高二物理库仑定律北师大版知识精讲

用心 爱心 专心 高二物理高二物理库仑定律库仑定律北师大版北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 14 1 库仑定律 一 两种电荷 元电荷 比荷 元电荷 把 1 6 10 9C 即电子所带电荷的绝对值称为元电荷 研究原子核 基本粒子 时 以元电荷为单位 二 电荷守恒定律 带电的过程 实际上是电荷重新分布的过程 如 均分条件 两物体形状大小相同 否则不均分 讨论代数和 中和 守恒内容 电荷既不能凭空产生 也不能凭空消失 它可以从一个物体转移到另一个物体或从物 体的一部分转移到另一部分 而正 负电荷代数和保持不变 三 库仑定律 内容 静止点电荷间的作用力跟它们电荷的乘积成正比 跟距离的平方成反比 方向 在它们的连线上 说明 1 点电荷 形状及大小忽略不计 理想模型 能视为点电荷的带电球体 则 r 为球 心距离 2 实际球体间相互作用力 如图 不能视为点电荷 四 库仑定律的应用 它们之间的静电 之间的距离氧原子的电子和原子核mr 10 10529 0 1 引力多大 解 解 引申 若电子的质量 me 9 10 31kg 则电子绕核转的速度约为多大 解 解 本题由静电力提供向心力 2 真空中同一直线上点电荷间相互作用问题 用心 爱心 专心 例 真空中两点电荷 A 和 B 分别带有正电荷 q 和 9q 之间距离为 l 如图 求一带负电的粒子 q 在 C 点和 D 点受到的两静电力的合力有多大 解 解 在 C 点 则 同理求 D 点 说明 在用库仑定理计算静电力时 先用公式计算大小 不考虑电荷的正负问题 最 后根据电荷电性判断力的方向 问题将变得简单 引申 1 在 AB 连线上放点 C 使 C 点合力为零 则 C 在何处 引申 2 在 C 点放入电荷后 使 ABC 都能处于静止 则 C 点电量 q 为多少 解 解 先判断 C 点位置只能在 AB 之间 设距 C 为 x 则 2 三电荷都平衡 则对 A 点分析 引申 若 AB 为异种电荷 则 C 点应当在何处 分析 C 点在 AB 连线上靠 A 外侧 3 在 AB 连线的中垂线上问题 等量同种和等量异种问题 图一 图二 通过对图一分析可知 如果 AB 为等量同种电荷 则在 AB 连线的中垂线上 带电粒 子 C 所受的合力的方向沿中垂线方向 其大小由分析可知 在中垂线与 AB 连线的交点 C 处 F合 0 在中垂线的无穷远处 F合 0 在中垂线上 由 AB 中点 O 至无穷远 其合力的 大小是先增大后减小的 图二的分析同理可知 在中垂线上 合力的方向平行于 AB 其大小由中点 O 开始至 无究远处 合力由大变小到 0 4 力学规律在点电荷上的应用 例 1 真空中 两点电荷 A 和 B 相距为 L 质量分别为 m 和 2m 它们由静止出发 开始时 A 的加速度为 a 经过一段时间 B 的加速度也为 a 速率为 v 那么这时两点电荷相 距 此时 A 的速率为 解 解 开始时 有 时有 当 2 2 x BA ABB L QkQ maFaa 2 1 2 2 L Lx 得 用心 爱心 专心 由于 AB 间靠静电力作用 即只有相互作用的内力 故系统动量守恒 负号表示 A B 速度方向相反 大小为 2v 即速率为 2v 模拟试题模拟试题 1 下面关于点电荷的说法中正确的是 A 大小 形状可以忽略的带电体可看成点电荷 B 点电荷所带的电量一定很小 C 点电荷的体积一定很小 D 点电荷所带电量可多也可少 2 在真空中有 A B 两个点电荷 它们间的距离恒定 当另一个点电荷移近它们时 A B 间的库仑力将 A 变大B 变小C 不变D 无法确定 3 两个相同的金属小球 带电量之比为 1 7 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 A B C D 4 两个点电荷间的库仑力为 F 若它们之间的距离和每个电荷的电量都变为原来的 2 倍 这时它们之间的作用力为 F 则 A B C D 5 