第九章 2 库仑定律-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教必修第三册 新课标辅导

2　库仑定律 　　　[学业要求与核心素养] 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．理解库仑力的概念，会用库仑定律进行有关计算。 一、电荷之间的作用力 1．点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，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以忽略时，带电体可以看作点电荷。 2．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)公式：F＝　k　，其中k＝__9.0×109__ N·m2/C2，叫作静电力常量。 (3)适用条件：①__在真空中__；②__点电荷__。 二、库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝__扭转角度__比较静电力F大小的。实验结果发现静电力F与距离r的__二次方__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__完全相同__的金属小球接触，电荷量__平分__的方法，发现F与q1和q2的__乘积__成正比。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷 B．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 C．两电荷所带的电荷量越大，它们间的静电力就越大 D．两电荷所带的电荷量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大 答案　BD 2．真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍，它们之间静电力的大小变为原来的　　倍。 知识点一　库仑定律的理解与应用 [问题探究] 两个半径均为R的带电金属球所带电荷量分别为Q1和Q2，当两球心相距为3R时，这两个球相互作用的库仑力大小是多少？它们还能被看作点电荷吗？库仑定律此时还能用吗？ 提示：因为两球心距离不比球的半径大很多，所以不能将两球看作点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布情况。当Q1、Q2带同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的两侧，距离大于3R；当Q1、Q2带异种电荷时，相互吸引，电荷分布于最近的两侧，距离小于3R，如图所示。所以库仑力可能小于k，也可能大于k。 [归纳升华] 库仑定律的理解与应用 1．点电荷 (1)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)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论。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，此时带电体就可以看成点电荷。 2．库仑定律 (1)库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理。 (2)当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用。 (3)两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律，不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大。 (4)两个规则的带电球体相距比较近时，电荷的分布会发生改变，库仑定律不再适用。 [例1]　甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10­16 C的正电荷，乙球带有3.2×10­16 C的负电荷，放在真空中相距为10 cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10 cm。(结果保留三位有效数字) (1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？ (2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？ (3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，还能求出其作用力吗？ [解析]　(1)因为两球的半径都远小于10 cm，因此可以作为两个点电荷考虑，由库仑定律有F＝k＝9.0×109× N≈1.38×10­19 N。两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力。 (2)如果两个导体球完全相同，则接触后电荷量先中和后平分，每个小球的带电荷量为q1′＝q2′＝ C＝8×10­17 C，两个电荷之间的斥力为F1＝＝5.76×10­21 N。 (3)由于两球不同，分开后分配电荷的电荷量将不相等，因而无法知道电荷量的大小，也无法求出两球间的作用力。 [答案]　(1)1.38×10­19 N　引力　(2)5.76×10­21 N　斥力　(3)不能 [点拨]　用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别。 1. (2021·浙江月考)如图所示，真空中两个完全相同的绝缘带电金属球A、B(两球半径相比两球间距不能忽略)，分别带有－4Q和＋Q的电荷量，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，则它们间的静电力(　　) A．等于　　　　　　　　 B．小于 C．大于 D．