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粤教版 (2019)必修 第三册第一章 静电场的描述第二节 库仑定律课文内容ppt课件
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这是一份粤教版 (2019)必修 第三册第一章 静电场的描述第二节 库仑定律课文内容ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了学习目标，思维导图，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，答案A，答案C等内容，欢迎下载使用。
1.知道点电荷的概念,理解库仑定律的内容、公式及适用条件.(物理观念)2.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程.(科学探究)3.会用库仑定律进行有关的分析计算.(科学思维)4.了解库仑扭秤实验,认识科学本质.(科学态度与责任)
【必备知识】一、点电荷 影响静电力的因素1.如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多,电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略,即可以把带电体抽象成一个点,这个带电的点称为点电荷.2.电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小,作用力增大.3.电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小.
想一想如图所示,O是一带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置.利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素.在本实验中,电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系?提示 悬线偏离竖直方向的夹角越大,说明二者的相互作用力越大;反之则越小.
二、库仑定律1.内容:在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比.作用力的方向在它们的连线上.2.公式: ,k叫静电力常量,若式中各物理量均使用国际单位制,则k=9.0×109 N·m2/C2.
【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)点电荷就是元电荷.( )解析 点电荷的电荷量是元电荷的整数倍.答案 ×(2)对于库仑定律公式 ,当r→∞时,F→0;当r→0时,F→∞.( )解析 距离很近时,电荷不能再看成点电荷,公式不再适用.答案 ×(3)库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体.( )解析 体积很小的球体的大小和形状不一定能被忽略.答案 ×
2.下列关于点电荷的说法正确的是( )A.体积大的带电体一定不能看作点电荷B.点电荷的电荷量一定是1.6×10-19 CC.点电荷是一个理想化模型D.研究带电体的相互作用时,所有带电体都可以看作点电荷
解析 当带电体的形状和大小对所研究的问题的影响可忽略不计时,可将带电体视为点电荷,故A错误;点电荷是将带电物体简化为一个带电的点,元电荷为1.6×10-19 C,是电荷量的最小值,点电荷的值可以等于元电荷,也可以是元电荷的整数倍,故B错误;点电荷是理想化的物理模型,故C正确;研究带电体的相互作用时,并不是所有带电体都可以看作点电荷,只有满足条件的带电体才能视为点电荷,故D错误.答案 C
3.真空中两个静止的点电荷+q,距离为r,则它们间的静电力为( )
解析 根据同种电荷相互排斥可知,两点电荷间的静电力为排斥力,由库仑定律可知,静电力大小为 ,D正确.答案 D
4.(多选)对于库仑定律,下列说法正确的是( )A.计算真空中两个点电荷间的相互作用力时,都可以使用公式B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电作用力的大小,只取决于它们各自所带的电荷量
解析 库仑定律适用于真空中的两个点电荷,当两个带电小球离得非常近时带电体的电荷分布会发生变化,不再均匀,故不能用库仑定律来解题,两点电荷间的力是作用力和反作用力,所以A、C正确.答案 AC
【问题情境】2021年6月17日,三名航天员进入天和核心舱,航天员在研究带电体时,可能需要将带电体看作点电荷.研究点电荷有什么意义?要点提示 点电荷可以帮助研究人员抓住主要因素、忽略次要因素.
【知识归纳】1.点电荷是理想化模型点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在.2.带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就能看成点电荷.
3.注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量,其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值.(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状,是带电个体,其带电荷量可以很大也可以很小,但一定是元电荷的整数倍.
【典例剖析】例1关于点电荷,下列说法正确的是( )A.体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷B.所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷C.带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷D.通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近时,它们之间的作用力为无穷大
解析 电荷的形状、大小对分析的问题的影响可以忽略时,就可以看成是点电荷,所以体积大的带电体也有可能看成是点电荷,体积小的带电体有时不能看作点电荷,所以A错误;并不是所有带电体都能看作点电荷,所以B错误;带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷,所以C正确;通常把带电小球看成点电荷,但带电小球靠得很近时不能看成点电荷,库仑定律不再适用,所以D错误.答案 C
规律方法 对点电荷的两点理解(1)带电体能否看作点电荷,不取决于带电体的大小,而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略.(2)同一带电体,在不同问题中有时可以看作点电荷,有时不可以看作点电荷.
