湖南人教新课标高中总复习第1轮物理第6章第1讲电荷守恒定律库仑定律3

1、本章内容是历届高考考查的重点和热点，涉及电场的性质和电场对物质(带电体或导体)的作用，特别是带电粒子在电场中的运动，更是力、电综合命题的核心内容,纵观近几年高考试题，一般以选择题和计算题形式出现选择题单独命题考查基本概念、基本规律的运用，属基础题，计算题涉及电场力、电势、电势差、电势能、电功等概念与力学综合，要求综合运用运动与力的关系、功和能量的关系等重要力学规律展望未来的高考，应该具备知识覆盖面广，考题题材新颖丰富，注重与生活、生产实际及科技背景的结合，综合性强，对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力会有较高的要求，有较高的难度和区分度,对本章的复习备考主要从两个

2、方面入手：一是电场的性质即从电场的力和能两个角度去把握电场强度描述电场的力的性质，电势则是从电场能的角度引入的物理量二是电场对物质的作用电场对放入其中的电荷有力的作用，由此产生大量的有关电荷在电场中运动的问题；电场对放入其中的导体的作用，产生静电感应现象 在准确掌握本章的基本知识的同时应该着重明确以下问题：,一是熟记几个特点：常见电场的电场线(点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场)形状，等量同种(异种)电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点，等势面的特点，匀强电场的特点，处于静电平衡状态的导体的特点；二是弄清几个关系：电场力F和场强E的关系，场

3、强E和电场线的关系，电场线和等势面的关系，电场力做功W和电势能的变化Ep的关系；三是明确相关公式的计算原则：一般情况下，计算矢量(F和E)时，各量用绝对值代入，计算标量(W、U、Ep)时，各量用正、负值代入,从方法层面而言，解决本章试题可以完全按力学方法，主要从产生加速度和做功两个方面来展开思路思路之一是力和运动的关系：根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解，几乎所有力学规律和运动状态都可能在电场问题中得到体现；思路之二是功能关系：根据电场力及其他外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，这条线索不但适用于匀强电场，也适用于非匀强电场 本章问题多涉及类比(如电场

4、与重力场类比)、等效(如合运动与分运动等效)、对称及比值定义物理量等方法，应深刻领会并正确运用,第1讲,电荷守恒定律 库仑定律,一、电荷及其相互作用 1自然界中只有两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷.同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引. 2电荷的多少叫电荷量，简称电量符号为Q或q；单位：库仑，符号为C.,3点电荷是一种理想化的模型，当带电体间的距离远大于带电体大小，以至于带电体的形状和大小及电荷分布状况对相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可视为点电荷 4元电荷：电荷量e称为元电荷e1.601019C.所有带电体的电荷量都是e

5、的整数倍 5比荷：带电体的电荷量和带电体的质量之比，叫做带电体的比荷,二、物体的起电方式及其实质 1三种起电方式 (1)摩擦起电：不同物质的原子核束缚电子的能力不同实质是电子的转移，结果使两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷 (2)接触起电：不带电的异体与带电体接触后会带电 (3)感应起电：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象利用静电感应使物体带电，叫做感应起电,2实质：是使正负电荷分开，电荷发生重新分布，即出现电子的得失与转移.某个物体带电是由于本身的正、负电荷量不相等.,三、电荷守恒定律 1电荷既不能创造，也不能消灭，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

6、，在转移过程中电荷的总量保持不变另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变 2等量异种电荷结合在一起，对外不显电性，这种现象称为中和.中和不是消灭电荷，实质是电荷发生了转移，在转移过程中电荷总量不变,3电量平分原理：两个完全相同的导体接触后，其电荷的分配规律为同种电荷总量均分，异种电荷先中和后均分.,1通常说“物体不带电”是否意味着物体中没有电荷？ 解答：物体是由原子组成的，原子又是由原子核和核外电子组成原子核带正电，核外电子带负电，如果正负电荷的电荷量相等，则整个原子表现为电中性，这时我们就说物体不带电可见，通常说“物体不带电”并不意味着物体中没有电荷，而是说明物体中

7、正负电荷的电荷量相等,2物体带电的本质是什么？ 解答：(1)摩擦起电：两个不同种的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电 (2)接触起电：用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电接触起电的本质仍然是电子的转移 (3)感应起电：把金属导体放在外电场中，导体内的自由电子由于受静电力作用而发生移动，使导体两端分别出现等量异种电荷,3电荷守恒定律在哪些规律中体现出来？ 解答：(1)起电和中和：不论是起电现象还是电荷中和现象，其过程是电荷的转移，电荷本身并没有被创造或者消灭 (2)带电粒子

8、的产生和湮灭：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可以同时湮灭，转化为光子在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，两个粒子带电量是相等且正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变,(2)库仑力也称为静电力，它具有力的共性两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律；它是矢量，合成与分解时遵从平行四边形定则；它可以与其他力平衡，也可以使物体发生形变，产生加速度 (3)用库仑定律求力的大小时，Q1、Q2应取绝对值，力的方向则由同斥异吸进行判断,1电荷守恒定律与库仑定律的综合运用 例1：(2009江苏) 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

9、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 ，则两球间库仑力的大小为(),答案：C,方法点拨：只有两个完全相同的金属球接触后再分开，它们所带的电荷才会中和后再均分,变式训练1：两个完全相同的导体小球，所带电量多少不同，相距一定的距离时，两个导体球之间有相互作用的库仑力如果将两个导体球相互接触一下后，再放到原来的位置，则两球的作用力的变化情况是( ),A如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力 B如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力是斥力 C如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力仍是斥力 D如果相互接触前两

10、球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力,解析：如果相互接触前两球的库仑力是引力，说明两个导体小球带异种电荷，接触以后只能带同种电荷，所以为斥力；如果相互接触前两球的库仑力是斥力，说明两个小球带同种电荷，接触以后还是同种电荷，还是为斥力,答案：BC,2应用库仑定律的条件 例2：如图611所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与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L，为球半径的3倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么a、b两球之间的万有引力F引与库仑力F库为(),解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离L只有

11、其半径r的3倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点因此，可以应用万有引力定律 而本题中由于a、b两球所带异种电荷相互吸引使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离L只有其半径r的3倍，不满足Lr的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律,综上所述，对于a、b两带电球壳的整体来说，满足万有引力的适用条件，不满足库仑定律的适用条件，故只有选项D正确,答案：D,3带电体的平衡,例3：竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的小球A，在Q的正上方的P点用绝缘丝线悬挂另一小球B，A、B两小球因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成角

12、，如图611所示由于漏电，使A、B两小球的电荷量逐渐减少，悬线与竖直方向的夹角逐渐变小，则在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力的大小将() A保持不变 B先变小后变大 C逐渐变小 D逐渐变大,答案：A,方法点拨：解决带电体的平衡问题，关键是正确找出物体受到的所有外力，作出受力图，再根据合力为零的平衡条件求解同时要善于发现隐含条件，如本题中的受力三角形与结构三角形的关系,答案：C,4带电体的运动 例4：(2010湘钢一中)如图615所示，均可视为质点的三个物体A、B、C穿在竖直固定的光滑绝缘细线上，A与B紧靠在一起，C紧贴着绝缘地板，质量分别为mA2.32kg，mB0.20kg，mC2.00kg，其中A不带电，B、C的带电量分别为qB4.0105C，qC7.0105C，且电量都保持不变，开始时三个物体均静止现给物体A施加一个竖直向上的力F，使它由静止开始向上做加速度a4.0m/s2的匀加速直线运动，经时间t，F变为恒力已知g10m/s2，静电力恒量