－教科版选修3－1 库仑定律 第1课时 学案.doc

第2节 库仑定律 重难点一、对点电荷的理解1点电荷是理想化的物理模型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。2带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多。即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷。(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关。在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。【特别提醒】(1)从宏观意义上讨论电子、质子等带电粒子时，完全可以把它们视为点电荷。(2)带电的物体能否看成点电荷，有时还要考虑带电体的电荷分布情况。重难点二、库仑定律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之间的这种作用力称为静电力，又叫做库仑力2、表达式fk式中k叫做静电力常量，k9.0109 nm2/c2，表示两个电荷量均为1 c的点电荷在真空中相距1 m时，相互作用力为9.0109 n.3、适用条件真空中；点电荷【特别提醒】库仑定律仅适用于真空中两个点电荷间静电力的计算，对于不能看做点电荷的带电体，不能直接应用库仑定律计算静电力对于两个均匀带电的球体，相距较远时也可视为点电荷，此时r是两球心的距离4应用库仑定律解题应注意的问题(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否有其他电荷等无关(2)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律，即两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大(3)库仑力也称为静电力，它具有力的共性它与学过的重力、弹力、摩擦力是并列的它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵循平行四边形定则，能与其他的力平衡，使物体发生形变，产生加速度(4)可将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行即用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别。过关检测一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。1关于库仑定律，以下说法中正确的是（）a库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体b库仑定律是实验定律c库仑定律只适用与点电荷d根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大2两个相同的金属小球，带电荷量之比为17，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的 （）abcd3把一个电荷量为q的电荷分成电荷量分别为q和（qq）的两部分，而后两者相隔一定的距离，则两者具有最大斥力时，q与q的关系是（）abcd无法确定4两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r，它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑力为f1，若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为f2，则两力大小 （）af1f2bf1f2 cf1f2d无法确定5真空中两个同种点电荷q1和q2，相距较近，使它们保持静止状态。今释放q2，且q2只在q1的库仑力作用下运动，则在q2运动过程中的速度和加速度的变化情况分别是（）a速度不断变大，加速度不断变大b速度不断变大，加速度不断变小c速度不断变小，加速度不断变大d速度不断变小，加速度不断变小6绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜。在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图1所示。现使b带电，则（）aa、b之间不发生相互作用图1bb将吸引a，吸在一起不分开cb立即把a排斥开db先吸引a，接触后又把a排斥开7有一弹簧原长为l，两端固定绝缘小球，球上带同种电荷，电荷量都是q，由于静电斥力使弹簧伸长了l，如图2所示。如果两球的电荷量均减为原来的一半。那么弹簧比原长伸长了（ ）图2ab小于c大于d8如图3所示，带电小球a、b的电荷分别为qa、qb，oaob，都用长l的丝线悬挂在o点。静止时a、b相距为d。为使平衡时ab间距离减为，可采用以下哪些方法 （）oabd图3a将小球a、b的质量都增加到原来的2倍b将小球b的质量增加到原来的8倍c将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半d将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球b的质量增加到原来的2倍第卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。