家教必备讲义学案教案(电荷及其守恒定律、库仑定律

1、电荷及其守恒定律、库仑定律教学目标1、理解点电荷、元电荷的概念2、掌握库仑定律及其适用范围和简单应用点电荷、库仑定律难 点库仑定律的应用10 / 10ABC【例题2】（2009 江苏高考）两个分别带有电荷量一Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷）,固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为rF.两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（）【例题3】（2009 浙江理综）如图4所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q（qo）的相同小球，小球之间用劲度系数均为弹簧的长度为I.已知静电力常量为5kq2A 1 + 2k0l25kq2C. I 24klko的轻质弹簧绝缘连接当3个

2、小球处在静止状态时，每根 k,若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为 （）| kq2.1 - k0l25kq2 I 2k0l2 島 9島 9【例题4】如图5所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R,在中心处固定一带电荷量为+ Q的点电荷.质量为 m带电荷量为+ q的带电小球在圆形绝缘细管中做求当小球运动到最低点时对管壁的作用圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力, 力是多大？【反馈训练】1. 一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能很好，管内部有两个完全一样的弹性金属小球A和B（如图7），分别带电荷量+ 9Q和一Q两球从图中位置由静止释放，问两球再次经过图中位置

3、时，A球的瞬时加速度为释放时的几倍？AB()C)2. 如图5所示，在一条直线上有两个相距 0.4 m的点电荷A、B, A带电+ Q, B带电一9Q.现引 入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？1 （2012江苏卷）真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r则A、B两点的电场强度大 小之比为A. 3: 1 B. 1: 3C. 9: 1D. 1: 92 （2012上海卷）.A、B、C三点在同一直线上，ABBO 1:2, B点位于A、C之间，在B处固定 一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为+ q的点电荷时，

4、它所受到的电场力为 F；移去A 处电荷，在C处放一电荷量为一2q的点电荷，其所受电场力为（）（A） F/2（B） F/2（0- F（D） F3. 关于兀电荷的理解，下列说法正确的是（）A. 兀电荷就是电子B. 元电荷是表示跟电子所带电荷量相等的电荷量C. 元电荷就是质子D. 物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍4 .下面关于点电荷的说法正确的是（）A. 只有体积很小的带电体才可看做点电荷B. 只有做平动的带电体才可看做点电荷C. 只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷D. 点电荷所带电荷量可多可少5.关于库仑定律，下列说法正确的是（）A. 库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体B.

5、 根据F=，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大C. 若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，贝U q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力D. 库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律6 .下面各图A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在 图中标出.A球能保持静止的是（）B7. M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6 X1O_10 C,下列判断正确的有（）A. 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B. 摩擦的过程中电子从 M转移到N一 10C. N在摩擦后一定带负电1.6 X 10 CD. M在摩擦过程中失去1.6 X 10一10

6、个电子8. 两个半径为R的带电导体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.F= k3RB.Fk3R-C.Fkqg3R2D .无法确定一直做减速运动，且加速度逐渐变小 做先减速后加速的运动C.一直做加速运动，且加速度逐渐变小 做先加速后减速的运动D.10. （2010 广东模拟）如图11所示，三个小球挂在同一点O,细线的长度关系为Oa= 0b0,让三球带电后它们能静止在图中 位置.此时细线 Oc沿竖直方向，a、b、c连线恰构成一等边三角形，则下列说 法正确的是（ ）b、c三球质量一定相等a、b、c分别用三根绝缘细线悬A.B.C.a、D.a、b、c三球所带

7、电荷量一定相等 细线Oa Ob所受拉力大小相等a、b、c三球所受静电力大小一定相等9 . （2010 辽宁沈阳二测）如图10所示，点电荷+ 3Q与+Q分别固定在A、B两点，C、D两点将 AB连线三等分.现使一个带负电的试探电荷，从C点开始以某一初速度向右运动，不计试探电荷的重力.则关于该电荷在 CD之间的运动，下列说法中可能正确的是（）A.B.0.1 kg，细11. 如图12所示，A、B是系在绝缘细线两端，带有等量同种电荷的小球，其中 线总长为20 cm.现将绝缘细线绕过固定于 O点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来， 两球平衡时，OA的线长等于OB的线长，A球依靠在光滑绝缘竖直墙上，B球悬 线OB

8、偏离竖直方向60，求B球的质量和墙所受A球的压力.（g取10 m/s2）12. 如图13所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为 m电荷量均为+ Q的物体A和B(A、B均可 视为质点)，它们之间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为 卩.求：(1)A受到的静摩擦力； 如果将A的电荷量增至+ 4Q则两物体将开始运动当它们的加速度第一次为零时，A、B同时运动了多远的距离？例题答案：1. 答案B解析 由于静电感应，当带电的金属球靠近不带电的验电器时， 验电器达到静电平衡，近端（靠 近金属球端）感应出异种电荷，远端（金属箔片）感应出同种电荷.2. 答案CkQ3Q 3kCf解析 由库仑定律知，F= 3 =，

