－教科版選修3－1 庫侖定律 第1課時 學案.doc

第2節(jié) 庫侖定律 重難點一、對點電荷的理解1點電荷是理想化的物理模型點電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化模型，類似于力學中的質(zhì)點，實際中并不存在。2帶電體看成點電荷的條件(1)一個帶電體能否看成點電荷，要看它本身的線度是否比它們之間的距離小得多。即使是比較大的帶電體，只要它們之間的距離足夠大，也可以視為點電荷。(2)帶電體的線度比相關的距離小多少時才能看成點電荷，還與問題所要求的精度有關。在測量精度要求的范圍內(nèi)，帶電體的形狀及大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，帶電體就可以看成點電荷?！咎貏e提醒】(1)從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時，完全可以把它們視為點電荷。(2)帶電的物體能否看成點電荷，有時還要考慮帶電體的電荷分布情況。重難點二、庫侖定律1、庫侖定律內(nèi)容真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上電荷之間的這種作用力稱為靜電力，又叫做庫侖力2、表達式fk式中k叫做靜電力常量，k9.0109 nm2/c2，表示兩個電荷量均為1 c的點電荷在真空中相距1 m時，相互作用力為9.0109 n.3、適用條件真空中；點電荷【特別提醒】庫侖定律僅適用于真空中兩個點電荷間靜電力的計算，對于不能看做點電荷的帶電體，不能直接應用庫侖定律計算靜電力對于兩個均勻帶電的球體，相距較遠時也可視為點電荷，此時r是兩球心的距離4應用庫侖定律解題應注意的問題(1)真空中兩個靜止點電荷間相互作用力的大小只跟兩電荷的電荷量及間距有關，跟它們的周圍是否有其他電荷等無關(2)兩個點電荷之間相互作用的庫侖力遵守牛頓第三定律，即兩帶電體間的庫侖力是一對作用力與反作用力不要認為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大(3)庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性它與學過的重力、彈力、摩擦力是并列的它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時遵循平行四邊形定則，能與其他的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度(4)可將計算庫侖力的大小與判斷庫侖力的方向兩者分別進行即用公式計算庫侖力大小時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負號代入公式中，只將其電荷量的絕對值代入公式中從而算出力的大??；力的方向再根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引加以判別。過關檢測一、選擇題：本大題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確，選對的得6分，對而不全得3分。選錯或不選的得0分。1關于庫侖定律，以下說法中正確的是（）a庫侖定律適用于點電荷,點電荷其實就是體積很小的帶電體b庫侖定律是實驗定律c庫侖定律只適用與點電荷d根據(jù)庫侖定律，當兩個點電荷間的距離趨近于零時，則庫侖力趨近于無窮大2兩個相同的金屬小球，帶電荷量之比為17，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的 （）abcd3把一個電荷量為q的電荷分成電荷量分別為q和（qq）的兩部分，而后兩者相隔一定的距離，則兩者具有最大斥力時，q與q的關系是（）abcd無法確定4兩個半徑相等體積不能忽略的金屬球相距r，它們帶有等量同種電荷q時，相互間的庫侖力為f1，若距離不變，它們帶有等量異種電荷q時，庫侖力為f2，則兩力大小 （）af1f2bf1f2 cf1f2d無法確定5真空中兩個同種點電荷q1和q2，相距較近，使它們保持靜止狀態(tài)。今釋放q2，且q2只在q1的庫侖力作用下運動，則在q2運動過程中的速度和加速度的變化情況分別是（）a速度不斷變大，加速度不斷變大b速度不斷變大，加速度不斷變小c速度不斷變小，加速度不斷變大d速度不斷變小，加速度不斷變小6絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜。在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時a、b都不帶電，如圖1所示?，F(xiàn)使b帶電，則（）aa、b之間不發(fā)生相互作用圖1bb將吸引a，吸在一起不分開cb立即把a排斥開db先吸引a，接觸后又把a排斥開7有一彈簧原長為l，兩端固定絕緣小球，球上帶同種電荷，電荷量都是q，由于靜電斥力使彈簧伸長了l，如圖2所示。如果兩球的電荷量均減為原來的一半。那么彈簧比原長伸長了（ ）圖2ab小于c大于d8如圖3所示，帶電小球a、b的電荷分別為qa、qb，oaob，都用長l的絲線懸掛在o點。靜止時a、b相距為d。為使平衡時ab間距離減為，可采用以下哪些方法 （）oabd圖3a將小球a、b的質(zhì)量都增加到原來的2倍b將小球b的質(zhì)量增加到原來的8倍c將小球a、b的電荷量都減小到原來的一半d將小球a、b的電荷量都減小到原來的一半，同時將小球b的質(zhì)量增加到原來的2倍第卷（非選擇題，共52分）二、填空、實驗題：本大題共5小題，每小題5分，共25分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。