第九章 2.库仑定律（教师用书）-2022-2023学年高二新教材物理必修第三册【勤径学升·同步练测】（人教版）

2．库仑定律 学习目标 核心素养 1．经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系。 2．明确点电荷是个理想化模型，知道带电体简化为点电荷的条件。 3．理解库仑定律的内容及公式，会用库仑定律进行有关的计算。 4．了解库仑扭秤实验，知道静电力常量。 [对应学生用书第6页] 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 实验 现象 (1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。 (2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大。 实验 结论 电荷之间的作用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．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，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。 2．库仑定律 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。 三、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。 3．公式：F＝k，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 4．适用条件：①在真空中。②点电荷。 1．判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法。(√) (2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷。(×) (3)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。(√) (4)两电荷所带的电荷量越大，它们间的静电力就越大。(×) (5)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。(√) 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。 答案　 [对应学生用书第6页] 要点一　对点电荷的理解 如图所示，嫦娥三号月球探测器升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电。 (1)在研究嫦娥三号与地球的静电力时，能否把嫦娥三号看成点电荷？ (2)研究点电荷有什么意义？ 提示　(1)能。(2)点电荷是理想化模型，实际中并不存在，是我们抓住主要因素、忽略次要因素抽象出的物理模型。 1．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．点电荷的条件：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。 [例1]　下列关于点电荷的说法中正确的是(　　) A．体积很大的带电体一定不是点电荷 B．点电荷就是电荷量和体积都很小的带电体 C．当两个带电体的大小、形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看作点电荷 D．球形带电体一定可以看作点电荷 [解析]　点电荷是实际带电体的抽象，是一种理想化模型，带电体能否视为点电荷，不能以体积大小、电荷多少来判断，而是以具体情况而定，在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素可以忽略时，即可视为点电荷，C正确。 [答案]　C 带电体视为点电荷的条件 (1)带电体间的距离比它们自身的大小大很多。 (2)带电体的大小、形状及电荷分布对相互作用力的影响可忽略不计。 1.2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射成功，神舟十三号升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的神舟十三号能被视为点电荷的是(　　) A．研究神舟十三号与距其1 m处的一个带电微粒之间的静电力 B．研究神舟十三号与地球(带负电)之间的静电力 C．任何情况下都可视为点电荷 D．任何情况下都不可视为点电荷 解析　由带电体看作点电荷的条件可知，研究神舟十三号与距其1 m处的一个带电微粒之间的静电力时，神舟十三号的大小不能忽略不计，不能看作点电荷，故A错误；研究神舟十三号与地球(带负电)之间的静电力时，神舟十三号的大小可忽略不计，能看作点电荷，故B正确；结合A、B选项可知，神舟十三号能否视为点电荷是由研究问题的性质决定的，故C、D错误。 答案　B 要点二　库仑定律的理解和应用 如图所示，一带正电的物体位于M处，用绝缘丝线系上带正电的相同的小球，分别挂在P1、P2、P3的位置，可观察到