9、两小球接触后电荷量先中和再平分，使得两小球带电荷_kd4kcf 4_量均为Q,此时的库仑力F= r = 一吝=3F.2323. 答案C解析 以左边小球为研究对象，它受另外两个带电小球的库仑斥力和弹簧弹力作用而平衡，有F=ko A x =kq215kq =TF，A x= 4k：2,故弹簧原长I5kq一4. 解析设小球在最高点时的速度为vi，根据牛顿第二定律 kQq v?mg-瓦二mR设当小球在最低点时的速度为 V2,管壁对小球的作用力为F, 根据牛顿第二定律有F- mg- -r% mR小球从最高点运动到最低点的过程中只有重力做功，1 2 1 2故机械能守恒则qmv + mg2R= 2mv由式得F

10、= 6mg由牛顿第三定律得球对管壁的作用力 F= 6mg反馈训练 161.答案：9解析 释放后A、B吸引、相碰，相碰后电荷中和一部分后重新分配，对于本题中两个小球完9Q.全相同，电荷应均匀分配，即 A、B两球相碰后均带电4Q.对于A球，释放时受库仑力 只=k2再次经过图示位置时受库仑力F2=根据牛顿第二定律有:F1 = ma F2= ma故-=昔=a1 F1169.即A球瞬时加速度为释放时的倍.92,答案： 负电 A的左边0.2 m处且与AB在一条直线上4QC A8 JiF解析 根据平衡条件判断，C应带负电，放在A的左边且和AB在一条直线上.设C带电荷量 为q,与A点相距为x，则以A为研究对象

11、，由平衡条件：qQA , CACBk r = k 厂x r以C为研究对象，则qQA qQBk 2 = k2 xr + x19解得 x = 2= 0.2 m , q= 4Q9故C应带负电，放在A的左边0.2 m处，且与AB在一条直线上，带电荷量为4Q.规范思维三个点电荷都平衡的规律：三个点电荷一定满足：（1）在同一直线上； 两同夹 一异；（3）两大夹一小.能力训练答案1. 【答案】C【解析】根据库仑定律F 再，选Cor2. 答案：B3. BD4. D 能否将一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否无需考虑它的体积大小和形状,即它的体积大小和形状可不予考虑时就可以将其看成点电荷，至于它的电荷量

12、就可多可少.5. D6. AD【解析】 小球A受重力、库仑力和绝缘细线的拉力，受力示意图如图所示，由共点力的平7. BC8. 【解析】 因为两球心距离不比球的半径大很多，所以不能看做点电荷， 必须考虑电荷在球上的 实际分布，当qi、q2是同种电荷时，相互排斥，分布于最远的两侧，距离大于 3R;当qi、q2是异种电荷时，相互吸引，分布于最近的两侧，距离小于3R如图所示，所以静电力可能小于q3R 2,也可能大于k 3R 2，所以D正确.9. AB10. C解析：以小球c为研究对象，受到4个力的作用，重力，方向竖直向下，Oc绳的拉力，方向 竖直向上，a球对c球的静电力Fac和b球对c球的静电力Fbc

13、，由于小球c处于平衡状态，所以Fac 和Fbc的合力必沿竖直方向，因为a、b、c构成一等边三角形，所以Fac = Fbc.分别对a、b两球进行 受力分析，根据力的正交分解、物体的平衡条件和牛顿第三定律易得，细线Oa Ob所受拉力大小相等，C正确；a、b、c三球的质量、带电荷量没有要求，可能相等，也可能不相等，A、B错误;若三球的带电荷量不相等，三球所受的静电力也不相等，D错误.11. 答案：0.2 kg 1.732 N，方向水平向左解析 对A进行受力分析，如图所示，由平衡条件得FT mg Fsin 30 = 0Feos 30 FN= 0对B受力分析如图所示，由平衡条件得FT= FF= mg 由

14、式得0.2 kgFN= 1.732 N，由牛顿第三定律，墙所受 A球压力大小kdFN = FN= 1.732 N，方向水平向左.12答案：（1）k马方向水平向右（或指向B） （2）、解析（1）物体A静止时，受力如右图所示，根据库仑定律:F= kr由物体的平衡条件：F Ff = 0A受到的静摩擦力：Ff二kQ2,方向水平向右（或指向B）.解得rA（2）设物体A、B的加速度第一次为零时,4C2由牛顿第二定律得：k2 Ff = 0r4k&卩mgB间的距离为r，如下图所示，Ff =卩mg由题意可知kCL r 卩mg 2!一r rB运动的距离为x=2=10 / 10【知识要点】1 物质的电结构：构成物质

15、的原子本身包括：的质子和的中子构成，核外有带的电子，整个原 子对外表现为.2元电荷：最小的电荷量，其值为 e=其他带电体的电荷量皆为元电荷的.3 电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一 部分到另一部分；在转移过程中，电荷的总量.起电方式：、感应起电.(3)带电实质：物体带电的实质是.4.点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的和对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷.5.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，与它们的距离 的二次方成，作用力的方向在它们的上. 公式：F= k*!2 * 4 5 6 * *,其中比例系数k叫做静电力常量，k = 9.0 X 10