高二物理選修3-1精品講學案《 庫侖定律》(推薦含答案)

1、庫侖定律精品講學案（新含答案） 基礎知識精講一、庫侖定律1內容真空中兩個靜止之間的相互作用力，與它們的電荷量的成正比，與它們的距離的二次方成 ，作用力的方向在它們的連線上。 電荷間的這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。2適用范圍（1）真空中 （2）靜止的 （3）點電荷二、點電荷當帶電體間的距離比它們自身的大小 電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以 作帶電的點，叫做 。得多，以致帶電體的形狀、大小及 時，這樣的帶電體就可以看注意：點電荷類似于力學中的質點，也是一種 庫侖定律的表達式 。式中的 k 是比例系數，叫做靜電力常量。k=的模型。注意 ：計算大小時只需將電荷量的絕對值代入。靜電力與萬有引

2、力的比較1相同點：公式形式相同，應用時都有條件都是不接觸力，且與距離的二次方成反比2不同點：萬有引力只是相互吸引，而靜電力可以是引力，也可以是斥力 3在求靜電力時，萬有引力可以忽略例題精講一、對庫侖定律的理解和應用庫侖定律的適用條件是真空中的靜止點電荷。點電荷是一種理想化的物理模 型，當帶電體間的距離遠大于帶電體的自身大小時，可以視其為點電荷，可以用 庫侖定律，否則不能用?！纠} 1】如圖所示，兩個質量均為 m 的完全相同的金屬球殼 a 與 b，其殼122122層的厚度和質量分布均勻，將它們固定于絕緣支架上，兩球心間的距離為 l，為球殼外半徑 r 的 3 倍，若使它們帶上等量的異種電荷，使其所

3、帶電荷量的絕對值 均為 q，那么 a、b 兩球間的萬有引力 f 與庫侖力 f 為1 2m 2 q 2 a f =g ， f =kl 2 l 2b f g1m 2 q 2， f kl 2 l 2m 2 q 2 c f g ， f =kl 2 l 2d f =g1m 2 q 2， f kl 2 l 2參考答案： d二、三個自由點電荷僅在它們系統(tǒng)的靜電力作用下處于平衡狀態(tài)時，滿足的規(guī) 律1 “三點共線”三個點電荷分布在同一直線上。2 “兩同夾一異”正負電荷相互間隔。3 “兩大夾一小”中間電荷的電荷量最小。4 “近小遠大”中間的電荷靠近電荷量較小的電荷?！纠} 2】兩個可自由移動的點電荷分別放在 a、

4、b 兩處，如圖所示。a 處 電荷帶正電荷量 q ，b 處電荷帶負電荷量 q ，且 q =5q ，另取一個可以自由移1 2 2 1動的點電荷 q ，放在 ab 直線上，欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則3a q 為負電荷，且放于 a 左方 3b q 為負電荷，且放于 b 右方 3cq 為正電荷，且放于 a、b 之間3dq 為正電荷，且放于 b 右方3參考答案： a題型強化1下列關于點電荷的說法正確的是a 點電荷一定是電荷量很小的電荷b 點電荷是一種理想化的模型，實際不存在c 只有體積很小的帶電體，才能作為點電荷d 兩均勻帶電的絕緣球體在計算庫侖力時可視為點電荷2人類已探明某星球帶負電，假設它是一個均勻

5、帶電的球體，將一帶負電的粉 塵置于該星球表面 h 處，恰好處于懸浮狀態(tài)。現(xiàn)設科學家將同樣的帶電粉塵 帶到距星球表面 2h 處無初速度釋放，則此帶電粉塵將a 向星球地心方向下落b 飛向太空c 仍在那里懸浮d 沿星球自轉的線速度方向飛出3兩個完全相同的金屬小球，分別帶有 +3q 和 q 的電荷量，當它們相距 r時，它們之間的庫侖力是 f 。若把它們接觸后分開，再置于相距 點，則它們的庫侖力的大小將變?yōu)閞3的兩ar3b3fc4fd9f4如圖所示，用兩根等長的細線各懸掛一個小球，并系于同一點，已知兩小球 的質量相同，當它們帶上同種點電荷時，相距 r 而平衡。若使它們的電荷量1都減少一半，待它們重新平衡

