9.2 库仑定律-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第三册）

静电场及其应用 9.2：库仑定律 一：知识精讲归纳 一：点电荷 1．点电荷是理想化的物理模型：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：一个带电体能否看成点电荷，是相对具体问题而言的，不能单凭它的大小和形状来确定．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略不计，此时带电体就可以视为点电荷． 3．易混淆的几个概念： 比较项 点电荷 元电荷 小带电体 概念 忽略了大小、形状，只考虑电荷量的带电体 电子或质子所带的电荷量 体积较小的带电物体 实质 物理模型 最小电荷量 带电物体 联系 (1)点电荷、小带电体的带电荷量一定是元电荷的整数倍 (2)小带电体的大小远小于所研究问题的距离时，小带电体可视为点电荷 二：库仑定律 1．库仑力：电荷间的相互作用力，也叫作静电力． 2．点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看做带电的点，即为点电荷． 3．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，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． (2)表达式：F＝keq \f(q1q2,r2)，k叫做静电力常量． (3)适用条件：真空中的点电荷． (4)库仑扭秤实验测得静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2. 技巧总结： 1．静电力的确定方法 (1)大小计算：利用库仑定律计算静电力大小时，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)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．库仑定律的两个应用 (1)计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力． (2)分析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． ②两个规则的带电金属球体相距比较近时，不能被看成点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随电荷的分布发生改变．如图，若带同种电荷时，由于排斥作用距离变大，此时F<keq \f(q1q2,r2)；如图乙，若带异种电荷时，由于吸引作用距离变小，此时F>keq \f(q1q2,r2). 甲　　　　　　　　　乙 三：库仑力的叠加 1．库仑力的特征 (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)两个点电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，与两个点电荷的性质、带电多少均无关，即互为作用力与反作用力的两个库仑力总是等大反向． 2．库仑力的叠加：对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和． 电荷间的单独作用符合库仑定律，求两个以上库仑力的矢量和时应用平行四边形定则． 四：三个自由点电荷平衡问题的解题技巧 三个相关点电荷都处于平衡状态，称为三个点电荷平衡问题．此时，三个点电荷中的每一个点电荷受到的其他两点电荷的库仑力必然大小相等、方向相反．该类问题规律总结如下： 1．三点共线：三个点电荷一定分布在一条直线上． 2．两同夹异：两侧的点电荷电性相同，中间的点电荷的电性一定与两侧的相反． 3．两大夹小：处于中间的点电荷的带电量一定较小． 4．近小远大：三个点电荷中电荷量较小的两个点电荷离得较近． 二：考点题型归纳 一：点电荷概念的理解 1．下列关于点电荷的说法中，正确的是（　　） A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．只有球形带电体才能看成点电荷 D．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷 2．点电荷是一种理想化的模型，我们处理物理问题时常把带电体进行理想化处理。下列关于点电荷的描述中，正确的是（　　） A．点电荷就是体积很小的带电体 B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体 C．在研究电子绕原子核运动时，电子不能看作点电荷 D．带电体体积的大小不是我们判断其是否能被看作点电荷的依据 3．关于点电荷的说法，正确的是（　　） A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷 B．点电荷的电量为1.6 10-19C C．体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷 D．当带电体带电量很小时，可看作点电荷 二：库仑定律理解与计算 4．关于库仑定律的公式 ，下列说法正确的是（　　） A．k为静电力常量，数值为1 B．k为静电力常量，没有单位 C．当真空中的两个电荷间的距离 时，它们之间的静电力 D．当真空中的两个电荷间的距离 时，它们之间的静电力 5．空中两个带等量异种电荷的小球A