9-2-庫倫定律-(人教版2019必修第三冊)(原卷版)

2庫倫定律[學習目標]知道點電荷的概念理解庫侖定律的內(nèi)容、公式及適用條件理解靜電力的概念，會用庫侖定律進行有關(guān)計算.知識點一、電荷之間的作用力實驗探究：利用如圖所示的裝置探究影響電荷之間相互作用力的因素.實驗結(jié)論：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而，隨著距離的增大而.知識點二、庫侖定律點電荷：當帶電體之間的距離比它們自身的大小，以致帶電體的、及對它們之間的作用力的影響可以忽略時，這樣的帶電體可以看作帶電的點，叫作.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，與它們的距離的成反比，作用力的方向在.這個規(guī)律叫作庫侖定律.這種電荷之間的相互作用力叫作或.公式：F＝keq\f(q1q2,r2)，其中k＝N·m2/C2，叫作靜電力常量.適用條件：a.；b..知識點三、庫侖的實驗庫侖扭秤實驗是通過懸絲比較靜電力F大小的.實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)靜電力F與距離r的成反比.庫侖在實驗中為研究F與q的關(guān)系，采用的是用兩個的金屬小球，一個帶電，一個不帶電，互相接觸后，電荷量的方法，發(fā)現(xiàn)F與q1和q2的成正比.知識點四、靜電力計算微觀粒子間的萬有引力庫侖力.在研究微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽略.兩個或兩個以上點電荷對某一個點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的相互作用的兩個點電荷，不論它們的電荷量是否相同，它們之間的庫侖力大小一定相等()一個帶電體能否看成點電荷應視具體情況而定()只有體積和電荷量都很小的帶電體，才能看成點電荷()兩個帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點電荷處理()相互作用的兩個點電荷，電荷量大的，受到的庫侖力也大．()根據(jù)F＝keq\f(q1q2,r2)，當r→0時，F(xiàn)→∞.()知識點一：點電荷【探究重點】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．帶電體能否看成點電荷視具體問題而定．如果帶電體的大小比帶電體間的距離小得多，則帶電體的大小及形狀就可以忽略，此時帶電體就可以看成點電荷．【例題精講】（2021·海南·高二學業(yè)考試）下列關(guān)于點電荷的說法正確的是（）A．點電荷是一種理想化模型B．點電荷是指電荷量很少的帶電體C．體積很小的帶電體，一定能視為點電荷D．體積很大的帶電體，一定不能視為點電荷【鞏固訓練】(2021·安徽田家炳中學、蚌埠五中期中聯(lián)考)下列對點電荷的理解正確的是()A.體積很大的帶電體都不能看作點電荷B.只有體積很小的帶電體才能看作點電荷C.只要是球形帶電體，無論球多大，都能看作點電荷D.當兩個帶電體的形狀和大小對它們之間相互作用力的影響可忽略時，這兩個帶電體都能看作點電荷知識點二：庫侖定律的理解和應用原子是由原子核和核外電子組成的，核外電子繞核做圓周運動，什么力提供電子做圓周運動的向心力？如圖所示，一帶正電的物體位于M處，用絕緣絲線系上帶等量正電的相同的小球，先后掛在P1、P2、P3的位置，可觀察到小球在不同位置時絲線偏離豎直方向的角度不同.此實驗得出的結(jié)論是什么？【探究重點】庫侖定律的公式：F＝keq\f(q1q2,r2)庫侖定律只適用于真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用，一般沒有特殊說明的情況下，都可按真空來處理均勻帶電球體。注意：r→0時，帶電體不能看成點電荷，庫侖定律不再適用.兩個點電荷之間的靜電力遵守牛頓第三定律．不要認為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷作用力大．兩個規(guī)則的帶電球體相距比較近時，電荷的分布會發(fā)生改變，庫侖定律不再適用．用公式計算靜電力時，不必將表示電荷q1、q2的帶電性質(zhì)的正、負號代入公式中，只將其電別.庫侖力利用庫侖定律計算庫侖力大小時，不必將表示電性的正、負號代入公式，只代入q1、q2的絕對值即可.利用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引來判斷方向.兩個點電荷之間的庫侖力是一對作用力與反作用力.兩個半徑為R的金屬球，球心間距離為r，帶電荷量均為q，它們之間的庫侖力F＝keq\f(q2,r2)，對嗎？【例題精講】（2022·浙江·高三專題練習）如圖所示，真空中兩個完全相同的絕緣帶電金屬球A、B（兩球半徑相比兩球間距不能忽略），分別帶有-4Q和+Q的電荷量，兩球間靜電力為F。現(xiàn)用一個不帶電的同樣的金屬球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開C，則它們間的靜電力（）A．