9最早測出元電荷e的數(shù)值的是美國物理學家 ；他測出所有油滴的電荷量q值都是e的整數(shù)倍。同時，這位科學家還測出了電子電荷量和質(zhì)量的比值，叫做電子的 ，它的值為 。10真空中固定著a、b兩個帶負電的點電荷，它們間的距離為10 cm，現(xiàn)將另一個點電荷c，放到a、b連線上距a 2 cm處，則c恰好處于平衡狀態(tài)，則a、b兩個點電荷電量之比qaqb_。11有三個完全相同的金屬小球a、b、c，其中a球帶電荷量為7q，b球帶電荷量為q，c球不帶電。將a和b固定起來，然后讓c球反復與a球和b球接觸，最后移去c球，則a和b間的相互作用力將變?yōu)樵瓉淼腳倍。m1m2圖412如圖4所示，兩個帶同種電荷的小球，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2，用絕緣細線懸掛后，因靜電力使兩球分開，兩細線與豎直方向的夾角分別為、，兩球在同一水平線上，若，則對兩球質(zhì)量的要求是：_，電荷量的要求是：_。圖513如圖5所示，a、b兩點電荷相距l(xiāng)2m，質(zhì)量為ma10g，mb5g，它們從靜止開始運動（不計重力），開始時a的加速度為a，一段時間后，b的加速度值為a，速率v3 m/s，則此時兩點電荷相距_m，a的速率為_m/s。三、計算題：本大題共2小題，計27分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。圖614（12分）如圖6所示，一個掛在絲線下端的帶正電的小球b，靜止在圖示位置。若固定的帶正電的小球a電量為q，b球的質(zhì)量為m，帶電量為q，30，a和b在同一水平線上，整個裝置處于真空中，求a、b兩球之間的距離為多少?15（15分）在真空中同一條直線上的a、b兩點固定有電荷量分別為4q和q的點電荷。求：（1）將另一個點電荷c放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？（2）若要求這三個點電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點電荷應是正電荷還是負電荷？電荷量是多大？參考答案一、選擇題：1【答案】bc【點撥】電荷是否能看成點電荷跟電荷的大小、形狀無關，a錯誤；庫侖定律是法國物理學家?guī)靵?785年通過實驗發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，b正確；只有點電荷的作用力才滿足庫侖定律，c正確；當兩個點電荷的距離趨近于零時，它們的形狀對相互作用力的影響不能忽略，因此不能看成點電荷，不滿足庫侖定律規(guī)律，d錯誤。2【答案】cd【點撥】接觸前兩電荷的電荷量為q和7q，接觸后再分開，如果是兩同種電荷則帶電量分別為4q和4q，如果為兩異種電荷，則分開后帶電量分別為3q和3q，由庫侖定律可算出答案c、d正確。3【答案】c【點撥】根據(jù)庫侖定律有：，庫侖力取決于q和（qq）兩者的乘積，因q（qq）定值，所以有q（qq），即時乘積最大，c正確。4【答案】b圖甲圖乙【點撥】體積不能忽略的金屬球不能看成電荷，金屬球帶同種電荷時，電荷相互排斥，集中在遠端，如圖甲所示，電荷之間的距離大于兩球心的距離；金屬球帶異種電荷時，電荷相互吸引，集中在近端，如圖乙所示，電荷之間的距離小于兩球心的距離，所以f1f2，a、c、d錯誤，b正確。5【答案】b【點撥】同種點電荷q1和q2相互排斥，都受庫侖力作用作加速運動，速度越來越大，距離越來越遠，它們之間的庫侖力越來越小，加速度不斷變小，a、c、d錯誤，b正確。6【答案】d【點撥】帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，b帶電后將吸引a，吸在一起后a也帶上同種電荷，相互排斥，又分開，a、b、c錯誤，d正確。7【答案】c【點撥】兩球電荷量均減半,使其相互作用力減為原來的 ；又因兩球間距離減小，使其相互作用力增大一點兒，所以彈簧的伸長量要大于，故a、b、c錯誤，c正確。8【答案】bdldotfabmbg【點撥】b的受力如圖。根據(jù)共點力平衡條件和矢量合成關系，結(jié)合相似三角形有：而，可知，b、d正確。二、填空、實驗題：9【答案】密立根；比荷；1.761011c/kg【點撥】測定元電荷和電子比荷的實驗叫密立根油滴實驗。10【答案】116【點撥】根據(jù)庫侖定律和電荷c的受力平衡列方程有：k解得：qaqb11611【答案】【點撥】abc三球帶電量中和后總共為6q，再平分，每個小球帶電量均為2q。12【答案】m1m2；與q1、q2的具體值無關【點撥】根據(jù)庫侖定律公式有fk，不論q1、q2的具體值如何，兩電荷間的庫侖力均相等。根據(jù)平衡條件，若，必須有m1m2。13【答案】2；1.5【點撥】由于b的質(zhì)量是a的，當b的加速度也是a時，由牛頓第二定律可知，此時的庫侖力是開始時的，由庫侖定律可知，此時兩電荷之間的距離是開始時的倍，即為l2m，把a、b看作一個系統(tǒng)，相互作用的庫侖力是系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)所受的合外力為零，動量守恒，則有0mavambvb,由此得va1.5 m/s。三、計算題：14【答案】【解析】如圖所示，小球b受三個力作用而平衡。由平衡條件有f庫mgtan根據(jù)庫侖定律有f庫k由解得：r15【答案】（1）c在ab延長線上，在b點的外側(cè)，且abbc；（2）正電荷，qc4q【解析】（1）先判定第三個點電荷所在