【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 5页

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(lc( c)(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.‎