等于 B．小于 C．大于 D．等于【鞏固訓練】(2020·南平市檢測)關(guān)于庫侖定律，下列說法正確的是()A．庫侖定律適用于點電荷，點電荷其實就是體積最小的帶電體B．根據(jù)F＝keq\f(q1q2,r2)，當兩個帶電體間的距離趨近于零時，靜電力將趨向于無窮大C．所帶電荷量分別為Q和3Q的點電荷A、B相互作用時，B受到的靜電力是A受到的靜電力的3倍D．庫侖定律的適用條件是真空和靜止點電荷知識點三：靜電力的計算與疊加如圖所示，真空中有三個帶正電的點電荷A、B、C，它們固定在邊長為a的等邊三角形的三個頂點上，電荷量都是Q，則電荷C所受的靜電力多大？方向如何？【探究重點】兩個或三個以上點電荷對某一點電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和．這個結(jié)論叫作靜電力疊加原理．靜電力具有力的一切性質(zhì)，靜電力疊加原理實際就是力疊加原理的一種具體表現(xiàn)．靜電力的合成與分解滿足平行四邊形定則，如圖3所示．【例題精講】（2022·河南·洛陽市孟津區(qū)第一高級中學高三階段練習）（多選）如圖所示，兩質(zhì)量分別為和、帶電荷量分別為和的小球，用長度不等的絕緣輕絲線懸掛起來，兩絲線與豎直方向的夾角分別是α和，若兩小球恰在同一水平線上，那么（）A．兩球一定帶異種電荷 B．一定不等于C．一定小于 D．兩球所受靜電力一定不相等【鞏固訓練】(2021·廣東惠州一中期末)如圖6，帶電荷量分別為qa、qb、qc的小球a、b、c(均可視為點電荷)，固定在等邊三角形的三個頂點上，a球所受庫侖力的合力F方向垂直于a、b的連線，則：圖6(1)a、b間為________，a、c間為________.(均選填“引力”或“斥力”)(2)eq\f(qc,qb)＝________.下列關(guān)于點電荷的說法正確的是()A．只有體積很小的帶電體才能看成點電荷B．體積很大的帶電體一定不能看成點電荷C．當兩個帶電體的大小遠小于它們之間的距離時，可將這兩個帶電體看成點電荷D．一切帶電體都可以看成點電荷（2022·河南·信陽高中高一階段練習）由庫侖定律可知，真空中兩個靜止的點電荷，帶電量分別為q1和q2，其間距離為r時，它們之間相互作用力的大小為，式中k為靜電力常量，若用國際單位制表示，k的單位應為（）A． B． C． D．（2022·湖北模擬）如圖所示，用長度不等的絕緣絲線將帶電小球A、B懸掛起來，兩絲線與豎直方向的夾角分別是α和β（α>β），兩小球恰在同一水平線上，則下列說法正確的是（）A．兩小球可能帶異種電荷B．A小球所帶電荷量一定大于B小球所帶電荷量C．A小球所受庫侖力一定大于B小球所受庫侖力D．A小球所受庫侖力一定與B小球所受庫侖力大小相等電荷量分別為q1、q2的兩個點電荷，相距r時，它們之間的相互作用力為F，下列說法錯誤的是()A.如果q1、q2恒定，當距離變?yōu)閑q\f(r,2)時，作用力將變?yōu)?FB.如果其中一個電荷的電荷量不變，而另一個電荷的電荷量和它們之間的距離都減半時，作用力變?yōu)?FC.如果它們的電荷量和距離都加倍時，作用力不變D.如果它們的電荷量都加倍，距離變?yōu)閑q\r(2)r時，作用力將變?yōu)?F（2022·廣東模擬）如圖所示，在真空中光滑絕緣的水平面上有三個相同的不帶電的小球，小球之間由三根完全相同的輕彈簧連接構(gòu)成等邊三角形，彈簧處于原長l0，若讓每個小球帶上相同的電荷量q，小球可沿所在角的角平分線運動，當三角形的面積增大到原來的4倍時小球的加速度均為零，彈簧是絕緣體且勁度系數(shù)相同，真空中的靜電力常量為k，則彈簧的勁度系數(shù)為（

）A． B． C． D．(2020·德州市期末)如圖6所示，三個固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝8cm、ac＝6cm、bc＝10cm，小球c所受靜電力合力的方向平行于ab的連線斜向下．關(guān)于小球a、b的電性及所帶電荷量比值的絕對值n，下列說法正確的是()圖6A．同種電荷，n＝eq\f(9,25) B．同種電荷，n＝eq\f(27,125)C．異種電荷，n＝eq\f(9,25) D．異種電荷，n＝eq\f(27,125)如圖所示，在一條直線上的三點分別放置QA＝＋3×10－9C、QB＝－4×10－9C、QC＝＋3×10－9C的A、B、C三個點電荷，則作用在點電荷A上的庫侖力的大小為()A.9.9×10－4NB.9.9×10－3NC.1.17×10－4ND.2.7×10－4N（2022·山東淄博·高一期末）某物理興趣小組利用圖示裝置來探究影響電荷間靜電力的因素。圖甲中，A是一個帶正電的小球，系在絕緣絲線上帶正電的小球B會在靜電力的作用下發(fā)生偏離，靜電力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來。（1）他們分別進行了以下操作。①把系在絲線上的帶電小球B先后掛在如圖甲中橫桿上的等位置，小球B平衡后絲線偏離豎直方向的夾角依次減小，由此可得，兩小球所帶電量不變時，距離增大，兩小球間靜電力______。