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 图 1 A a b 之间不发生相互作用 B b 将吸引 a 吸住后不放开 C b 立即把 a 排斥开 D b 先吸引 a 接触后又把 a 排斥开 6 真空中有两个相同的带电金属小球 A 和 B 相距为 r 带电量分别为 q 和 8q 它们之 间作用力的大小为 F 有一个不带电的金属球 C 大小跟 A B 相同 用 C 跟 A B 两小 球反复接触后移开 此时 A B 间的作用力大小为 7 如图 2 所示 质量分别是 带电量分别是的小球 用长度不等的轻丝线悬挂起来 两 丝线与竖直方向的夹角分别是 两小球恰在同一水平线上 那么 图 2 A 两球一定带异种电荷 B q1一定大于 q2 C D m1所受的电场力一定大于 m2所受的电场力 8 如图 3 所示 A B 两带正电的小球在光滑的水平面上相向运动 已知 带电量 当 用心 爱心 专心 两电荷相距最近时 图 3 A A 球的速度为 v0 方向与 vA相同 B A 球的速度为 v0 方向与 vA相反 C A 球的速度为 2v0 方向与 vA相同 D A 球的速度为 2v0 方向与 vA相反 9 一个摆球带有正电荷的单摆 其摆长为 l 周期为 T 现将一个带负电的点电荷放在 单摆的悬点后 单摆的周期为 T 则 A B C D 不能确定 10 用丝线把两小球悬挂在同一点 如图 4 所示 小球 m1带电量为 q1 小球 m2带电量 为 q2 且两小球质量 电量 当平衡时 两个小球在同一水平面上 则 图 4 A B C D 悬挂两个球的丝线长度相等 11 如图 5 所示 两个小球 A 和 B 均带正电 q 质量均为 m 连结小球的绝缘细线长度 都是 l 两小球均处于静止状态 则细线 OA 的张力 细线 AB 的张力 图 5 12 如图 6 所示 分别表示在一条直线上的三个点电荷 已知之间的距离为 之间的距 离为 且每个电荷都处于平衡状态 图 6 1 若为正电荷 则为 电荷 为 电荷 2 三者电量大小之比是 13 真空中两异种点电荷 带电量之比 质量之比 当它们相距为 L 时 电荷的加速度 为 a 此时电荷的加速度为 14 设氢原子核外电子轨道半径为 r 电子质量为 m 电量为 e 则电子绕核运动的速率 为 转动频率为 15 质量均为 m 的三个带电球 A B C 依次放置在光滑绝缘的水平面上 彼此相隔的 距离为 L A 球带电量 Q1 10q B 球带电量 QB q 若在小球 C 上加一个水平向右的恒力 F 要使 A B C 三球能始终保持间距 L 运动 则 q F 16 相距为 l 的点电荷 A B 的带电量分别为 9Q 和 4Q 再放置第三个点电荷 C 使 三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态 求 C 的带电量和应放的位置 17 一条长 3l 的丝线穿着两个相同的质量均为 m 的小金属环 A 和 B 将线的两端都系于 同一点 O 如图 7 所示 当金属环带电后 由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角 形 此时两环处于同一水平线上 如果不计环与线的摩擦 两环各带多少电量 图 7 用心 爱心 专心 18 如图 8 所示 半径为 R 的绝缘球壳上均匀地带有电量 Q 的电荷 另一电量为 q 的 点电荷放在球心 O 点 由于对称性 点电荷受力为零 现在球壳上挖去半径为 r 的一 个小圆孔 则此时置于球心的点电荷所受力的大小为多少 方向如何 已知静电力常量 为 k 图 8 19 现有一定量的电荷 Q 分配给两个点电荷 这两个点电荷相距为 r 为了使它们间的 作用力最大 则两个小球带电量分别为多少 20 如图 9 所示 在真空中有两条长为 60cm 的丝线 一端固定于 O 点 另一端分别系 一质量均为 0 1g 的小球 A B 当两小球带相同的电量时 A 球被光滑的绝缘挡板挡住 B 球静止在使 OB 线与竖直方向