变式训练 1(多选)关于元电荷和点电荷,下列说法中正确的是( )A.电子就是元电荷B.元电荷的电荷量等于一个电子或质子所带的电荷量C.电子一定是点电荷D.体积很大的带电体也可能视为点电荷解析 电子和质子是实实在在的粒子,而元电荷只是等于一个电子或质子所带的电荷量,A错误,B正确;带电体能否看成点电荷,不能以体积大小、电荷量多少而论,只要在测量精度要求的范围内,带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略,即可视为点电荷,C错误,D正确.答案 BD
【问题情境】在一些原子结构模型中,电子绕原子核做匀速圆周运动,就像地球的卫星一样.电子做匀速圆周运动所需的向心力是由原子核对电子的万有引力提供的吗?要点提示 原子核对电子的库仑力提供了向心力,两者间的万有引力要比库仑力小得多,完全可以忽略不计.
【知识归纳】1.库仑力的确定(1)大小计算:利用库仑定律计算库仑力时不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1和q2的绝对值即可.(2)方向判断:利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断.2.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何,两点电荷间的库仑力大小总是相等的.
3.库仑定律的适用范围(1)库仑定律只适用于能看成点电荷的带电体之间的相互作用.(2)两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷;相距较近时不能看作点电荷,此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化.要点笔记 带电体不能看成点电荷时,库仑定律不再适用,但库仑力仍存在.
【典例剖析】例2两个大小相同、可看作点电荷的金属小球a和b分别带有等量异种电荷,被固定在绝缘水平面上,这时两球间库仑引力的大小为F,现用一个不带电的、同样大小的金属小球c先与a球接触,再与b球接触,则a、b两球间的静电力大小为( )
规律方法 两个带电球体间的库仑力1.两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,库仑定律也适用,二者间的距离就是球心间的距离.
变式训练 2两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为 ,则两球间库仑力的大小为( )
【问题情境】如图所示,真空中有三个点电荷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,则电荷C所受静电力的方向向哪?
要点提示 以C为研究对象,受到F1和F2的作用,相互间的距离都相同,故F1=F2.根据平行四边形定则,合静电力的方向沿A与B连线的垂直平分线斜向下.
【知识归纳】1.真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关.2.若空间存在多个点电荷,某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和.要点笔记 静电力是一种性质力,遵守力的所有规律.
【典例剖析】例3如图所示,在A、B两点分别放置点电荷Q1=2×10-14 C和Q2=-2×10-14 C,在AB的垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2 m.如果有一个电子静止在C点,则它所受的库仑力的大小和方向如何?
答案 8.0×10-21 N 方向平行于AB向左
规律方法 当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的静电力都遵守库仑定律.某一带电体同时受到多个静电力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力.
变式训练 3如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量同种正点电荷QA、QB,QA=QB=Q,求在顶点C处的正点电荷QC(QC已知)所受的静电力.
解析 正点电荷QC在C点的受力情况如图所示,QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律.
【问题情境】如图所示,A、B、C三个带电小球静止在光滑水平面上,已知A球带正电,B球带负电,则C球带何种电荷?要点提示 C球带正电.
【知识归纳】1.分析带电体在有静电力作用下的平衡问题时,方法仍然与解决力学中物体的平衡问题时一样,具体步骤:(1)确定研究对象;(2)进行受力分析;(3)建立坐标系;(4)列方程F合=0,必要时正交分解,∑Fx=0,∑Fy=0;(5)求解方程.
2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等,方向相反.(2)规律:“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”——正、负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷.
【典例剖析】例4两个带正电荷的小球,电荷量分别为Q和9Q,在真空中相距l.如果引入第三个小球,恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷?放在何处?电荷量又是多少?
