【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 13页

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