高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 库仑定律导学案，共4页。

一、库仑的实验
1．如图，带正电的带电体C置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。
(1)改变悬点位置，即改变带电体C与带电小球之间的距离，作用力会如何改变？
(2)在同一位置增大小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？
(3)电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
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2．如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A。另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力相等，使绝缘棒平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验中用到了下列哪些方法？
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1．库仑扭秤实验是通过悬丝______________比较静电力F大小的。实验结果发现静电力F与距离r的________成反比。
2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个________________的金属小球，一个带电，一个不带电，互相接触后，电荷量____________的方法，发现F与q1和q2的________成正比。
二、库仑定律
1．库仑定律
(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的________________成正比，与它们的距离的________成反比，作用力的方向在________________，这个规律叫作库仑定律。这种电荷之间的相互作用力叫作________或________。
(2)表达式：F＝________，其中r指的是两点电荷间的距离；k＝________ N·m2/C2，叫作静电力常量。
(3)适用条件：a.______________________；b.________________。
2．点电荷
(1)定义：当带电体之间的距离比它们自身的大小________，以致带电体的________、________及________________对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作________。
(2)带电体看成点电荷的条件：带电体本身的大小________它们之间的距离。
(3)点电荷是一个________________，与力学中的质点类似。
1．当两个电荷之间的距离r→0时，能否根据F＝keq \f(q1q2,r2)推出两电荷之间的库仑力F→∞？
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2．两个半径为r的金属球，球心间距离为3r，现使两球带上等量同种电荷q，它们之间的库仑力F＝keq \f(q2,9r2)，对吗？若使两球带上等量异种电荷，库仑力为F＝keq \f(q2,9r2)，对吗？
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(1)两电荷的电荷量越大，它们间的静电力就越大。( )
(2)只要是体积很小的带电体就能看作点电荷。( )
(3)两点电荷之间的作用力是相互的，其方向相反，但电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大。( )
(4)只要是均匀的球形带电体，不管球的大小如何，都能看作点电荷。( )
例1 A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，B处点电荷所受的静电力为F；移去A处点电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，则B处点电荷所受的静电力为( )
A．－eq \f(F,2) B.eq \f(F,2)
C．－F D．F
例2 (2023·焦作武陟中学高二第一次月考)相距较远的固定绝缘金属球A、B完全相同且带等量同种电荷。此时相互作用力大小为F，用带绝缘柄的完全相同金属球C(原来不带电)依次与A、B球接触后移走，这时A、B间作用力大小为( )
A.eq \f(F,8) B.eq \f(F,4)
C.eq \f(F,2) D.eq \f(3F,8)
1．利用库仑定律计算库仑力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。
2．利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断方向。
例3 如图所示，一半径为R的绝缘球壳上均匀带有－Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受的力的大小和方向分别是怎样的？
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三、静电力计算
1．微观带电粒子间的万有引力________库仑力。在研究微观带电粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。
2．两点电荷间的库仑力与周围是否存在其他电荷________(填“有关”或“无关” )。
3．两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的________。这个结论叫作静电力叠加原理。
4．任何一个带电体都可以看成是由许多______组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据________________就可以求出带电体之间的静电力的大小和方向。
例4 如图所示，真空中有三个带正电的点电荷A、B、C，它们固定在边长为a的等边三角形的三个顶点上，电荷量都是Q，静电力常量为k，则点电荷C所受的静电力多大？方向如何？
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针对训练 如图所示，分别在A、B两点放置电荷量分别为Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×
10－14 C的点电荷。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m。如果有一电子静止放在C点处，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则它所受的静电力的大小为________ N，方向________。
例5 如图所示，在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个点电荷受到其他三个点电荷的静电力的合力是多少？(静电力常量为k)
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