第七讲 库仑定律-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（粤教版）

第七讲 库仑定律 【学习目标】 1.知道点电荷的概念. 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件. 3.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关计算． 【基础知识】 一、点电荷　影响静电力的因素 1．点电荷 (1)点电荷：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，那么在研究它与其他带电体的相互作用时，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带电的点，称为点电荷． (2)点电荷与力学中的质点模型一样，是一种理想化的物理模型． 2．影响静电力的因素 (1)实验探究：利用如图1所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素． 图1 (2)实验结论：电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小． 二、库仑定律 1．实验：借助电子秤探究库仑力． 利用如图2器材定量探究库仑力． 图2 (1)静电力F与距离r的关系 改变A、B两金属圆片的距离，读取电子秤的示数，得到相应的静电力大小，记录在下表中： 探究变量 距离r d 2d 3d 4d 5d F eq \f(1,r) eq \f(1,r2) 作出F－eq \f(1,r)的关系图线或F－eq \f(1,r2)的关系图线． 实验结论：在两带电体的电荷量不变时，它们之间的静电力大小与它们之间的距离的二次方成反比． (2)静电力F与电荷量的关系 保持两金属圆盘的距离不变，利用相同圆盘接触，电荷量平分的方法逐渐减小A或B的电荷量，测量并记录两者之间的静电力大小，做出F－q1和F－q2的关系图线． 实验结论：两带电体间距离不变时，它们之间的静电力的大小与每个带电体的电荷量成正比． 2．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，其大小与它们的电荷量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．这种电荷之间的相互作用力称为静电力或库仑力． (2)公式：F＝keq \f(q1q2,r2)，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量． (3)适用条件：a.在真空中；b.静止点电荷． 【考点剖析】 考点一：点电荷　影响静电力的因素 例1．下列问题研究中运用了极限思想方法的是（　　） A．在不考虑带电体的大小和形状时，常用点电荷替代带电体 B．在研究复杂电路时，可用总电阻替代所有电阻产生的效果 C．用 图象中的直线（或曲线）与t轴所围成的面积表示位移 D．根据平均速度的定义式 ，当 非常小时，可表示t时刻的瞬时速度 考点二：库仑定律 例2．A、B为点电荷Q周围的两点。将一试探电荷分别放置在A、B两点，若试探电荷受到的库仑力大小之比为 ，则A、B两点与点电荷Q的距离之比为（ ） A． B． C． D． 【真题演练】 1．如图，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L=2.0m。若将电荷量均为q=+2.0×10-6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。求： (1)两点电荷间的库仑力大小； (2)C点的电场强度的大小和方向。 【过关检测】 1．两带电金属球 、B之间的作用力（　　） A．一定是引力 B．一定是斥力 C．若带同种电荷，一定是引力 D．无法确定 2．下列对点电荷用到的物理学研究方法，说法正确的是（　　） A．理想化的物理模型 B．等效替代 C．极限思想 D．控制变量法 3．真空中两个静止点电荷之间的距离减小后，它们之间的静电力大小（　　） A．变大 B．不变 C．变小 D．无法确定 4．关于物理学史，以下符合历史事实的是（　　） A．开普勒提出行星运动三大定律，牛顿总结了万有引力定律并较精确地测出了引力常量 B．英国物理学家法拉第最早引入电场的概念，并提出用电场线表示电场 C．密立根通过扭秤实验精确地测出了元电荷的电量 D．库仑不但巧妙地解决了金属球所带电量成倍变化的问题，还发明扭秤并准确地测出了物体间的静电力 5．两个相同的金属小球带异种电荷，所带电荷量之比为1：7。把两球相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力为原来的（　　） A． B． C． D． 6．两个相同的带电金属小球，带电量分别为+3q 和+7q，小球半径远小于两球心的距离r。将它们接触后放回原处，则此时的静电力大小为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，把一带电荷量为 ，质量为 的小球A用绝缘细绳悬挂，若将带电荷量为 的带电小球B靠近A，两个带电小球在同一高度，A球静止时，绳与竖直方向成37°角，取g=10m/s2， ，且A，B两小球均可视为点电荷，求（sin37°=0.6，cos37°=0. 8） （1）A、B两球间的库仑力大小