库仑定律习题课(分类讲解)

库仑定律习题课 复习 两种电荷 正电荷负电荷 使物体带电的方法 摩擦起电 静电感应 接触起电 电中和 电荷量的表示 元电荷 用 e 表示 e 1 60X10 19C任何电荷的电量都是元电荷的整数倍 电荷守恒定律 近异远同 库仑定律 库仑定律的内容 公式表示 应用范围 点电荷 理想化模型 真空 注意点 1 符合牛顿第三定律 2 库仑力的运算与一般力相同 一 两导体接触后电荷分配规律 完全相同的金属小球接触后电荷分配同种电荷 先相加再平分异种电荷 先中和再平分 例1 两个相同的金属小球 带电量之比为1 7 相距为r 两者相互接触后在放回原来的位置上 则它们间的库仑力可能为原来的 4 7B 3 7C 9 7D 16 7 CD 例2 两个带同种电荷的相同金属小球 两球距离远大于小球的直径 所带电量分别为Q1 Q2 现让它们接触后再放回原处 那么它们的相互作用与原来相比 A 可能变大B 可能变小C 可能不变D 以上三种都可能存在 Q1 Q2 AC 例3 有两个完全相同的带电小球 和 分别带电10 和 Q 球心间距为R 将它们用绝缘支柱固定起来 现用第三个一样的不带电的金属球C反复不断地和A B轮流接触 最后移开C A B间的作用力变为原来的多少倍 9 10 点电荷 带电体的静电平衡 在真空中某处同时存在几个点电荷 带电体 由于相互间库仑力的作用而保持平衡状态的现象 处理方法 库仑定律 受力分析 二 含库仑力的共点力的平衡 分析方法与力学相同 1 确定对象 2 受力分析 3 合成或正交分解 4 运用平衡条件 电荷平衡问题 1 如图 把质量为2 0g的带电小球A用绝缘细线悬挂 若将电荷量为Q 4 0 10 6C的带电小球B靠近A 当两个带电小球等高相距30cm时 绳与竖直方向成450角 求 B球受到的库仑力和A球的带电量为多少 g 10m s2 例5 A B两个点电荷 相距为r A带有9Q的正电荷 B带有4Q的正电荷 1 如果A和B固定 应如何放置第三个点电荷C 才能使此电荷处于平衡状态 此时对C的电性及电量q有无要求 2 如果A和B是自由的 又应如何放置第三个点电荷 使系统处于平衡状态 此时对第三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求 A B 9Q 4Q 结论 当A B已固定 只要求C球受力平衡 则C球的位置是唯一确定的 对其电量 电性无要求 当A B未固定 要求三球均平衡 则对C球的位置 电量 电性都有要求 作业 将本题中B的电荷量改为 4Q 其余不变 同种电荷放中间 异种电荷在两边 远离大球近小球 平衡位置连成线 三个小球都平衡 电量正负有条件 第三小球能平衡 电量正负任意选 两电荷相互作用力F1 F2与其电荷相等与否无关 三 含库仑力的动力学问题 运用牛顿第二定律结合运动学公式求解 例7 光滑水平面有A B两个带电小球 A的质量是B的质量的2倍 将两球由静止释放 初始A的加速度为a 经过一段时间后 B的加速度也为a 速度大小为v 此时 A的加速度为 a 2 典型例题 例2如图 质量均为m的三个带电小球A B C 放置在光滑的绝缘水平面上 彼此相隔的距离为L L比球半径r大的多 B球带电量为QB 3q A球带电量为QA 6q 若在C上加一水平向右的恒力F 要使A B C三球始终保持L的间距运动 求 1 F的大小 2 C球所带电量为多少 带何种电荷 2 关键词语是什么 它们能都处于静止状态 为什么 它们什么相同 要确定C带什么电 先研究谁 对整体 对A 对B 对C QC 8qF 18Kq2 L2 库仑定律与力学规律的综合应用 1 如图 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 B带正电 电荷量均为q 现对C施加一水平力F的同时 放开三个小球 欲使三小球在运动过程中保持间距r不变 求 C球的电性 电荷量和水平力F的大小 典型例题 例3一摆长为L的单摆 摆球质量为m 带有负电荷 电量为q 如果悬点A处放一正电荷 电量也为q 要使摆能在竖直平面内作完整的圆周运动 如图所示 则摆在最低点的速度最小值为多少 V A G F电 规范板演 水流星 模型 最高点临界条件 T 0 选用物理规律 向心力公式 E守恒 库仑定律与力学规律的综合应用 2 如图 一长为L的绝缘细线下端系一质量为m的金属小球 并带 q的电荷量 在细线的悬点O处放一电荷量为 q的点电荷 要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动 求 它在最低点的最小速度 若金属球在最低点刚好达到这个速度值 则在整个圆周运动中 细线的最大拉力是多少 师生小结 库仑定律内容与适用条件 真空中两点电荷作用力规律 处理问题方法同力学仅多了一个库仑力而已 如图8 2 光滑平面上固定金属小球A 用长L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接 让它们带上等量同种电荷 弹簧伸长量为x1 若两球电量各漏掉一半 弹簧伸长量变为x2 则有 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