解析 引入第三个小球后三个小球均处于平衡状态,第三个小球应放在两个小球连线上,且带负电荷.设第三个小球带电荷量为q,离Q的距离为x,以第三个小球为研究对象,
规律方法 解决三个自由点电荷的平衡问题时,首先应根据三个自由点电荷的平衡问题的规律确定出点电荷的电性和大体位置.求点电荷间的距离时,一般对未知电荷量的电荷列平衡方程;求未知电荷的电荷量时,一般对已知电荷量的电荷列平衡方程.
变式训练 4两个可自由移动的点电荷分别在A、B两处,如图所示,A处电荷带正电Q1,B处电荷带负电Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在直线AB上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )A.Q3为负电荷,且放于A左方B.Q3为负电荷,且放于B右方C.Q3为正电荷,且放于A与B之间D.Q3为正电荷,且放于B右方解析 根据“两同夹异”和“两大夹小”的原则,Q3应为负电荷,且放于A的左方,故选A.答案 A
1.真空中有两个半径为r的金属球(可看作点电荷),带电荷量分别为Q1、Q2,它们的间距如图所示,则它们之间的静电力是( )
解析 两个带电金属球间的距离为两球心间的距离L+2r,故根据库仑定律得它们之间的静电力为 ,C正确.答案 C
2.关于库仑定律,下列说法正确的是( )A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积最小的带电体B.根据 ,当两个带电体间的距离趋近于零时,库仑力将趋向无穷大C.带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时,B受到的静电力是A受到的静电力的3倍D.库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
解析 如果带电体的形状、大小以及电荷分布对所研究问题的影响可以忽略不计,则可将它看作点电荷,故A错误;两个带电体间的距离趋近于零时,带电体已经不能看成点电荷了, 不再适用,故B错误;根据牛顿第三定律可知B受到的静电力和A受到的静电力大小相等,故C错误;库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷,故D正确.答案 D
3.如图所示的实验装置为库仑扭秤.悬丝的下端挂一根绝缘棒,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( )①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法A.①②B.①③C.③④D.②④
1.知道点电荷的概念,理解库仑定律的内容、公式及适用条件.(物理观念)2.了解探究电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的关系的实验过程.(科学探究)3.会用库仑定律进行有关的分析计算.(科学思维)4.了解库仑扭秤实验,认识科学本质.(科学态度与责任)
【必备知识】一、点电荷 影响静电力的因素1.如果一个带电体本身的大小比它与其他带电体的距离小得多,电荷在带电体上的具体分布情况可以忽略,即可以把带电体抽象成一个点,这个带电的点称为点电荷.2.电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小,作用力增大.3.电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小.
想一想如图所示,O是一带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置.利用此装置探究影响电荷间相互作用力的因素.在本实验中,电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系?提示 悬线偏离竖直方向的夹角越大,说明二者的相互作用力越大;反之则越小.
二、库仑定律1.内容:在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电量q1、q2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比.作用力的方向在它们的连线上.2.公式: ,k叫静电力常量,若式中各物理量均使用国际单位制,则k=9.0×109 N·m2/C2.
【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)点电荷就是元电荷.( )解析 点电荷的电荷量是元电荷的整数倍.答案 ×(2)对于库仑定律公式 ,当r→∞时,F→0;当r→0时,F→∞.( )解析 距离很近时,电荷不能再看成点电荷,公式不再适用.答案 ×(3)库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体.( )解析 体积很小的球体的大小和形状不一定能被忽略.答案 ×
2.下列关于点电荷的说法正确的是( )A.体积大的带电体一定不能看作点电荷B.点电荷的电荷量一定是1.6×10-19 CC.点电荷是一个理想化模型D.研究带电体的相互作用时,所有带电体都可以看作点电荷
解析 当带电体的形状和大小对所研究的问题的影响可忽略不计时,可将带电体视为点电荷,故A错误;点电荷是将带电物体简化为一个带电的点,元电荷为1.6×10-19 C,是电荷量的最小值,点电荷的值可以等于元电荷,也可以是元电荷的整数倍,故B错误;点电荷是理想化的物理模型,故C正确;研究带电体的相互作用时,并不是所有带电体都可以看作点电荷,只有满足条件的带电体才能视为点电荷,故D错误.答案 C
3.真空中两个静止的点电荷+q,距离为r,则它们间的静电力为( )
解析 根据同种电荷相互排斥可知,两点电荷间的静电力为排斥力,由库仑定律可知,静电力大小为 ,D正确.答案 D
4.(多选)对于库仑定律,下列说法正确的是( )A.计算真空中两个点电荷间的相互作用力时,都可以使用公式B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电作用力的大小,只取决于它们各自所带的电荷量
解析 库仑定律适用于真空中的两个点电荷,当两个带电小球离得非常近时带电体的电荷分布会发生变化,不再均匀,故不能用库仑定律来解题,两点电荷间的力是作用力和反作用力,所以A、C正确.答案 AC
【问题情境】2021年6月17日,三名航天员进入天和核心舱,航天员在研究带电体时,可能需要将带电体看作点电荷.研究点电荷有什么意义?要点提示 点电荷可以帮助研究人员抓住主要因素、忽略次要因素.
