高一物理電荷及其守恒定律--庫(kù)侖定律(共10頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)高一高一物理電荷及其守恒定律、庫(kù)侖定律物理電荷及其守恒定律、庫(kù)侖定律【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：電荷及其守恒定律 庫(kù)侖定律知識(shí)要點(diǎn)：知識(shí)要點(diǎn)：1. 知道各種起電的方法及實(shí)質(zhì)2. 掌握電荷守恒定律的內(nèi)容3. 知道點(diǎn)電荷的概念和靜電力常數(shù)4. 知道庫(kù)侖定律，理解它的含義及其表達(dá)式重點(diǎn)、難點(diǎn)解析重點(diǎn)、難點(diǎn)解析一、電荷及其守恒定律一、電荷及其守恒定律1. 物體帶電的實(shí)質(zhì) （1）物質(zhì)是由原子組成的，而原子又是由原子核和核外電子構(gòu)成的，電子帶負(fù)電，原子核帶正電。整個(gè)原子一般表現(xiàn)為電中性。 （2）物體失去電子則帶正電，物體得到電子則帶負(fù)電，物體帶電的

2、實(shí)質(zhì)就是電子的得失。2. 物體帶電的三種方式：即摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸帶電。（1）摩擦起電是由于相互摩擦的物體間的電子的得失而使物體分別帶上等量異種電荷，玻璃棒與絲綢摩擦?xí)r，由于玻璃棒容易失去電子而帶正電，硬橡膠棒與毛皮摩擦?xí)r，由于硬橡膠棒容易得到電子而帶負(fù)電。（2）感應(yīng)起電是指利用靜電感應(yīng)使物體帶電的方式，例：如圖所示，將導(dǎo)體 A、B 接觸后去靠近帶電體 C，由于靜電感應(yīng)，A、B 上的自由電子受到帶電體 C 的吸引而聚集到A 端，使 A 端帶負(fù)電，B 端由于失去電子而帶正電。這時(shí)先把 A、B 分開(kāi)，然后移去 C，則 A 和 B 兩導(dǎo)體上就分別帶上了等量異種電荷，如圖所示。 （3）接觸帶電比

3、較簡(jiǎn)單，指一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體跟另一個(gè)帶電的金屬導(dǎo)體接觸后分開(kāi)，而使不帶電的導(dǎo)體帶上電荷的方式。電荷的中和：正負(fù)電荷放在一起會(huì)相互抵消，等量的異種電荷完全抵消的情況，叫正負(fù)電荷的中和。電荷的分配：接觸起電時(shí)，兩個(gè)物體最終的電荷的分配很復(fù)雜，大多靠實(shí)驗(yàn)才能確定，但有一種情況能確定電荷的分配，即兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球相互接觸后的情況。若為帶電導(dǎo)體球和不帶電導(dǎo)體球接觸，則電荷平分若兩個(gè)帶電導(dǎo)體球?yàn)橥N電荷，則總電荷平分 若兩個(gè)帶電導(dǎo)體球?yàn)楫惙N電荷，則先中和再平分 從物體帶電的各種方式不難看出，它們都不是創(chuàng)造了電荷，只是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到了物體的另一部分。 3.

4、電荷守恒定律精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 電荷守恒定律的原始表述為：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變。 隨著物理學(xué)的發(fā)展。近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定的條件下電荷是可以產(chǎn)生和湮沒(méi)的，但產(chǎn)生與湮沒(méi)總是成對(duì)發(fā)生的，電荷的代數(shù)和仍然不變，故電荷守恒定律的表述經(jīng)修正后為：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和是保持不變的。注意：近代物理實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的電荷的產(chǎn)生與湮沒(méi)并沒(méi)有否定電荷守恒定律，只是對(duì)定律的內(nèi)容作了修正。例 1. 如圖所示，有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一金屬球 A 靠近驗(yàn)電器的小球 B（不接觸

