高中物理選修3-1電荷及電荷守恒定律知識點(diǎn)考點(diǎn)總結(jié)

1-1電荷電荷守恒定律◆◆◆◆知識梳理◆◆◆◆一、電荷的基本性質(zhì)1．自然界中只有兩種電荷：正電荷與負(fù)電荷。2．電荷間有相互作用力，同種電荷相互，異種電荷相互。3．電荷量：物質(zhì)所帶電荷的多少叫電荷量，常用符號Q或q表示。國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，符號C。二、物體帶電的實(shí)質(zhì)及方式1．物體由原子組成，原子由原子核和核外電子構(gòu)成。原子核帶正電，電子帶負(fù)電。若物體帶有等量的正負(fù)電荷，則對外表現(xiàn)為不帶電的狀態(tài)，即呈電中性。物體帶電的實(shí)質(zhì)是。2．物體帶電的三種方式：，和。3．物體帶電量是不連續(xù)的，總是電子電量的整數(shù)倍，即Q=ne；e=1.6×10－19C稱為三、電荷守恒定律不管是什么方法使物體帶電，都是電荷的轉(zhuǎn)移。電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。四、庫侖定律1．內(nèi)容：在真空中兩個點(diǎn)電荷間作用力跟它們的電量乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2．公式：（式中F表示靜電力、庫侖力，Q1、Q2是兩點(diǎn)電荷的電量，r是點(diǎn)電荷間的距離，式中k為靜電力常量，k=9.0×109N·m2/C2）3．適用條件：①；②。點(diǎn)電荷為理想化模型，對任何形狀的帶電體若它本身的線度跟所研究的空間相比是非常小，則可不考慮其形狀大小，把它視為點(diǎn)電荷。4．庫侖定律的應(yīng)用：庫侖定律只適于真空中兩個點(diǎn)電荷的相互作用，但兩個均勻帶電球體相距較遠(yuǎn)時，也可視為點(diǎn)電荷，r應(yīng)指兩球體的，當(dāng)r→0時，電荷不能看成點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用。◆◆◆◆考點(diǎn)必備知識◆◆◆◆1帶電體與導(dǎo)體接觸后電荷平分2為什么鐵球所帶電荷都分布在表面？靜電平衡。反證法：如果導(dǎo)體內(nèi)部還存在凈電荷，則導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)就不是處處為零，凈電荷還受到電場力要繼續(xù)作定向移動，導(dǎo)體還沒有達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，所以達(dá)到靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，凈電荷只分布在外表面。3驗(yàn)電器的問題4摩擦起電的問題

◆◆◆◆考點(diǎn)突破◆◆◆◆考點(diǎn)1 庫侖定律和電荷守恒定律的應(yīng)用【例1】真空中兩個相同帶等量異種電荷小球A和B，分別固定在兩處，兩球間靜電力為F。用不帶電的同樣小球C先和A接觸，再與B接觸，然后移去C，則A、B間的靜電力應(yīng)為（）A．F/2 B．F/4C．F/8 D．3F【變式訓(xùn)練1】如圖所示，兩個帶電金屬小球中心距離為r，帶電荷量相等為，則它們之間電荷的相互作用力大小F的說法正確的是（）A．若是同種電荷B．若是異種電荷C．若是同種電荷D．不論是何種電荷考點(diǎn)2庫侖力作用下的平衡問題【例2】如圖所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長絕緣細(xì)線下端有一個帶電量不變的小球A。在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上，A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為θ，若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電量分別為q1和q2，θ分別為45°和30°。則為（）A．2 B．3C．2 D．3考點(diǎn)3庫侖定律與牛頓運(yùn)動定律的結(jié)合【例3】如圖所示，在光滑水平面上有A，B兩帶電小球，A質(zhì)量m1，帶正電q1，B質(zhì)量m2，帶負(fù)電量q2，用一水平力拉A，使AB保持L的距離一起向前運(yùn)動，拉力F為多大？AAB【例1】【變式訓(xùn)練1】【解析】AB凈電荷只能分布在金屬球的外表面上，若是同種電荷互相排斥，電荷間的距離大于r，如圖，根據(jù)庫侖定律，它們之間的相互作用力變小。若是異種電荷相互吸引，電荷間的距離減小，而相互作用力大于?！纠?】【例3】解析：要使AB保持L的距離一起向前運(yùn)動，即A、B具有相同的加速度。以A、B整體為研究對象：，以B為研究對象：，所以得?！咀兪接?xùn)練2】A，考點(diǎn)4電荷守恒定律及靜電現(xiàn)象考點(diǎn)解讀1．使物體帶電的三種方法及實(shí)質(zhì)摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸帶電是使物體帶電的三種方法，它們的實(shí)質(zhì)都是電荷的轉(zhuǎn)移．實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的動力是同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引．2．驗(yàn)電器與靜電計的結(jié)構(gòu)與原理玻璃瓶內(nèi)有兩片金屬箔，用金屬絲掛在一根導(dǎo)體棒的下端，棒的上端通過瓶塞從瓶口伸出(如圖3甲所示)．如果把金屬箔換成指針，并用金屬做外殼，這樣的驗(yàn)電器又叫靜電計(如圖乙所示)．注意金屬外殼與導(dǎo)體棒之間是絕緣的．不管是靜電計的指針還是驗(yàn)電器的箔片，它們張開角度的原因都是同種電荷相互排斥的結(jié)果．圖3典例剖析例4使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的箔片張開．下列各圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()特別提醒電荷守恒定律是電學(xué)中的基本規(guī)律之一，對電荷守恒定律的考查每年都有，但往往滲透在各類電學(xué)題目中，很少單獨(dú)考查；而對感應(yīng)起電的考查難度不大，一般出現(xiàn)在選擇題中．考點(diǎn)：庫侖定律；靜電場中的導(dǎo)體．分析：當(dāng)帶電金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器時，由于電荷間的相互作用，而使電荷發(fā)生了移動從而使箔片帶電．解答：解：由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；故驗(yàn)電器的上端應(yīng)帶上與小球異號的電荷，而驗(yàn)電器的箔片上將帶上與小球同號的電荷；

