【物理】2018届一轮复习人教版电荷及其守恒定律 库仑定律学案

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文档介绍

【物理】2018届一轮复习人教版电荷及其守恒定律 库仑定律学案

一、电荷及其守恒定律 库仑定律 ‎1.元电荷、点电荷 ‎(1)元电荷:e=1.60×10-‎19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.‎ ‎(2)点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,忽略带电体的大小和形状的理想化模型.‎ ‎2.电荷守恒定律 ‎(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.‎ ‎(2)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电.‎ ‎(3)带电实质:物体得失电子.‎ ‎(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的导体,接触后再分开,二者带相同电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分.‎ ‎3.感应起电 ‎(1)起电原因:电荷间的相互作用,或者说是电场对电荷的作用.‎ ‎(2)当有外加电场时,电荷向导体两端移动,出现感应电荷,当无外加电场时,导体两端的电荷发生中和.‎ ‎4.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)表达式:F=k,式中k=9.0×109 N·m2/C2,叫做静电力常量.‎ ‎(3)适用条件:真空中的点电荷.‎ ‎①在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式;‎ ‎②当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷.‎ ‎(4)库仑力的方向:由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.‎ 对点自测 ‎1.判断正误 ‎(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍.(√)‎ ‎(2)根据F=k,当r→0时,F→∞.(×)‎ ‎2.两个分别带有电荷量+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,它们之间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定,距离变为2r,则两球间库仑力的大小为(  )‎ A.F  B.F C.F D.F 解析:选C.两球接触前F=,接触后所带电量均为+2Q,库仑力大小为F′=k= =F,C正确.‎ ‎3.静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说,但下列不属于静电现象的是(  )‎ A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流 D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉 解析:选C.用塑料梳子梳头发时相互摩擦,塑料梳子会带上电荷吸引纸屑,选项A属于静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,由于静电感应,金属小球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷,两者相互吸引,选项B属于静电现象;小线圈接近通电线圈过程中,由于电磁感应现象,小线圈中产生感应电流,选项C不属于静电现象;从干燥的地毯上走过,由于摩擦生电,当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流,人有被电击的感觉,选项D属于静电现象.‎ 二 电荷守恒定律和库仑定律重点讲解 ‎1.库仑定律适用条件的三点理解 ‎(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离.‎ ‎(2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布.‎ ‎(3)不能根据公式错误地推论:当r→0时,F→∞.其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了.‎ ‎2.应用库仑定律的三条提醒 ‎(1)在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电量的绝对值计算库仑力的大小.‎ ‎(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反.‎ ‎(3)库仑力存在极大值,由公式F=k可以看出,在两带电体的间距及电量之和一定的条件下,当q1=q2时,F最大.‎ 例题1. 如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,壳层的厚度和质量分布均匀,将它们分别固定于绝缘支座上,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,两球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、库仑力F库分别为(  )‎ A.F引=G,F库=k    ‎ B.F引≠G,F库≠k C.F引≠G,F库=k ‎ D.F引=G,F库≠k 解析:选D.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只有半径的3倍,但由于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.对于a、b两带电球壳,由于两球心间的距离l只有半径的3倍,表面的电荷分布并不均匀,不能把两球壳 看成相距l的点电荷,故D正确.‎ 例题2.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电荷量为q,球2的带电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变.由此可知(  )‎ A.n=3 B.n=4‎ C.n=5 D.n=6‎ 解析:选D.由于各球之间距离远大于小球的直径,小球带电时可视为点电荷.由库仑定律F=k知两点电荷间距离不变时,相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比.又由于三小球相同,则接触时平分总电荷量,故有F=q·nq=·,解得n=6,D正确.‎ 例题3.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示,半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在过球心O的直线上有A、B两个点,O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k,球的体积公式为V=πr3,则A点处检验电荷q受到的电场力的大小为(  )‎ A. B. C. D. 解析:选B.实心大球对q的库仑力F1=,实心小球的电荷Q′=Q×‎ eq f(blc(rc)(avs4alco1(f(R,2)))3,R3)=,实心小球对q的库仑力F2==,检验电荷q所受的电场力F=F1-F2=,选项B正确.‎ 过关检测 ‎1. 两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示.A处电荷带正电荷量Q1,B处电荷带负电荷量Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在AB直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则(  )‎ A.Q3为负电荷,且放于A左方 B.Q3为负电荷,且放于B右方 C.Q3为正电荷,且放于A、B之间 D.Q3为正电荷,且放于B右方 解析:选A.因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用,且已知Q1和Q2是异种电荷,对Q3的作用力一为引力,一为斥力,所以Q3要平衡就不能放在A、B之间.根据库仑定律知,由于B处的电荷Q2电荷量较大,Q3应放在离Q2较远而离Q1较近的地方才有可能处于平衡,故应放在Q1的左侧.要使Q1和Q2也处于平衡状态,Q3必须带负电,故应选A.‎
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