5、）時(shí)，驗(yàn)電器的金箔張角減小，則A. 金屬球可能不帶電B. 金屬球可能帶負(fù)電C. 金屬球可能帶正電D. 金屬球一定帶負(fù)電解析：解析：驗(yàn)電器的金箔之所以張開(kāi)，是因?yàn)樗鼈兌紟в姓姾?，而同種電荷相互排斥，張開(kāi)角度的大小決定于兩金箔帶電荷的多少，如果 A 球帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器的 B 球時(shí)，異種電荷相互吸引，使金箔上的正電荷逐漸“上移” （實(shí)質(zhì)上是金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電子下移與金箔上的正電荷中和，使金箔帶的正電減?。?，從而使兩金箔夾角減少，選項(xiàng) B 正確，同時(shí)否定選項(xiàng) C，如果 A 球不帶電，在靠近 B 球時(shí)，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使 A 球發(fā)生極性分布，靠近 B 球的端面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，而背向 B 球的端面

6、出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷，A 球上的感應(yīng)電荷與驗(yàn)電器上的正電荷發(fā)生相互作用，因距離的不同而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金箔張角減小，選項(xiàng) A 正確，同時(shí)否定選項(xiàng) D。答案：答案：AB小結(jié)：小結(jié)：本題主要考查了電荷間的相互作用規(guī)律和靜電感應(yīng)現(xiàn)象，在解決這類(lèi)問(wèn)題時(shí)根據(jù)電荷間相互作用規(guī)律和靜電感應(yīng)現(xiàn)象，判斷電荷的重新分布情況，進(jìn)而判斷驗(yàn)電器金箔張角大小等問(wèn)題。同學(xué)們?cè)偎伎迹寒?dāng)某帶電導(dǎo)體靠近不帶電的驗(yàn)電器的金屬小球時(shí)，兩金箔張角將如何變化?例 2. 將一根用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒靠近一個(gè)小通草球時(shí)A. 如果小球被吸引，小球必帶負(fù)電B. 如果小球被吸引，小球必帶正電C. 如果小球被排斥，小球必帶負(fù)電D. 如果小球被排斥，

7、小球必帶正電解析：解析：絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電，可以吸引帶負(fù)電或不帶電的小球，但必定排斥帶正電的小球。所以應(yīng)選答案 D答案：答案：D精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)小結(jié)：小結(jié)：本題主要考查以下幾點(diǎn)：（1）絲綢摩擦玻璃棒的帶電情況；（2）帶電體既可吸引異種電荷，也能吸引輕小物體。例 3. 有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球 A、B，分別帶有電荷量 QA6.410-9C。QB一 3.210-9C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過(guò)程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?解析：解析：當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電

8、荷量在接觸過(guò)程中，電子由 B 球轉(zhuǎn)移到 A 球，不僅將自身電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移。使 B 球帶 QB的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為轉(zhuǎn)移的電子數(shù)910194.8 103.0 10 ()1.6 10Qne個(gè)答案：答案：電子由 B 球轉(zhuǎn)移到 A 球，轉(zhuǎn)移了電子。10100 . 3小結(jié)：小結(jié)：本題考查了電荷守恒定律，元電荷概念，涉及正負(fù)電荷中和，電荷重新分布，電子轉(zhuǎn)移數(shù)量等問(wèn)題。二、庫(kù)侖定律二、庫(kù)侖定律1. 庫(kù)侖定律：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用的靜電力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。庫(kù)侖力的大小： 122QQFKr庫(kù)侖力的方向：在兩點(diǎn)電荷連線

9、上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。庫(kù)侖定律的適用范圍：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷。注意：注意：兩個(gè)電荷間的距離趨于零時(shí)，兩個(gè)電荷就不能視為點(diǎn)電荷，它們之間的作用力也就不遵守庫(kù)侖定律了，因此它們之間的庫(kù)侖力不能認(rèn)為趨于無(wú)窮大。2. 靜電力常量 K：常量 K 是一個(gè)重要的物理常數(shù)，庫(kù)侖定律公式中各個(gè)物理量的單位都用國(guó)際制單位，公式中的比例恒量K 的單位也就確定了，它的數(shù)值由實(shí)驗(yàn)得出，通常計(jì)算時(shí)?。篕9.0109NmC23. 靜電力：同樣具有力的共性，例如，兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力遵守牛頓第三定律大小相等、方向相反，并且在一條直線上；又如一點(diǎn)電荷同時(shí)受到另外兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，這兩個(gè)力遵循力的合成法

