高中物理《库仑定律》微课精讲+知识点+教案课件+习题.pdf
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1、 知识点:1真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟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库仑定律的公式 F=k12/r2,F 叫库仑力或静电力,也叫电场力,F 可以是引力也可以是斥力,K 叫静电力常量,公式中各量均取国际单位时,其数值为9.0 x109,单位为 Nm2C2 3库仑定律适用于点电荷,如果点电荷不止两个,则某点电荷所受的总的作用力应是各点电荷对它作用力的矢量和 4不能单纯地从数学意义上去考虑,以为 r0 时,由F=k12/r2便可得到 F 为无穷大了,事实上,当r0 时,带电体便不能看作点电荷,公式也不再适用了 考点:【基础回顾】考点一
2、 静电现象及电荷守恒定律 1使物体带电的三种方法及其实质 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而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 考点二 库仑定律的理解及其应用 库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体间的距离远大于带电
3、体的自身大小时,可以视其为点电荷而适用库仑定律,否则不能适用 【技能方法】1.对物体带电的理解 (1)使物体带电有三种方式 (2)库仑电荷分配法接触共有分半 两个完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后平分 2.电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区别 电荷量是物体带电荷的多少,电荷量只能是元电荷的整数倍;元电荷是电荷量为 1.61019C 的电荷,不是电子也不是质子,而是最小的电荷量,电子和质子带最小的电荷量;点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”,是一种理想化物体模型,对其带电荷量无限制;检验电荷是用来研究电场的电荷,要求放入电场后对原来的电场不产生影响,故
4、应为带电荷量足够小的点电荷 3.处理点电荷的平衡问题及动力学问题的方法 (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,多了库仑力 (3)列平衡方程(F合0 或 Fx0,Fy0)4.库仑定律应用应注意的问题 (1)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,能否快速正确地挖掘隐含条件可成为解题的关键 (2)三个自由点电荷仅在它们系统的静电力作用下处于平衡状态时,满足的规律是:“三点
5、共线”三个点电荷分布在同一直线上;“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。(3)库仑力参与下的共点力平衡问题:分析方法与力学问题相同,只是多了一个库仑力而己,可以用正交分解法,也可以用矢量三角形法 (4)有库仑力参与的动力学问题与牛顿运动定律中的动力学问题本质上是相同的(如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律),值得注意的两点是:(1)列方程时,注意库仑力的方向,(2)若库仑力总与速度方向垂直,库仑力不做功 【基础达标】1下列实验中准确测定元电荷电量的实验是:()A.库仑扭秤实验 B.密立根油滴实验 C.用 DIS 描绘电场的等
6、势线实验 D.奥斯特电流磁效应实验 【答案】B 【解析】对于物理中的重要事件、规律的得出要了解其发展历史,明确重要科学家伽利略、牛顿、法拉第、奥斯特等的主要贡献,培养自己的科学素养和科学品质 密立根通过油滴实验,测出了电子电荷量的精确数值,任何物体带电量的数值都是元电荷电量的整数倍 2(多选)两个半径为 R 的金属球所带电荷量分别为+Q1和+Q2,当两球心相距为 r 时,相互作用的库仑力大小不正确的是:()A.B.C.D.无法确定 【答案】BD 【解析】当两球心相距 r 远大于 R 时,两球可以看做点电荷,故两球之间的库仑力为:;而当两球心相距 r 不是远大于 R时,两球不能看成点电荷,因带同
7、种电荷,导致电量间距大于 r,根据库仑定律可知,它们相互作用的库仑力大小,故AC 正确,BD 错误此题选不正确的,故选:BD 3两个相同的金属小球(可看作点电荷),带有同种电荷,且电量之比为 17,在真空中相距为 r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能是原来的()A7 B.3/7 C.9/7 D.16/7 【答案】D 【解析】接触前,根据库仑定律可得,接触后,根据平均分配原则,两小球带电量为|4q|,所以接触后库仑力为,选项 D 正确。4(多选)如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球 a、b、c(均可视为点电荷),三球沿一条直线摆放,仅在它们之间的静电力作用下处于静止状态
8、,则以下判断正确的是:()Aa 对 b 的静电力一定是引力 Ba 对 b 的静电力可能是斥力 Ca 的电荷量可能比 b 的少 Da 的电荷量一定比 的多 【答案】AD 【解析】根据电场力方向来确定各自电性,从而得出“两同夹一异”,因此 A 正确,B 错误同时根据库仑定律来确定电场力的大小,并由平衡条件来确定各自电量的大小,因此在大小上一定为“两大夹一小”故 D 正确,C 错误,故选:AD 5用两根长度均为 L 的绝缘细线各系一个小球,并悬挂于同一点。已知两小球质量均为 m,当它们带上等量同种电荷时,两细线与竖直方向的夹角均为,如图所示。若已知静电力常量为 k,重力加速度为 g。求:(1)画出左
9、边小球的受力分析图;(2)小球受绝缘细线拉力的大小;(3)小球所带的电荷量。【答案】(1)略(2)(3)【解析】(1)对小球进行受力分析,如图所示。(2)设绳子对小球的拉力为 T,(3)设小球受到的库仑力为 F,则 解得:【能力提升】1水平面上 A、B、C 三点固定着三个电荷量均为 Q 的正点电荷,将另一质量为 m 的带正电的小球(可视为点电荷)放置在 O 点,OABC 恰构成一棱长为 L 的正四面体,如图所示。已知静电力常量为 k,重力加速度为 g,为使小球能静止在 O 点,小球所带的电荷量为()A B C D 【答案】A 【解析】由库仑定律固定的每个正点电荷作用于小球的静电力为,设力 F
10、与竖直方向的夹角为,由几何知识可求出,每个力 F 在竖直方向的分力之和与带电小球的重力平衡,即3Fcos=mg,又,几式联解得,故只有 A 项正确。2在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球,小球A、B、C 位于等边三角形的三个顶点上,小球 D 位于三角形的中心,如图所示现让小球 A、B、C 带等量的正电荷 Q,让小球 D 带负电荷 q,使四个小球均处于静止状态,则 Q 与 q 的比值为()A.B.C.3 D.【答案】D 【解析】以 A、B、C 三个中的一个为研究对象,如以 B 为研究对象有:受到 A、C 的斥力作用,同时受到 D 点点电荷的引力作用,设三角形边长为 L,根据受力平衡得:
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