6、后，兩小球間的距離將a大于r12b等于r120r c小于 12d不能確定5a、b 兩個點電荷間的距離保持恒定，當其他一些電荷被移近時，a、b 間的 庫侖力將a變大c不變b變小 d都有可能6如圖所示，把一個帶電小球 a 固定在光滑的水平絕緣桌面上，在桌面的另一 處放置帶電小球 b?，F(xiàn)給 b 一個垂直 ab 方向的速度 v ，b 球將a 若 a、b 為異種電荷，b 球可能做圓周運動b 若 a、b 為異種電荷，b 球一定做加速度、速度均變小的曲線運動 c若 a、b 為同種電荷，b 球一定做遠離 a 的變加速曲線運動d若 a、b 為同種電荷，b 球的動能一定會減小7如圖所示，豎直墻面與水平地面均光滑且

7、絕緣。兩個帶有同種電荷的小球 a、b 分別位于豎直墻面和水平地面上，且處于同一豎直平面內。若用圖示 方向的水平推力 f 作用于小球 b，則兩小球靜止于圖示位置。如果將小球 b 向左推動少許，并待兩小球重新達到平衡時，與原來相比a 兩小球間的距離將增大，推力 f 將增大b 兩小球間的距離將增大，推力 f 將減小c 兩小球間的距離將減小，推力 f 將增大d 兩小球間的距離將減小，推力 f 將減小8豎直絕緣墻壁上的 q 處有一固定的小球 a，在 q 的正上方的 p 點用絕緣絲線 懸掛另一小球 b，a、b 兩小球因帶電而相互排斥，致使懸線與豎直方向成 角，如圖所示，由于漏電，a、b 兩小球的電荷量逐漸

8、減少，懸線與豎直方592 22向的夾角 逐漸變小，如圖所示，則在電荷漏完之前懸線對懸點 p 的拉力的 大小將a保持不變 c逐漸變小b先變小后變大 d逐漸變大9兩個可自由移動的點電荷分別放在 a、b 兩處，如圖所示。a 處電荷帶正電 荷量 q ，b 處電荷帶負電荷量 q ，且 q =5q ，另取一個可以自由移動的點1 2 2 1電荷 q ，放在 ab 直線上，欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則3aq 為負電荷，且放于 a 左方3bq 為負電荷，且放于 b 右方3cq 為正電荷，且放于 a、b 之間3dq 為正電荷，且放于 b 右方310用等長的絕緣細線把一個質量為 1.0 kg 的小球 a 懸掛天花板

9、上 m、n 兩點， a 帶有 q=1.010 c 的正電荷。兩線夾角為 120 ，a 的正下方 0.3 m 處放一 帶等量異種電荷的小球 b，b 與絕緣支架的總質量為 2.0 kg ，兩線上的拉 力大小分別為 f 和 f 。（ k=910 n m /c ，取 g =10 m/s ）則1 2a 支架對地面的壓力大小為 30.0 nb 兩線上的拉力大小 f =f =20.0 n1 2c將 b 水平右移，使 m、a、b 在同一直線上，此時兩線上的拉力大小 f =12.51n，f =10.0 n2d將 b 移到無窮遠處，兩線上的拉力大小 f =f =20.0 n1 211如圖所示，帶正電的甲球固定在足

10、夠大的光滑絕緣水平面上的 a 點，其帶 電荷量為 q；質量為 m、帶正電的乙球在水平面上的 b 點由靜止釋放，其帶電荷量為 q；a、b 兩點間的距離為 l。釋放后的乙球除受到甲球的靜電力作 0用外，還受到一個大小為f kqq4l 20（k 為靜電力常數），方向指向甲球的恒力（非電場力）作用，兩球均可視為點電荷。求：（1） 乙球剛釋放時受到的庫侖力；（2） 乙球在釋放瞬間的加速度大小；（3） 乙球的速度最大時兩球間的距離。12如圖，質量為 m 的帶電小球 a 用絕緣細線懸掛于 o 點，處于靜止狀態(tài)。施 加一水平向右的勻強電場后 a 向右擺動，擺動的最大角度為 60，則 a 受到 的電場力大小為