（填“增大”、“減小”或“不變”）②使小球B處于同一位置，增大小球A所帶的電荷量，小球B平衡時絲線偏離豎直方向的夾角增大，由此可得，兩小球距離不變時，電荷量增大，兩小球間靜電力______。（填“增大”、“減小”或“不變”）（2）以上實驗采用的方法是______（填正確選項前的字母）。A．等效替代法B．理想實驗法C．控制變量法D．微小量放大法（3）接著該組同學又進行了如下實驗，如圖乙所示，懸掛在P點的不可伸長的絕緣細線下端有一個帶電量不變的小球B，在兩次實驗中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球A，當A球到達懸點P的正下方并與B在同一水平線上，B處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向角度為，若兩次實驗中A的電量分別為和，分別為30°和45°，則為_________。（浙江高考真題）如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置．工作時兩板分別接高壓直流電源的正負極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細線懸掛在金屬極板中間，則A．乒乓球的左側(cè)感應出負電荷B．乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上C．乒乓球共受到電場力，重力和庫侖力三個力的作用D．用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會在兩極板間來回碰撞A、B、C三點在同一直線上，AB∶BC＝1∶2，B點位于A、C之間，在B處固定一電荷量為Q的點電荷.當在A處放一電荷量為＋q的點電荷時，Q所受的靜電力為F；移去A處電荷，在C處放一電荷量為－2q的點電荷，則Q所受的靜電力為()A.－eq\f(F,2) B.eq\f(F,2)C.－F D.F如圖是庫侖做實驗用的庫侖扭秤．帶電小球A與不帶電小球B等質(zhì)量，帶電金屬小球C靠近A，兩者之間的庫侖力使橫桿旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動旋鈕M，使小球A回到初始位置，此時A、C間的庫侖力與旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度成正比．現(xiàn)用一個電荷量是小球C的三倍、其他完全一樣的小球D與C完全接觸后分開，再次轉(zhuǎn)動旋鈕M使小球A回到初始位置，此時旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度與第一次旋轉(zhuǎn)的角度之比為()A．1B.eq\f(1,2)C．2D．4(多選)如圖3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.現(xiàn)給B一個沿垂直AB方向的速度v0，A、B小球均可視為質(zhì)點，則下列說法不正確的是()圖3A．若A、B帶異種電荷，B球可能做圓周運動B．若A、B帶異種電荷，B球可能做加速度、速度均變小的曲線運動C．若A、B帶同種電荷，B球一定做遠離A球的變加速曲線運動D．若A、B帶同種電荷，B球的動能一定會減小（2022·浙江·高三專題練習）如圖所示，真空中兩個完全相同的絕緣帶電金屬球A、B（兩球半徑相比兩球間距不能忽略），分別帶有-4Q和+Q的電荷量，兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個不帶電的同樣的金屬球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開C，則它們間的靜電力（）A．等于 B．小于 C．大于 D．等于如圖3所示，直角三角形ABC中∠B＝30°，點電荷A、B所帶電荷量分別為QA、QB，測得在C處的某正點電荷所受靜電力的合力方向平行于AB向左，則下列說法正確的是()圖3A.A帶正電，QA∶QB＝1∶8B.A帶負電，QA∶QB＝1∶8C.A帶正電，QA∶QB＝1∶4D.A帶負電，QA∶QB＝1∶4(2020·浙江新昌中學高二期末)如圖5所示，帶電小球A懸浮于空中，帶電小物塊B、C靜置于絕緣水平面上.已知A的帶電荷量為＋q，A、B、C的質(zhì)量都為m，它們之間的距離都為d，B、C的帶電荷量相同，重力加速度為g，靜電力常量為k.求：圖5(1)B的帶電性質(zhì)；(2)B的電荷量；(3)B對地面的壓力大小.（2022·安徽·合肥市第六中學高一期末）真空中兩個相同的帶等量異種電荷的金屬小球A和B（均可看作點電荷），分別固定在兩處。若將小球A的電荷量增加為原來的5倍，然后將兩小球接觸后分開，并使兩小球間的距離減為原來的一半，則在前后兩種情況下，兩小球之間的靜電力之比為（）A． B． C． D．（2022·遼寧·二模）如圖所示，帶電小球A固定在豎直墻面上，用繞過固定在豎直墻上C點的小定滑輪的細線拉著帶電小球B，小球B靜止，此時A、B連線水平，A、B間的距離為r，A、C間的距離為h，h>r。用拉力F緩慢拉動繩端，使小球B緩慢向上移動，在小球B從圖示位置一直運