【知识归纳】1.点电荷是理想化模型点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在.2.带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状、大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,带电体就能看成点电荷.
3.注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量,其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值.(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状,是带电个体,其带电荷量可以很大也可以很小,但一定是元电荷的整数倍.
【典例剖析】例1关于点电荷,下列说法正确的是( )A.体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷B.所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷C.带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷D.通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近时,它们之间的作用力为无穷大
解析 电荷的形状、大小对分析的问题的影响可以忽略时,就可以看成是点电荷,所以体积大的带电体也有可能看成是点电荷,体积小的带电体有时不能看作点电荷,所以A错误;并不是所有带电体都能看作点电荷,所以B错误;带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷,所以C正确;通常把带电小球看成点电荷,但带电小球靠得很近时不能看成点电荷,库仑定律不再适用,所以D错误.答案 C
规律方法 对点电荷的两点理解(1)带电体能否看作点电荷,不取决于带电体的大小,而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略.(2)同一带电体,在不同问题中有时可以看作点电荷,有时不可以看作点电荷.
变式训练 1(多选)关于元电荷和点电荷,下列说法中正确的是( )A.电子就是元电荷B.元电荷的电荷量等于一个电子或质子所带的电荷量C.电子一定是点电荷D.体积很大的带电体也可能视为点电荷解析 电子和质子是实实在在的粒子,而元电荷只是等于一个电子或质子所带的电荷量,A错误,B正确;带电体能否看成点电荷,不能以体积大小、电荷量多少而论,只要在测量精度要求的范围内,带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略,即可视为点电荷,C错误,D正确.答案 BD
【问题情境】在一些原子结构模型中,电子绕原子核做匀速圆周运动,就像地球的卫星一样.电子做匀速圆周运动所需的向心力是由原子核对电子的万有引力提供的吗?要点提示 原子核对电子的库仑力提供了向心力,两者间的万有引力要比库仑力小得多,完全可以忽略不计.
【知识归纳】1.库仑力的确定(1)大小计算:利用库仑定律计算库仑力时不必将表示电性的正、负号代入公式,只代入q1和q2的绝对值即可.(2)方向判断:利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断.2.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律不论电荷量大小如何,两点电荷间的库仑力大小总是相等的.
3.库仑定律的适用范围(1)库仑定律只适用于能看成点电荷的带电体之间的相互作用.(2)两个形状规则的均匀球体相距较远时可以看作点电荷;相距较近时不能看作点电荷,此时球体间的作用力会随着电荷的分布而变化.要点笔记 带电体不能看成点电荷时,库仑定律不再适用,但库仑力仍存在.
【典例剖析】例2两个大小相同、可看作点电荷的金属小球a和b分别带有等量异种电荷,被固定在绝缘水平面上,这时两球间库仑引力的大小为F,现用一个不带电的、同样大小的金属小球c先与a球接触,再与b球接触,则a、b两球间的静电力大小为( )
规律方法 两个带电球体间的库仑力1.两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,库仑定律也适用,二者间的距离就是球心间的距离.
变式训练 2两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为 ,则两球间库仑力的大小为( )
【问题情境】如图所示,真空中有三个点电荷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,则电荷C所受静电力的方向向哪?