9最早测出元电荷e的数值的是美国物理学家 ；他测出所有油滴的电荷量q值都是e的整数倍。同时，这位科学家还测出了电子电荷量和质量的比值，叫做电子的 ，它的值为 。10真空中固定着a、b两个带负电的点电荷，它们间的距离为10 cm，现将另一个点电荷c，放到a、b连线上距a 2 cm处，则c恰好处于平衡状态，则a、b两个点电荷电量之比qaqb_。11有三个完全相同的金属小球a、b、c，其中a球带电荷量为7q，b球带电荷量为q，c球不带电。将a和b固定起来，然后让c球反复与a球和b球接触，最后移去c球，则a和b间的相互作用力将变为原来的_倍。m1m2图412如图4所示，两个带同种电荷的小球，它们的质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2，用绝缘细线悬挂后，因静电力使两球分开，两细线与竖直方向的夹角分别为、，两球在同一水平线上，若，则对两球质量的要求是：_，电荷量的要求是：_。图513如图5所示，a、b两点电荷相距l2m，质量为ma10g，mb5g，它们从静止开始运动（不计重力），开始时a的加速度为a，一段时间后，b的加速度值为a，速率v3 m/s，则此时两点电荷相距_m，a的速率为_m/s。三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。图614（12分）如图6所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球b，静止在图示位置。若固定的带正电的小球a电量为q，b球的质量为m，带电量为q，30，a和b在同一水平线上，整个装置处于真空中，求a、b两球之间的距离为多少?15（15分）在真空中同一条直线上的a、b两点固定有电荷量分别为4q和q的点电荷。求：（1）将另一个点电荷c放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？（2）若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？参考答案一、选择题：1【答案】bc【点拨】电荷是否能看成点电荷跟电荷的大小、形状无关，a错误；库仑定律是法国物理学家库仑1785年通过实验发现的规律，b正确；只有点电荷的作用力才满足库仑定律，c正确；当两个点电荷的距离趋近于零时，它们的形状对相互作用力的影响不能忽略，因此不能看成点电荷，不满足库仑定律规律，d错误。2【答案】cd【点拨】接触前两电荷的电荷量为q和7q，接触后再分开，如果是两同种电荷则带电量分别为4q和4q，如果为两异种电荷，则分开后带电量分别为3q和3q，由库仑定律可算出答案c、d正确。3【答案】c【点拨】根据库仑定律有：，库仑力取决于q和（qq）两者的乘积，因q（qq）定值，所以有q（qq），即时乘积最大，c正确。4【答案】b图甲图乙【点拨】体积不能忽略的金属球不能看成电荷，金属球带同种电荷时，电荷相互排斥，集中在远端，如图甲所示，电荷之间的距离大于两球心的距离；金属球带异种电荷时，电荷相互吸引，集中在近端，如图乙所示，电荷之间的距离小于两球心的距离，所以f1f2，a、c、d错误，b正确。5【答案】b【点拨】同种点电荷q1和q2相互排斥，都受库仑力作用作加速运动，速度越来越大，距离越来越远，它们之间的库仑力越来越小，加速度不断变小，a、c、d错误，b正确。6【答案】d【点拨】带电体有吸引轻小物体的性质，b带电后将吸引a，吸在一起后a也带上同种电荷，相互排斥，又分开，a、b、c错误，d正确。7【答案】c【点拨】两球电荷量均减半,使其相互作用力减为原来的 ；又因两球间距离减小，使其相互作用力增大一点儿，所以弹簧的伸长量要大于，故a、b、c错误，c正确。8【答案】bdldotfabmbg【点拨】b的受力如图。根据共点力平衡条件和矢量合成关系，结合相似三角形有：而，可知，b、d正确。二、填空、实验题：9【答案】密立根；比荷；1.761011c/kg【点拨】测定元电荷和电子比荷的实验叫密立根油滴实验。10【答案】116【点拨】根据库仑定律和电荷c的受力平衡列方程有：k解得：qaqb11611【答案】【点拨】abc三球带电量中和后总共为6q，再平分，每个小球带电量均为2q。12【答案】m1m2；与q1、q2的具体值无关【点拨】根据库仑定律公式有fk，不论q1、q2的具体值如何，两电荷间的库仑力均相等。根据平衡条件，若，必须有m1m2。13【答案】2；1.5【点拨】由于b的质量是a的，当b的加速度也是a时，由牛顿第二定律可知，此时的库仑力是开始时的，由库仑定律可知，此时两电荷之间的距离是开始时的倍，即为l2m，把a、b看作一个系统，相互作用的库仑力是系统内力，系统所受的合外力为零，动量守恒，则有0mavambvb,由此得va1.5 m/s。三、计算题：14【答案】【解析】如图所示，小球b受三个力作用而平衡。由平衡条件有f库mgtan根据库仑定律有f库k由解得：r15【答案】（1）c在ab延长线上，在b点的外侧，且abbc；（2）正电荷，qc4q【解析】（1）先判定第三个点电荷所在