9.2库仑定律 课前导学 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.2库仑定律—2023-2024学年高二物理人教版（2019）必修第三册课前导学 基础知识导学 一、电荷之间的作用力 1．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＝9.0×109N·m2/C2，叫作静电力常量。 （3）适用条件： ①真空；②静止点电荷。 2．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、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。 点电荷是一种理想化模型，是特殊的带电体，实际中并不存在。 二、库仑的实验 1．实验装置：库仑扭秤(如图所示)。 2．实验技巧 (1)将微小量放大——通过悬丝扭转的角度比较库仑力的大小。 (2)电荷量的确定——库仑运用把一个带电小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半的方法，把带电小球的电荷量q分为、、、…，巧妙地解决了当时小球带电荷量不能测量的问题。 3．实验方法：控制变量法、微小量放大法。 4．实验步骤 （1）保持A和C的电荷量不变，改变A和C之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与距离r之间的关系。 （2）保持A和C之间的距离不变，改变A和C的电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F与电荷量q之间的关系。 5．实验结论 （1）两小球上的电荷量不变时，力F与距离r的二次方成反比，F∝。 （2）两小球间的距离不变时，力F与电荷量q1和q2的乘积成正比，F∝q1q2。 （3）综合结论：F∝或F＝k。 三、静电力计算 1．两个点电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。 2．两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。 重难问题探究 1、 怎样直观地判断这种作用力的大小？ 2、保持电荷量q一定，研究相互作用力F与距离r的关系，应该怎么办？保持距离r一定，研究相互作用力F与电荷量q的关系，应该怎么办? 3、电荷之间既有静电力又有万有引力，计算电荷之间的作用力时，能否忽略万有引力？ 4、当两电荷间的距离r→0时，能否根据得出两电荷间的相互作用力F→0？ 基础小题试练 1.带电量分别为和的两个相同的金属小球，相距为r时，相互作用力的大小为F。若把它们接触一下后分开固定距离变为，它们的相互作用力的大小变为( ) A. B. C. D. 2.真空中的两个点电荷，当他们的距离为时，它们之间的库仑力F，若将它们的距离减小为原来的一半而各自电荷量保持不变，它们间的库仑力为( ) A. B. C. D. 3.对于库仑定律，下面说法中正确的是( ) A.相互作用的两个点电荷，不论它们电量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 B.两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律 C.凡计算两个电荷间的相互作用力，就可以使用公式 D.两个点电荷的电量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间库存仑力减为原来的一半 4.关于库仑定律，下列说法中正确的是( ) A.库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体 B.根据，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C.若点电荷的电荷量大于的电荷量，则对的静电力大于对的静电力 D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律 答案以及解析 1.答案：C 解析：金属球可视为点电荷，根据库仑定律公式，开始时两个电荷之间的作用力，若把它们接触一下后分开，根据“电荷先中和再平分”可知，每个小球所带的电荷量为，再放到相距，处，它们的相互作用力大小变为，故选C。 2.答案：D 解析：根据库仑定律 若将它们的距离减小为原来的一半而各自电荷量保持不变，它们间的库仑力则变为。ABC错误，D正确； 故选D。 3.答案：A 解析：A.电荷间的库仑力是作用力与反作用力的关系，根据牛顿第三定律，它们总是大小相等、方向相反，与电荷量的大小无关，故A正确；BC.库仑定律适用于真空中静止的点电荷，两个带电小球即使相距非常近时，不能作为点电荷，库仑定律不适用；库仑定律并不适用于计算任何两个电荷间的相互作用力，如带电的薄板之间的相互作用，故BC错误；D.两个点电荷的电量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，根据库仑定律可知，它们之间库存仑力减为原来的四分之一，故D错误。故选：A。 4.答案：D 解析：A、库仑定律适用于点电荷，点电荷并不是体积很小的球体，故A错误；B、当两个点电荷距离趋于0时，两带电体已不能看出点电荷了，该公式，不适用了，故电场力并不是趋于无穷大，故B错误；C、两点电荷之间的作用力是相互的，根据牛顿第三定律，无论点电荷的电荷量与的电荷量大小如何