要点提示 以C为研究对象,受到F1和F2的作用,相互间的距离都相同,故F1=F2.根据平行四边形定则,合静电力的方向沿A与B连线的垂直平分线斜向下.
【知识归纳】1.真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关,跟它们的周围是否存在其他电荷无关.2.若空间存在多个点电荷,某点电荷受到的作用力等于其他点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和.要点笔记 静电力是一种性质力,遵守力的所有规律.
【典例剖析】例3如图所示,在A、B两点分别放置点电荷Q1=2×10-14 C和Q2=-2×10-14 C,在AB的垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=6×10-2 m.如果有一个电子静止在C点,则它所受的库仑力的大小和方向如何?
答案 8.0×10-21 N 方向平行于AB向左
规律方法 当多个带电体同时存在时,每两个带电体间的静电力都遵守库仑定律.某一带电体同时受到多个静电力作用时可利用力的平行四边形定则求出其合力.
变式训练 3如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量同种正点电荷QA、QB,QA=QB=Q,求在顶点C处的正点电荷QC(QC已知)所受的静电力.
解析 正点电荷QC在C点的受力情况如图所示,QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其他电荷的存在而改变,仍然遵守库仑定律.
【问题情境】如图所示,A、B、C三个带电小球静止在光滑水平面上,已知A球带正电,B球带负电,则C球带何种电荷?要点提示 C球带正电.
【知识归纳】1.分析带电体在有静电力作用下的平衡问题时,方法仍然与解决力学中物体的平衡问题时一样,具体步骤:(1)确定研究对象;(2)进行受力分析;(3)建立坐标系;(4)列方程F合=0,必要时正交分解,∑Fx=0,∑Fy=0;(5)求解方程.
2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等,方向相反.(2)规律:“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”——正、负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷.
【典例剖析】例4两个带正电荷的小球,电荷量分别为Q和9Q,在真空中相距l.如果引入第三个小球,恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷?放在何处?电荷量又是多少?
解析 引入第三个小球后三个小球均处于平衡状态,第三个小球应放在两个小球连线上,且带负电荷.设第三个小球带电荷量为q,离Q的距离为x,以第三个小球为研究对象,
规律方法 解决三个自由点电荷的平衡问题时,首先应根据三个自由点电荷的平衡问题的规律确定出点电荷的电性和大体位置.求点电荷间的距离时,一般对未知电荷量的电荷列平衡方程;求未知电荷的电荷量时,一般对已知电荷量的电荷列平衡方程.
变式训练 4两个可自由移动的点电荷分别在A、B两处,如图所示,A处电荷带正电Q1,B处电荷带负电Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3,放在直线AB上,欲使整个系统处于平衡状态,则( )A.Q3为负电荷,且放于A左方B.Q3为负电荷,且放于B右方C.Q3为正电荷,且放于A与B之间D.Q3为正电荷,且放于B右方解析 根据“两同夹异”和“两大夹小”的原则,Q3应为负电荷,且放于A的左方,故选A.答案 A
1.真空中有两个半径为r的金属球(可看作点电荷),带电荷量分别为Q1、Q2,它们的间距如图所示,则它们之间的静电力是( )
解析 两个带电金属球间的距离为两球心间的距离L+2r,故根据库仑定律得它们之间的静电力为 ,C正确.答案 C
2.关于库仑定律,下列说法正确的是( )A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积最小的带电体B.根据 ,当两个带电体间的距离趋近于零时,库仑力将趋向无穷大C.带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时,B受到的静电力是A受到的静电力的3倍D.库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
解析 如果带电体的形状、大小以及电荷分布对所研究问题的影响可以忽略不计,则可将它看作点电荷,故A错误;两个带电体间的距离趋近于零时,带电体已经不能看成点电荷了, 不再适用,故B错误;根据牛顿第三定律可知B受到的静电力和A受到的静电力大小相等,故C错误;库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷,故D正确.答案 D
3.如图所示的实验装置为库仑扭秤.悬丝的下端挂一根绝缘棒,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( )①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法A.①②B.①③C.③④D.②④
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