第一章2　库仑定律—人教版高中物理选修3-1讲义 .doc

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1、2库仑定律一、库仑定律1.点电荷(1)点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷.(2)说明：点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在.带电体能否看做点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的形状、大小与距离相比能否忽略.即将带电体看做点电荷的前提条件是带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸.(3)正确区分点电荷与元电荷：元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的数值，是电荷量的最小值，没有正、负之分.点电荷只是不考虑大小和形状的带电体，

2、其带电荷量可以很大，也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍.2.库仑定律(1)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正比，与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：Fk，其中k9.0109 Nm2/C2，叫做静电力常量.(3)适用条件：a.在真空中；b.点电荷.3.库仑的实验(1)库仑扭秤实验是通过悬丝扭转角度比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比.(2)库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比.4.库仑定律的理解与应用(1)库仑定律适用于点

3、电荷间的相互作用，当r0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用.(2)两个规则的带电球体相距比较近时，不能被看做点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随所带电荷量的改变而改变，即电荷的分布会发生改变.若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时Fk；若带异种电荷时，如图(b)，由于吸引而距离变小，此时Fk.(3)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大.5.库仑力的叠加(1)对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和.(2)电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力

4、的矢量和时应用平行四边形定则.1如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q121014 C和Q221014 C.在AB的垂直平分线上有一点C，且ABACBC6102 m.如果有一高能电子静止放在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？2(多选)两个质量分别是m1、m2的小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线张开一定的角度1、2，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，则下列说法正确的是()A.若m1m2，则12 B.若m1m2，则12C.若m1m2，则12 D.若q1q2，则123如图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点电荷Q

5、A、QB，QAQBQ，求在顶点C处的正点电荷QC所受的静电力.4如图所示，直角三角形ABC中B30，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是()A.A带正电，QAQB18 B.A带负电，QAQB18C.A带正电，QAQB14 D.A带负电，QAQB145如图所示，半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为Q的电荷，另一电荷量为q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受静电力的大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)2库仑定律1解析电子带负电荷，在

6、C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示. 由库仑定律Fk得FAk9.0109 N8.01021 N，FBk8.01021 N.由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的高能电子受到的库仑力FFAFB8.01021 N，方向平行于AB连线由B指向A.2答案BC解析以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示.由共点力平衡得FTsin 1F库FTcos 1m1g由得tan 1，同理tan 2，因为不论q1、q2大小如何，两带电小球所受库仑力属于作用力与反作用力，永远相等，故从tan 知，m大，则tan 小，也小()，m相等，也相等，故选项B、C正确.3答案k，方向为与AB连线垂直向

7、上解析正点电荷QC在C点的受力情况如图所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变，仍然遵循库仑定律.QA对QC作用力：FAk，同种电荷相斥，QB对QC作用力：FBk，同种电荷相斥，因为QAQBQ，所以FAFB，QC受力的大小：FFAk，方向为与AB连线垂直向上.4答案B解析要使C处的正点电荷所受静电力方向平行于AB向左，该正点电荷所受力的情况应如图所示，所以A带负电，B带正电.设AC间的距离为L，则FBsin 30FA即ksin 30解得，故选项B正确.5答案k指向小圆孔中心解析在球壳上与小圆孔相对的小圆面B的电荷量qQQ.根据库仑定律，它对球心的点电荷q的作用力大小Fkk，其方向由球心指向小圆孔中心.