11、。在改變電場強度的大小和方向后，小球 a 的平衡 位置在 =60處，然后再將 a 的質量改變?yōu)?2 m，其新的平衡位置在 =30 處，a 受到的電場力大小為 。( )02參考答案1 bd【解析】當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形 狀、大小及電荷分布狀況對它們的作用力影響可以忽略時，帶電體可以看成 點電荷，所以 a、c 錯誤，b 正確。因為兩絕緣球體上的電荷不能自由移 動，故可將電荷等效集中于球心一點，d 正確。2 c【解析】均勻帶電的球體可視為點電荷。粉塵原來能懸浮，說明它所受到的庫侖力與萬有引力相平衡，即 成立，故選 c。kqq mm=g ，可以看出，r 增大，等式仍然

12、r 2 r 23q 23b【解析】根據庫侖定律公式得 f =k ，接觸后再分離后所帶電荷量各為r 2q 2 9q 2 f =k =k =3 fq， r r 223，故 b 正確。4.a5c【解析】根據 f =kq q1 2r 2可知，ab 間電荷的庫侖力與其他電荷是否存在無關，故 c 正確，abd 錯誤。6ac【解析】若兩個小球所帶電荷為異種電荷，則 b 受到 a 的庫侖引力的作用，方向指向 a。因 v ab，當 k0q q v 21 2 =m 0 ，即 v = r rkq q1 2mr時，b 球做勻速圓周運動；當 v 0kq q1 2 時，b 球將做庫侖力、加速度、速度都變小的離心運 mr動

13、；當 v 0kq q1 2 時，b 球將做庫侖力、加速度、速度逐漸增大的近心運 mr動。若兩個小球所帶電荷為同種電荷，b 受到 a 的庫侖力作用而做遠離 a 的 變加速曲線運動，庫侖力做正功，b 球的動能增加。故 ac 正確。7b【解析】以小球 a 為研究對象，其受力如圖所示，小球 a 受到小球 b 對它 的斥力 f 和墻壁對它的彈力 f 的合力與其重力 mg 平衡。當將小球 b 向左斥 n推動少許，并待兩小球重新達到平衡時，f 與豎直方向夾角 減小，則由圖斥可判斷斥力 f 減小，因此兩小球間的距離將增大，彈力 f 減?。灰?a、b斥 n1 212122兩小球組成的整體為研究對象，由平衡條件知

14、 f=f ，故推力 f 將減小。故n正確答案為 b。8a 以小球為研究對象，球受到重力 g，a 的斥力 f 和線的拉力 f 三個力作1 2用，如圖所示。作出 f 、 f 的合力 f ，則由平衡條件得： f=g 。根據 b pbq 得：fb ff pb = 1 ，故可得： f = gpq pb pq；在 a、b 兩質點帶電荷量逐漸減少的過程中，pb、pq、g 均不變，則線的拉力 f 不變，故 a 正確，bcd 錯誤。2【名師點睛】本題是力學中動態(tài)平衡問題，采用的是三角形相似法，得到力 的大小與三角形邊長的關系，進行分析，也可以應用函數法求解。9.a10bc【解析】對 b 和支架受力分析，受豎直向下的重力，a 對 b 的庫侖力，地面的支持力，由平衡條件可求支持力 f =mg -knq q1 2 =10 n ，所以 a 錯 r 2誤；對 a 由平衡條件知 f =f =mg +k1 2q q1 2 =20 n ，故 b 正確；將 b 水平右 r 20.3移，使 m、a、b 在同一直線上，此時兩球的距離變?yōu)?r = =0.6 m ，sin30 所以有 f -k 1q q1 2 =f =mg ，解得 f =12.5 n，f =10.0 n，所以 c 正確；將 r2b 移到無窮遠處，庫