10、則，根據(jù)平行四邊形定則，可求出這個(gè)點(diǎn)電荷受到的合力。如圖所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)4. 點(diǎn)電荷是理想模型當(dāng)帶電體之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自身的大小時(shí)，帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，就可以把這個(gè)帶電體看作一個(gè)帶電的幾何點(diǎn)，即看成點(diǎn)電荷。物理學(xué)中，抓住問(wèn)題的要害及關(guān)鍵，將研究對(duì)象或物理變化過(guò)程模型化，?？梢允箚?wèn)題的處理變得簡(jiǎn)單可行，又使處理結(jié)果基本符合客觀實(shí)際，因而理想化模型既是客觀存在的抽象，又是重要的思維方法和處理方法，處理物理問(wèn)題時(shí)，首先選擇研究對(duì)象或物理過(guò)程，建立必要的物理模型，常是首要的任務(wù)。5. 庫(kù)侖定律的應(yīng)用應(yīng)用庫(kù)侖定律解題時(shí)，首先首

11、先應(yīng)注意庫(kù)侖定律的適用條件。公式僅適用于真122q qFKr空中的兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用。其次其次應(yīng)注意將計(jì)算庫(kù)侖力的大小與判斷庫(kù)侖力的方向二者分別進(jìn)行，即應(yīng)用公式計(jì)算庫(kù)侖力大小時(shí)，不必將表示電荷 q1、q2的帶電性質(zhì)的符號(hào)代入公式中，只將其電量絕對(duì)值代入公式中，從而計(jì)算出力的大小；庫(kù)侖力的方向再依據(jù)同性電荷相互排斥、異性電荷相互吸引加以判別，這樣分別加以處理的方法，可以避免將表示帶電性質(zhì)的符號(hào)代入公式中一起運(yùn)算，從而帶來(lái)的運(yùn)算結(jié)果是正、負(fù)號(hào)再判定的麻煩。第三第三應(yīng)注意統(tǒng)一單位，因?yàn)殪o電力常量 K9l09Nm2C2是在 SI 中的數(shù)值。第四第四運(yùn)算中常將有效數(shù)字與數(shù)量級(jí)分別加以運(yùn)算，以避免

12、顧此失彼的失誤。6. 微觀帶電粒子之間的庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的比較。質(zhì)子與電子之間392.3 10FF庫(kù)引即：微觀粒子之間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力，研究微觀粒子間的相互作用時(shí)，可以忽略萬(wàn)有引力。例 1. 真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷 Q1和 Q2，相距 18cm，已知 Q1是正電荷，其電荷量為1.810-12C，它們之間的引力大小為 F1.0l0-12N，求 Q2的電荷量及帶電性質(zhì)。解析：解析：由于真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷，符合運(yùn)用庫(kù)侖定律解題的條件根據(jù)庫(kù)侖定律得122q qFKr因?yàn)殡姾?Q1和 Q2間表現(xiàn)為引力，可見(jiàn) Q2是負(fù)電荷小結(jié)：小結(jié)：（1）利用庫(kù)侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不但可以求電荷間的相互作用力，還可以根據(jù)

13、相互作用力的性質(zhì)，判斷電荷的電性。（2）在利用庫(kù)侖定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，電荷量應(yīng)代入絕對(duì)值計(jì)算，再根據(jù)其電性判斷相互作用力的方向。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)例 2. 兩個(gè)半徑均為 R 的金屬球，分別帶電 q 和3q，當(dāng)球心相距 r3R 放置時(shí)，兩球的相互作用力為 F，若將兩球接觸后放回原來(lái)的位置，則兩球之間的相互作用力大小為 A. FB. 等于FC. 大于FD. 小于F131313解析：解析：在電場(chǎng)力的作用下，金屬球上的電荷分布不均勻，電荷中心不位于球心，在相互接觸前，異種電荷相互吸引，電荷中心距離 r1小于 3R，在接觸后，同種電荷相互排斥，電荷中心的距離 r2大于 3R，如圖所示

