RevisedbyChenZhenin2021库仑定律
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第一章：静电场1.2库仑定律1.※知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法2.※※掌握库仑定律的内容及公式，会用库仑定律求解有关问题3.※通过静电力和万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性图中的母女两人用手接触一个带电体时，身体带上了电，头发上的电荷相互排斥，她们的头发便竖立起来.这一节我们来探究电荷间相互作用力所遵从的规律.一.探究影响电荷间相互作用力的因素1.实验原理：如图所示，F＝mgtanθ，θ变大，F变大；θ变小，F变小2.方法：控制变量法(探究电荷间作用力与距离的关系，探究电荷间作用力与电荷量的关系)3.实验操作：保持电荷量不变，改变悬点位置，从而改变小球间距r，观察夹角θ变化情况保持悬点位置不变，改变小球带电量q，观察夹角θ变化情况4.实验现象：r变大，θ变小r，变小，θ变大q变大，θ变大，q变小，θ变小5.实验结论：电荷间的作用力与距离有关，与电荷量有关二.库仑的实验1.实验装置：库仑扭秤(如图所示)2实验步骤(1)改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r的关系.(2)改变A和C的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与电荷量q之间的关系.3实验结论(1)力F与距离r的二次方成反比，即F∝eq\f(1,r2).(2)力F与q1和q2的乘积成正比，即F∝q1q2.所以F∝eq\f(q1q2,r2)或F＝keq\f(q1q2,r2).三.库仑定律1.库仑力电荷间的相互作用力，也叫做静电力.2.点电荷(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在.(2)特点①带电体间的距离比它们自身的大小大得多；②带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷间的作用力的影响可以忽略.3.带电体看成点电荷的条件(1)一个带电体能否看成点电荷，要看它本身的线度是否比它们之间的距离小得多.即使是比较大的带电体，只要它们之间的距离足够大，也可以视为点电荷.(2)带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关.在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷.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F的大小，跟它们的电荷量q1、q2的乘积成正比，与它们的距离r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＝keq\f(q1q2,r2)，其中静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2.大小：利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可.方向：在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸.(3)适用范围：真空中的点电荷.四.总结关于元电荷和点电荷，下列说法中正确的是( )A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．元电荷一定可看成点电荷C．体积很大的带电体也可能看做点电荷D．点电荷一定是电量很小的电荷答案：C解析：元电荷是带电量的最小值，它不是实体电荷，故A、B错误；带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状及所带电荷量的大小无具体关系，所以C正确，D错误.两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r(r远大于小球半径)，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为原来的( )A．eq\f(4,7) B．eq\f(3,7) C．eq\f(9,7) D．eq\f(16,7)解析：可设原来的带电量分别为q和7q，则原来的库仑力大小为eq\f(7kq2,r2)，但由于题目没有说明两个带电小球的电性，故库仑力可能是引力，也可能是斥力.分别讨论两种情况：若是两个带同种电荷的小球，则接触后总电量为8q，平均分配，两球各带4q电量，分开后库仑力为eq\f(16kq2,r2)；若是两个带异种电荷的小球，则接触后总电量为6q，平均分配，两球各带3q电量，分开后库仑力为eq\f(9kq2,r2).故答案选C和D.答案：CD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Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2＝9Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在直线AB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与B之间D．Q3为正电荷，且放于B右方解析：当Q3为负电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力情况如下表所示：置于A左侧置于A与B之间置于B右侧虽然Q3距离B较远，但是B的电荷量较大，因此三者有可能平衡由A和Q3受力方向知，必不平衡由A和B受力方向知，必不平衡当Q3为正电荷，分别置于A左侧、A与B之间、B右侧时，三者受力情况如下表所示：置于A左侧置于A与B之间置于B右侧由A、B受力方向知，必不平衡由Q3、B受力方向知，必不平衡虽然各个电荷受到方向相反的两个力作用，但是B的电荷量大，距离Q3又近，故Q3受到的两个力必不平衡故正确答案为A.答案：A点评：三个带电体在一条直线上，都在静电力作用下处于平衡状态，它们遵循的规律是：中间的电荷与两边的电荷电性相反，两边电荷电性相同，中间电荷量最小，即“两同夹一异，两大夹一小.”如图所示，两个质量分别为m1和m2的小球各用长为L的丝线悬挂在同一点，当两球分别带电量＋q1和＋q2时，两丝线张开一定的角度，下列哪些情况是可能的( )A．若m1＝m2，则α1＝α2B．若m1>m2，则α1>α2C．若m1
α2D．若m1＝m2，且q1>q2，则α1>α2答案：AC解析：两球所受库仑力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，小球越轻，偏离平衡位置的角度越大，所以选项A、C正确.
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