正电，，电荷量量为q，现对C施一水平力F的同时放放开另两两个小球球，欲使使三小球在在向右运运动过程程中保持持间距（1）C球的电性和电荷量；（2）水平力F的大小.【解析】(1)A球受到B球的库仑仑力F1和C球的库仑仑力F2后产生水水平向右右的加速速度，故故F2必为引力力，C球带负电电，受力力如图所所示，根根据库仑仑定律得得：B对A的库仑力力：F1=C对A的库仑力力：F2=由数学关关系得：：F2=2F1联立解得得qC=2q.（2）对A球：对A、B、C整体：F=3ma=答案：（1）带负电2q（2）8.（9分）如图所示示，一个半径径为R的绝缘圆环上上带有电荷量为Q的正电荷，正正电荷均匀地地分布在圆环环上.另有一个电荷量为q的正点电荷固固定在圆环的的圆心处，由由于对称性，点电荷所所受的静电力力为零，现在在圆环上截去去长为l0（l0R）的一小段圆圆弧，如图中中虚线部分所所示，试求此此时圆环圆心心处的点电荷荷所受的静电电力.【解析】将整个圆环分分成无数小段段，每一小段段对点电荷q的静电力都满满足库仑定律律，根据静电电力叠加原理理，可以求出出带电圆环对对点电荷q的作用力.根据对称性易易得完整的圆圆环对点电荷荷的静电力为为零.当截去一段后后，此时点电电荷所受的静静电力应等于于和所截去这这一段对称的的另一侧圆环环上等长圆弧弧上的电荷q′对点电荷q的静电力.由得得由库仑定律得得，，方方向指向缺口口处答案：静电力大小为为，，方向指指向缺口处1.A、B两个点电荷间间距离恒定，，当其他电荷荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力力将（））A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.不能确定【解析】选C.由库仑定律F=可知，当Q1、Q2、r不变时两点电电荷间的库仑仑力F不变，与是否否存在其他电电荷无关，故故C正确，A、B、D错误.2.有两个点电荷荷所带电荷量量的绝对值均均为Q，从其中一A.一定变大B.一定变小C.保持不变D.由于两电荷电性不确定，无法判断【解析】选B.由库仑仑定律律结合合数学学知识3.如图所所示，，甲中中M、N为两个个用等等长的