第二节库仑定律.doc

2 库仑定律【教学目标】 制卷：吴耀方 审核：汪兰平 审批：樊祖斌 日期：2010-4-10(1)掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念。理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量；(2)会用库仑定律的公式进行有关的计算。（3）培养学生对实验的观察和分析的能力。(4)使学生学到抓住主要因素，忽略次要因素是物理学中研究问题的常用的科学方法。【重点难点】真空中点电荷间作用力的大小的计算及方向的判定。【自主预习】一、电荷间的作用力1、同种电荷相互 ，异种电荷相互 2、决定电荷间相互作用力的因素：（1）电荷间距：距离 ，作用力 ；距离 ，作用力 。（2）电荷量： 电荷量 ，作用力 3、探究作用力与电量和距离的关系 方法： （1）作用力大小与电量的关系结论： （2）作用力大小与距离的关系结论： （3）结论：两个电荷间的作用力与它们所带电量的乘积成 ；与它们距离的平方成 二、库仑定律：（1）真空中两个点电荷之间相互作用的电力 ，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。 （2）公式： 静电力常量： （3）适用条件： ； 点电荷：当带电体的大小，形状及电荷的分布对相互作用力没有影响或影响可以忽略时，我们可以把带电体看作点电荷。【基础自测】1、两个相同的均匀带电小球，分别带Q1、Q2，在真空中相距r且静止，相互作用的静电力为F0 . 今将Q1、Q2、r都加倍，问作用力F为多少？ 只改变两电荷的电性，作用力如何？ 只将r增大两倍，作用力如何？ 若Q11C、Q22C将两个球接触一下后，仍放回原处，作用力将变成多少？ 2、两个相同的金属小球，一个带电Q14.01011C，另一个带电Q26.01011C. 两球相距50 cm时，它们之间的静电力？ 把两球接触，分开后使它们仍相距50cm，它们之间的静电力？ 3、设氢原子核外电子的轨道半径为r，电子质量为m，电量为e，求电子绕核运动的周期【学习内容】一、库仑定律的适用条件库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷相互作用的理想情况。（1）两个导体球，中心之间的距离为r，则两球带同种电荷时，两球带异种电荷时，(2)有人根据推出当r0时，F，你认为这种说法是否正确？ 【例1】如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是abl(A)F引，F库 (B)F引，F库 (C)F引，F库 (D)F引，F库【变式训练】两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为（ ）A、 B、 C、 D、无法确定二、库仑力与万有引力的比较【例2】已知氢核（质子）的质量是，电子的质量是，在氢原子内它们之间的最短距离是。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。说明：微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用时，可以忽略万有引力。三、库仑定律的应用1、计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行。即用公式计算库仑力的大小时不必将电荷q1q2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引加以判断即可。2、如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力。3、两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律。【例3】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是，求它们各自所受的库仑力。2 cm1 cmABC【变式训练】如图所示，在一条直线上的A、B、C三点上分别放置、的点电荷，试求作用在A电荷上的作用力。四、库仑定律的综合应用【例4】如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电+Q，B带电-9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态，问：C应该带什么性质的电？应放于何处？所带电量是多少？0.4mAB【变式训练】如图所示，把质量为2g的带负电小球A用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为的带电小球B靠近A，当两个带点小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成角 ，（g=10m/s2）试问：rAB（1） B球受到的库仑力多大？（2） A球带电荷量是多少？2 库仑定律【巩固练习】一、选择题 制卷：吴耀方 审核：汪兰平 审批：樊祖斌 日期：2010-4-101.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.库仑定律仅对静止的点电荷间相互作用才正确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.关于库仑定律的公式，下列说法中正确的是()A.当真空中两个电荷间距离r时，它们间的静电力F0B.当真空中两个电荷间距离r0时，它们间的静电力FC.当两个电荷间的距离r时，库仑定律的公式就不适用了D.当两个电荷间的距离r0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了3.真空中有甲、乙两个点电荷相距为r，它们间的静电引力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的，它们间的距离变为2r，则它们之间的静电引力将变为()A.B.C.D.4.A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将()A.可能变大B.可能变小C.一定不变D.不能确定5.真空中两个相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA=210-8C和QB=410-8C，相互作用力为F.若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为()A.B.FC.D.6.两个相同的金属小球，带电荷量之比为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.7.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是()A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍C.一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，且将两点电荷间的距离减小为原来的D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的8.两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F.现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则a、b两球间静电力大小变为()A.B.C.D.9.如图所示，两根细线拴着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线中的拉力分别是TA、TB，现在使A、B带同种电荷，此时上、下细线受力分别为TA、TB，则()A.TA=TA，TBTBB.TA=TA，TBTBC.TATBD.TATA，TBTB10.真空中两个同种点电荷Q1和Q2，它们相距较近，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11.两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m1和m2，带电荷量分别是q1和q2，用绝缘细线悬挂后，由于静电斥力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角1和2，且两球处于同一水平线上，如图所示，1=2，则下列关系正确的是()A.q1一定等于q2 B.m1一定等于m2C.一定满足 D.一定同时满足q1=q2，m1=m212.固定的A和B两个点电荷都带正电，相距8cm今将第三个点电荷C放在A与B连线上，A的内侧距A 2cm处，C恰好处于静止状态,则必有()A.C应带正电，且 B.C应带负电，且C.C带电可正可负，且 D.C带电可正可负，且13.两个点电荷，电荷量分别为qA=410-9C，qB=-910-9，两者固定于距离为20cm的a和b两点上今有一个点电荷放在a与b连线上并处于静止不动，则该点电荷所处的位置是()A.距a点外侧40cm处B.距a点内侧8cm处C.距b点外侧20cm处D.无法确定14.在光滑且绝缘的水平面上，有两个金属小球A、B，它们用一绝缘的轻弹簧相连，如图所示在A、B带有等量同种电荷后，弹簧伸长x1时小球平衡如果小球A、B带电荷量加倍，它们重新平衡时弹簧伸长为x2，则x1和x2的关系为()A.x2=2x1B.x2=4x1 C.x24x115.如图所示，墙壁上的Q处有一固定的质点A，在Q上方P点用绝缘丝线悬挂另一质量的小球B，A、B带同种电荷后而使悬线与竖直方向成角.由于漏电使带电荷量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对P点的拉力大小()A.保持不变B.先变小后变大 C.逐渐减小D.逐渐增大二、填空题16.真空中有两个点电荷，它们间的静电力为F.如果保持它们间的距离不变，把它们的电荷量都增大到原来的n倍，则它们间的静电力为_；如果保持电荷量不变，将距离增大到原来的n倍，则它们间的静电力为_；如果使每个点电荷的电荷量都增加到原来的n倍，同时距离减少到原来的，则它们间的静电力为_17.两个相同的金属小球，带电荷量之比为1:7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力变为原来的_18.真空中有两个点电荷，带电荷量分别为q1=510-3，q2=-210-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷则它的带电荷量应为_，放在_位置才能使三个点电荷都处于静止状态三、计算题19.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多少倍20、在边长为a的正方形的每一个顶点都放置一个电荷量为q的点电荷。如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多大？20.如图所示，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电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量q，=30，A和B在同一水平线上，整