1.2 库仑定律-2021-2022学年高二物理精讲精练（新粤教版必修第三册）

1.2 库仑定律 考点精讲 考点1：点电荷 1．点电荷是物理模型 只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。 2．带电体能看成点电荷的条件 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．元电荷与点电荷 （1）元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值，是电荷量的最小单位。 （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，但它一定是一个元电荷电荷量的整数倍。 【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限大 【解析】C　电荷的形状、体积对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，所以体积很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；电荷的形状、体积对分析问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，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，带电小球靠得很近时，库仑定律不再适用，所以D错误。 【技巧与方法】 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。 【针对训练】 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电子或质子所带的电荷量 C．电子一定是点电荷 D．带电小球也可能视为点电荷 【解析】BD　电子和质子是实实在在的粒子，而元电荷只是一个电量单位，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。 考点2：库仑定律的理解 1. 探究影响电荷间相互作用力的因素 实验原理 如图所示F＝mgtan θ，θ变大，F变大，θ变小，F变小 实验现象 r变大，θ变小　r变小，θ变大 Q变大，θ变大　Q变小，θ变小 实验结论 电荷间的相互作用力随电荷间距离的增大而减小，随电荷量的增大而增大 2.库仑定律的适用条件 （1）真空 （2）点电荷 这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。 3．静电力的大小计算和方向判断 （1）大小计算 利用库仑定律计算大小时，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）方向判断 在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。 （3）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。 【例2】　(多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球(可看成点电荷)，其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F，现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为(　　) A．F　　　B．F　　　C．F　　　D．F 【解析】BD　设一个球的带电量绝对值为Q，则另一个球的带电量绝对值为5Q，此时F＝k，若两球带同种电荷，接触后再分开，两球电量的绝对值为3Q，则两球的库仑力大小F′＝k＝；若两球带异种电荷，接触后再分开，两球电量的绝对值为2Q，此时两球的库仑力F″＝k＝F。故BD正确，AC错误。 【技巧与方法】 应用库仑定律的三点注意 1. F＝k，r指两点电荷间的距离，对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距。 2. 当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。 3. 不必将表示电性的正、负号代入公式，库仑力的方向可以根据“同性相斥、异性相吸”的规律判断。 【针对训练】 2．如图所示，两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，两球之间的静电力为下列选项中的哪一个(　　) A．等于k　　 B．大于k C．小于k D．等于k 【解析】B 由于两金属球带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在金属球上的分布向两球靠近的一面集中，电荷间的距离就要比3r小。根据库仑定律，静电力一定大于k，正确选项为B。 考点3：库仑力的叠加及其应用 1. 库仑