故只有B符合條件．

故選B．點(diǎn)評：本題根據(jù)電荷間的相互作用，應(yīng)明確同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．跟蹤訓(xùn)練1把兩個完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間互相排斥，則A、B兩球原來的帶電情況可能是()A．帶等量異種電荷B．帶等量同種電荷C．帶不等量異種電荷D．一個帶電，另一個不帶電兩球相接觸后，分開會發(fā)生相斥，說明兩球至少有一個帶點(diǎn)。A答案，如果帶相等異種電荷，接觸后電荷抵消，就不會產(chǎn)生排斥現(xiàn)象。B答案，如果帶相同電荷，接觸后兩球電荷量不改變，會產(chǎn)生排斥現(xiàn)象。C答案，帶有不等量異種電荷，接觸后，電量少的就會給電量多的抵消，之后兩球平分剩余的電量，會產(chǎn)生排斥。D答案，兩球接觸，平分正電，會產(chǎn)生排斥。所以答案一改選擇B，C，D考點(diǎn)5庫侖力作用下的平衡問題與動力學(xué)問題考點(diǎn)解讀1．庫侖定律的表達(dá)式為F＝keq\f(q1q2,r2)，其適用條件是真空中兩靜止點(diǎn)電荷之間相互作用的靜電力．庫侖定律與平衡問題聯(lián)系比較密切，因此關(guān)于靜電力的平衡問題是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，題型多以選擇題為主．對于這部分內(nèi)容，需要注意以下幾點(diǎn)：一是明確庫侖定律的適用條件；二是知道完全相同的帶電小球接觸時電荷量的分配規(guī)律；三是進(jìn)行受力分析，靈活應(yīng)用平衡條件．2．三個自由點(diǎn)電荷的平衡問題(1)條件：兩個點(diǎn)電荷在第三個點(diǎn)電荷處的合場強(qiáng)為零，或每個點(diǎn)電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等，方向相反．(2)規(guī)律：“三點(diǎn)共線”——三個點(diǎn)電荷分布在同一條直線上；“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最?。弧敖∵h(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷．典例剖析例5(2009·江蘇高考)兩個分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閑q\f(r,2)，則兩球間庫侖力的大小為()A.eq\f(1,12)FB.eq\f(3,4)FC.eq\f(4,3)FD．12F思維突破分析帶電體力學(xué)問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，學(xué)會把電學(xué)問題力學(xué)化．分析方法是：(1)確定研究對象．如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題意，適當(dāng)選取“整體法”或“隔離法”；(2)對研究對象進(jìn)行受力分析，多了個靜電力(F＝eq\f(kq1q2,r2))；(3)列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0)或牛頓第二定律．圖4跟蹤訓(xùn)練2(2009·浙江理綜)如圖4所示，在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為q(q>0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧的長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為()圖4A．l＋eq\f(5kq2,2k0l2)B．l－eq\f(kq2,k0l2)C．l－eq\f(5kq2,4k0l2)D．l－eq\f(5kq2,2k0l2)18.挖掘隱含條件尋求解題突破圖5例6如圖5所示，豎直平面內(nèi)有一圓形光滑絕緣細(xì)管，細(xì)管截面半徑遠(yuǎn)小于半徑R，在中心處固定一帶電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷．質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的帶電小球在圓形絕緣細(xì)管中做圓周運(yùn)動，當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時恰好對細(xì)管無作用力，求當(dāng)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時對管壁的作用力是多大？圖5方法提煉在審題過程中，不但要了解題目所描述的是什么物理現(xiàn)象，物理過程如何，求解什么問題，更重要的是要對題目文字和圖象的關(guān)鍵之處仔細(xì)領(lǐng)會，從中獲取有效信息，即所謂要挖掘題目中的隱含條件，對有些物理問題，