14、，根據(jù)庫(kù)侖定律有，則兩21213qFKr2222qFKr靜電力之比為221212313FrFr答案：答案：D小結(jié)：小結(jié)：應(yīng)用電荷守恒定律時(shí)，應(yīng)明確完全相同的兩金屬球接觸后將平均分配電荷運(yùn)用庫(kù)侖定律解題時(shí)，應(yīng)首先明確帶電體是否可看做電荷量集中于球心的點(diǎn)電荷，然后分析帶電情況，再根據(jù)庫(kù)侖定律進(jìn)行有關(guān)判斷。例 3. 如圖所示，帶電荷量分別為+q 和+4q 的兩個(gè)點(diǎn)電荷 A、B，相距 L，求在何處放一個(gè)什么性質(zhì)的電荷，才可以使三個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)?解析：解析：A、B 兩點(diǎn)電荷同性排斥，相互作用的靜電力均沿 AB 連線向外，若能平衡，第三個(gè)點(diǎn)電荷 C 對(duì) A、B 的作用力方向必沿 A、B 連線向內(nèi)，故

15、 C 必與 A 帶異性電荷，且在A、B 連線上。設(shè) C 帶電荷量為-Q，距 A 為 x，則距 B 為 Lx，對(duì) A、C 列平衡方程：2224:K qqQAKLx224:()K QqqQBKLxx聯(lián)立解得：，3Lx 49Qq 即帶電荷量為的電荷 C 置于距 A 點(diǎn)處，系統(tǒng)可平衡。49q3L小結(jié)：小結(jié)：本題涉及靜電力和靜力學(xué)問(wèn)題，只要明確靜電力特點(diǎn)，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件即可解決，通過(guò)本題分析可知，若要三個(gè)電荷都處于平衡，放置電荷的條件是：“兩大夾小，兩同夾異” 。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)例 4. 兩個(gè)大小相同的小球帶有同種電荷，質(zhì)量分別為 m1和 m2，帶電量分別為 Q1和Q2，用

16、細(xì)絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開(kāi)，分別與豎直線方向成夾角和，12且兩球同處在一水平線上，如圖所示，若，則下述結(jié)論正確的是12A. ql一定等于 q2B. 一定滿足1221q mqmC. ml一定等于 m2D. 必須同時(shí)滿足 q1q2，m1m2解析：解析：因?yàn)樾∏蛩幍臓顟B(tài)是靜止，所以用平衡條件去分析。小球 m1受到三個(gè)力 F、F1、m1g 作用，如圖所示，以水平和豎直方向建立坐標(biāo)，由平衡條件得1111sin0cos0FFFm g所以 1121211tanFFq qm gm gr同理，對(duì) m2分析得 2122222tanFFq qm gm gr因?yàn)椋?212tantan故 m1=m2,

17、可見(jiàn)，只要 m1=m2，不管 q1、q2如何，都等于，故選 C12答案：答案：C小結(jié)：小結(jié)：本題涉及力的平衡問(wèn)題，要利用共點(diǎn)力平衡條件來(lái)求解可以采用正交分解法，也可以先求出 F、m1g 的合力，再與靜電力平衡求解，即 =F21tanm g1tanm g精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)【模擬試題模擬試題】1. 下面關(guān)于電現(xiàn)象的敘述，正確的是 （ ）A. 玻璃棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶負(fù)電B. 摩擦可以起電，是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的兩個(gè)物體總是同時(shí)帶等量的異種電荷C. 帶電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，呈電中性的物體得到電子就一定顯負(fù)電性，失去電子就一定顯正

18、電性D. 摩擦起電的過(guò)程，是通過(guò)摩擦創(chuàng)造了等量異種電荷的過(guò)程2. 關(guān)于元電荷的理解，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A. 元電荷就是電子B. 元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量C. 元電荷就是質(zhì)子D. 物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍3. 如圖所示，原來(lái)不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體 MN，在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔，若使帶負(fù)電的絕緣金屬球 A 靠近導(dǎo)體的 M 端，可能看到的現(xiàn)象是（ ）A. 只有 M 端驗(yàn)電箔張開(kāi)，且 M 端帶正電B. 只有 N 端驗(yàn)電箔張開(kāi)，且 N 端帶負(fù)電C. 兩端的驗(yàn)電箔都張開(kāi)，且左端帶負(fù)電，右端帶正電D. 兩端的驗(yàn)電箔都張開(kāi)，且左端帶正電，右端帶負(fù)電4. 掛在絕緣細(xì)線

19、下的兩輕質(zhì)通草球，由于電荷的相互作用而靠近，如圖甲所示；或遠(yuǎn)離，如圖乙所示，則 （ ）A. 甲圖中兩球一定帶異種電荷B. 乙圖中兩球一定帶同種電荷C. 甲圖中兩球至少有一個(gè)帶電D. 乙圖中兩球至少有一個(gè)帶電5. 絕緣細(xì)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(kāi)始時(shí) a、b 都不帶電，如圖所示，現(xiàn)使 b 帶電，則 （ ） A. ab 之間不發(fā)生相互作用 B. b 將吸引 a，吸住后不放開(kāi) C. b 立即把 a 排斥開(kāi)D. b 先吸引 a，接觸后又把 a 排斥開(kāi)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)6. 關(guān)于庫(kù)侖定律的理解，下面說(shuō)法正確的是 （

20、 ） A. 對(duì)任何點(diǎn)電荷之間的靜電力計(jì)算，都可以使用公式 B. 只要是點(diǎn)電荷之間的靜電力計(jì)算，就可以使用公式 C. 兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力，無(wú)論是在真空中還是在介質(zhì)中，一定是大小相等、方向相反D. 摩擦過(guò)的橡膠棒吸引碎紙屑，說(shuō)明碎紙屑一定帶正電 7. 對(duì)點(diǎn)電荷的理解，你認(rèn)為正確的是 （ ）A. 體積很大的帶電體都不能看作點(diǎn)電荷B. 只有體積很小的帶電體才能看作點(diǎn)電荷C. 只要是均勻的球形帶電體，不管球的大小，都能被看作點(diǎn)電荷D. 當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們的相互作用力的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體都能看作點(diǎn)電荷8. 兩點(diǎn)電荷相距為 d，相互作用力為 F；保持兩點(diǎn)電荷電荷量不變，改變它們之間的距離，

21、使之相互作用力的大小變?yōu)?4F，則兩電荷之間的距離應(yīng)變?yōu)椋?）A. 4d B. 2d C. d2 D. d49. 兩個(gè)帶電金屬球，當(dāng)它們帶同種電荷時(shí)，它們之間的作用力的大小為 F1；當(dāng)它們帶異種電荷時(shí)，電荷量與前相同，距離與前相同，它們之間的作用力大小為幾，則 （ ）A. F1=F2 B. FlF2 D. 不能確定10. 帶電荷量分別為 4q 和6q 的兩個(gè)相同的金屬小球保持一定的距離（比小球的直徑大得多） ，相互作用的靜電力為 F；若將它們接觸后分開(kāi)，并再放回原處。它們的相互作用力為 （ ）A. 24F B. 25F C. F24 D. 25F2411. 如圖所示，兩個(gè)互相接觸的導(dǎo)體 A 和 B，靠近帶正電的導(dǎo)體球 C 放置，三者均有絕緣支架，若先將 C 移走，再把 A、B 分開(kāi)，則 A 電，B 電，若先將A、B 分開(kāi)，再移走 C，則 A 電，