高中物理选修3-1电荷及电荷守恒定律知识点考点总结

1-1电荷电荷守恒定律◆◆◆◆知识梳理◆◆◆◆一、电荷的基本性质1．自然界中只有两种电荷：正电荷与负电荷。2．电荷间有相互作用力，同种电荷相互，异种电荷相互。3．电荷量：物质所带电荷的多少叫电荷量，常用符号Q或q表示。国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号C。二、物体带电的实质及方式1．物体由原子组成，原子由原子核和核外电子构成。原子核带正电，电子带负电。若物体带有等量的正负电荷，则对外表现为不带电的状态，即呈电中性。物体带电的实质是。2．物体带电的三种方式：，和。3．物体带电量是不连续的，总是电子电量的整数倍，即Q=ne；e=1.6×10－19C称为三、电荷守恒定律不管是什么方法使物体带电，都是电荷的转移。电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。四、库仑定律1．内容：在真空中两个点电荷间作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2．公式：（式中F表示静电力、库仑力，Q1、Q2是两点电荷的电量，r是点电荷间的距离，式中k为静电力常量，k=9.0×109N·m2/C2）3．适用条件：①；②。点电荷为理想化模型，对任何形状的带电体若它本身的线度跟所研究的空间相比是非常小，则可不考虑其形状大小，把它视为点电荷。4．库仑定律的应用：库仑定律只适于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时，也可视为点电荷，r应指两球体的，当r→0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律不再适用。◆◆◆◆考点必备知识◆◆◆◆1带电体与导体接触后电荷平分2为什么铁球所带电荷都分布在表面？静电平衡。反证法：如果导体内部还存在净电荷，则导体内部场强就不是处处为零，净电荷还受到电场力要继续作定向移动，导体还没有达到静电平衡状态，所以达到静电平衡状态的导体，净电荷只分布在外表面。3验电器的问题4摩擦起电的问题

◆◆◆◆考点突破◆◆◆◆考点1 库仑定律和电荷守恒定律的应用【例1】真空中两个相同带等量异种电荷小球A和B，分别固定在两处，两球间静电力为F。用不带电的同样小球C先和A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B间的静电力应为（）A．F/2 B．F/4C．F/8 D．3F【变式训练1】如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，带电荷量相等为，则它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是（）A．若是同种电荷B．若是异种电荷C．若是同种电荷D．不论是何种电荷考点2库仑力作用下的平衡问题【例2】如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A。在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和30°。则为（）A．2 B．3C．2 D．3考点3库仑定律与牛顿运动定律的结合【例3】如图所示，在光滑水平面上有A，B两带电小球，A质量m1，带正电q1，B质量m2，带负电量q2，用一水平力拉A，使AB保持L的距离一起向前运动，拉力F为多大？AAB【例1】【变式训练1】【解析】AB净电荷只能分布在金属球的外表面上，若是同种电荷互相排斥，电荷间的距离大于r，如图，根据库仑定律，它们之间的相互作用力变小。若是异种电荷相互吸引，电荷间的距离减小，而相互作用力大于。【例2】【例3】解析：要使AB保持L的距离一起向前运动，即A、B具有相同的加速度。以A、B整体为研究对象：，以B为研究对象：，所以得。【变式训练2】A，考点4电荷守恒定律及静电现象考点解读1．使物体带电的三种方法及实质摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的转移．实现电荷转移的动力是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引．2．验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出(如图3甲所示)．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计(如图乙所示)．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果．图3典例剖析例4使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()特别提醒电荷守恒定律是电学中的基本规律之一，对电荷守恒定律的考查每年都有，但往往渗透在各类电学题目中，很少单独考查；而对感应起电的考查难度不大，一般出现在选择题中．考点：库仑定律；静电场中的导体．分析：当带电金属球靠近不带电的验电器时，由于电荷间的相互作用，而使电荷发生了移动从而使箔片带电．解答：解：由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷；

故只有B符合条件．

故选B．点评：本题根据电荷间的相互作用，应明确同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．跟踪训练1把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是()A．带等量异种电荷B．带等量同种电荷C．带不等量异种电荷D．一个带电，另一个不带电两球相接触后，分开会发生相斥，说明两球至少有一个带点。A答案，如果带相等异种电荷，接触后电荷抵消，就不会产生排斥现象。B答案，如果带相同电荷，接触后两球电荷量不改变，会产生排斥现象。C答案，带有不等量异种电荷，接触后，电量少的就会给电量多的抵消，之后两球平分剩余的电量，会产生排斥。D答案，两球接触，平分正电，会产生排斥。所以答案一改选择B，C，D考点5库仑力作用下的平衡问题与动力学问题考点解读1．库仑定律的表达式为F＝keq\f(q1q2,r2)，其适用条件是真空中两静止点电荷之间相互作用的静电力．库仑定律与平衡问题联系比较密切，因此关于静电力的平衡问题是高考的热点内容，题型多以选择题为主．对于这部分内容，需要注意以下几点：一是明确库仑定律的适用条件；二是知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律；三是进行受力分析，灵活应用平衡条件．2．三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反．(2)规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．典例剖析例5(2009·江苏高考)两个分别带有电荷量－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F.两小球相互接触后将其固定距离变为eq\f(r,2)，则两球间库仑力的大小为()A.eq\f(1,12)FB.eq\f(3,4)FC.eq\f(4,3)FD．12F思维突破分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化．分析方法是：(1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”；(2)对研究对象进行受力分析，多了个静电力(F＝eq\f(kq1q2,r2))；(3)列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)或牛顿第二定律．图4跟踪训练2(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(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧的长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()图4A．l＋eq\f(5kq2,2k0l2)B．l－eq\f(kq2,k0l2)C．l－eq\f(5kq2,4k0l2)D．l－eq\f(5kq2,2k0l2)18.挖掘隐含条件寻求解题突破图5例6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圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？图5方法提炼在审题过程中，不但要了解题目所描述的是什么物理现象，物理过程如何，求解什么问题，更重要的是要对题目文字和图象的关键之处仔细领会，从中获取有效信息，即所谓要挖掘题目中的隐含条件，对有些物理问题，