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  • 2021-05-24 发布

【物理】2018届一轮复习人教版专题6-1电荷守恒定律库仑定律学案

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专题6.1 电荷守恒定律 库仑定律 ‎1.能解释静电感应现象,会利用电荷守恒定律解答有关静电问题.‎ ‎2.掌握库仑定律,会利用平衡条件或牛顿第二定律解答电荷平衡或运动问题.‎ ‎ ‎ 一、电荷及电荷守恒定律 ‎1.元电荷、点电荷 ‎(1)元电荷:e=1.6×10-‎19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。‎ ‎(2)点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。‎ ‎2.静电场 ‎(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。‎ ‎(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。‎ ‎3.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)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。‎ ‎(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。‎ ‎4.感应起电:感应起电的原因是电荷间的相互作用,或者说是电场对电荷的作用。‎ ‎(1)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。‎ ‎(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。‎ 二、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,叫静电力常量。‎ ‎3.适用条件:真空中的点电荷。‎ 高频考点一、点电荷和库仑定律 ‎【例1】如图所示,半径相同的两个金属小球A、B带有电荷量大小相等的电荷,相隔一定的距离,两球之间的距离远大于小球的直径,两球之间的相互吸引力大小为F。今用第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两个球接触后移开,这时,A、B两个球之间的相互作用力大小是(  )‎ A.F          B.F C.F D.F 答案: A ‎【变式探究】如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离L为球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其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 ‎【答案】D ‎ 高频考点二、库仑力作用下的平衡                   ‎ ‎1.静电场中带电体平衡问题的解题思路 ‎(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”,确定研究对象。‎ ‎(2)受力分析。注意多了一个库仑力。‎ ‎(3)列平衡方程。‎ ‎2.三个自由点电荷的平衡问题 ‎(1)条件:两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零,或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。‎ ‎(2)规律 ‎“三点共线”——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。‎ ‎【例2】如图2所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离为l,l为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷,电荷量的绝对值均为Q,那么,a、b之间的万有引力F1与库仑力F2为(  )‎ 图2‎ A.F1=G,F2=k ‎ B.F1≠G,F2≠k C.F1≠G,F2=k ‎ D.F1=G,F2≠k 答案 D ‎【变式探究】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. 解析: 设等边三角形的边长为a,由几何知识可知,=a·cos 30°·=a,以B为研究对象,由平衡条件可知,cos 30°×2=,解得=,D正确。‎ 答案: D ‎1.【2015·安徽·15】2.由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电荷量分别为 q1和q2。其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为,式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为 A.kg·A2·m3 B.kg·A-2·m3·s‎-4 C.kg·m2·C-2 D.N·m2·A-2‎ ‎【答案】B ‎【解析】由可得单位为,故选B。‎ ‎2.【2015·江苏·2】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.从干燥的地毯走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉 ‎【答案】C ‎1.(2014·福建卷Ⅰ)如图,真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形,边长L=‎2.0 m.若将电荷量均为q=+2.0×10-‎6 C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9×109 N·m2/C2,求:‎ ‎(1)两点电荷间的库仑力大小;‎ ‎(2)C点的电场强度的大小和方向.‎ ‎【答案】(1)9.0×10-3 N (2)7.8×103 N/C 沿y轴正方向 ‎【解析】 (1)根据库仑定律,A、B两点电荷间的库仑力大小为 F=k①‎ 代入数据得 F=9.0×10-3 N②‎ ‎(2)A、B两点电荷在C点产生的场强大小相等,均为 E1=k③‎ A、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为 E=2E1cos 30°④‎ 由③④式并代入数据得E=7.8×103 N/C⑤‎ 场强E的方向沿y轴正方向.‎ ‎2.(2014·北京卷)如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是(  )‎ A.1、2两点的场强相等 B.1、3两点的场强相等 C.1、2两点的电势相等 D. ‎2、3两点的电势相等 ‎【答案】D ‎ ‎1.(2013·新课标Ⅱ·18)如图9,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正 三角形的三个顶点上;a、b带正电,电荷量均为q,c带负电.整个系统置于方向水平的匀强电场中.已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为 (  )‎ 图9‎ A. B. C. D. 答案 B 解析 因为a、b小球对c的静电力的合力方向垂直于a、b连线向上,又因c带负电,所以匀强电场的 场强方向为垂直于a、b连线向上.分析a球受力:b对a的排斥力F1、c对a的吸引力F2和匀强电场对a的电场力F3=qE.根据受力平衡可知,a受力情况如图所示 利用正交分解法:‎ F2cos 60°=F1=k F2sin 60°=F3=qE.‎ 解得E=.‎ ‎2.(2013·四川理综·8(1))在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能 与两电荷的间距和带电量有关.他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图10所示.‎ 图10‎ 实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的 偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大.实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的________而增大,随其所带电荷量的________而增大.‎ 此同学在探究中应用的科学方法是________(选填“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演 绎法”).‎ 答案 减小 增大 控制变量法 解析 偏角的大小,可以反映电荷间相互作用力的大小.所以可以分析出相互作用力与间距、电荷量 的关系.本题考察电荷间相互作用力与哪些因素有关,猜想有两方面,分组测量,所以本题的科学方法为控制变量法.‎ ‎1.关于电现象,下列说法中正确的是 (  )‎ A.感应起电是利用静电感应,使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程 B.带电现象的本质是电子的转移,中性物体得到多余电子就一定带负电,失去电子就一定带正电 C.摩擦起电是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷 D.当一种电荷出现时,必然有等量异种电荷出现,当一种电荷消失时,必然有等量异种电荷同时消失 答案 ABD ‎2.如图1所示,左边是一个原来不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是 (  )‎ 图1‎ A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QB B.只有沿虚线b切开,才会使A带正电,B带负电,且QA=QB C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA