1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 库仑定律 电场力的性质 微知识 1 电荷守恒 点电荷 库仑定律 1元电荷 元电荷 e 1.6010 19_C，带电体的电荷量都是元电荷的 整数倍 ，单个质子、电子的电荷量与元电荷相同。 2电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消失，只能从一个物体 转移 到另一个物体，或者从物体的一部分 转移 到另一部分，在 转移 的过程中，电荷的总量 保持不变 。 (2)三种起电方式 接触起电 ； 摩擦起电 ； 感应起电 。 (3)带电实质：物体带电的实质是 得失电子 。 3点电荷 代表带电体的有一定电荷量的点，是一种 理想化模型，当带电体本身 大小 和 形状
2、 对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。点电荷的体积不一定很小，带电量也不一定很少。 4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 ，与它们之间距离的 二次方 成反比，作用力的方向在它们的连线上。 (2)公式： F kq1q2r2 ，式中的 k 叫做静电力常量，其数值是 9.010 9 Nm 2/C2。 (3)适用条件：真空中静止的 点电荷 。 微知识 2 静电场 电场强度 点电荷的场强 1静电场 静电场是客观存在于电荷 周围的一种 物质 ，其基本性质是对放入其中的电荷有 力的作用 。 2电场强度 (1)定义式： E Fq，是 矢 量
3、，单位： N/C 或 V/m。 (2)点电荷的场强： E kQr2。 (3)方向规定： 正电荷 在电场中某点 受力的方向 为该点的电场强度方向。 (4)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的 矢量和 。 (5)计算法则：遵循矢量合成法则 平行四边形定则 。 微知识 3 电场线 【 精品教育资源文库 】 1定义 为了形象地描述电场中各点的电场强度的强弱及方向，在电场中画出的一些曲线， 曲线上每一点的切线方向都跟该点的 电场强度 方向一致，曲线的疏密表示 电场强度 的大小。 2几种典型电场的电场线 3特点 (1)电场线从 正电荷 出发，终止于 负电荷 或无限远处，
4、或来自于无限远处，终止于 负电荷 。 (2)电场线在电场中 不相交 。 (3)在同一电场中，电场线 越密 的地方场强越大。 (4)电场线上某点的切线方向表示该点的 场强方向 。 (5)沿电场线方向电势逐渐 降低 。 (6)电场线和等势面在相交处 互相垂直 。 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1质子的电荷量为一个元 电荷，但电子、质子是实实在在的粒子，不是元电荷。 () 2相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等。() 3根据 F kq1q2r2 ，当 r0 时， F 。 () 4电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的
5、电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。 () 5电场中某点的电场强度的方向即为试探电荷在该点所受电场力的方向。 () 6在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度相同。 () 二、对点微练 1 (感应起电 )静电现 象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，春秋纬 考异邮中有 “ 玳瑁吸 ” 之说，但下列不属于静电现象的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引 C小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 解析 梳过头发的塑
6、料梳子因与头发摩擦带电，能吸引轻小物体纸屑，是静电现象。带电小球移至不带电金属球附近，使不带电小球近端感应出与带电小球异种的电荷，而相互吸引，是静电现象。小线圈接近通电线圈的过 程中，小线圈中产生感应电流，是电磁感应现象，不是静电现象。从干燥的地毯上走过，人与地毯摩擦产生静电，手碰到金属把手时有被电击的感觉，是放电现象，属于静电现象。因此不属于静电现象的是 C 项。 答案 C 2 (库仑定律 )如图所示，完全相同的两个金属小球 A、 B 带有等量电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为 F。现用第三个完全相同的不带电的金属小球 C 先后与 A、 B两个球接触后移开，这时 A、 B 两个
7、小球之间的相互作用力大小是 ( ) A.18F B.14F C.38F D.34F 解析 由于 A、 B 间有吸引力，故 A、 B 带异种电荷，设 A、 B 带的电荷量分别为 Q、 Q，则两球之间的相互吸引力即为静电力 F kQ2r2。当 C 球与 A 球接触后， A、 C 两球的电荷量都变为 q1 Q2。当 C 球再与 B 球接触后， B、 C 两球的电荷量都变为 q2Q Q22 Q4。所以此时 A、 B两球之间的相互作用力的大小为 F kQ2 Q4r2 kQ28r2F8， A 项正确。 答案 A 3 (电场强度 )电场中有一点 P，下列说法正确的是 ( ) A若放在 P 点的电荷的电荷量减
8、半，则 P 点的场强减半 B若 P 点没有检验电荷，则 P 点场强为零 C P 点场强越大，则同一电荷在 P 点所受静电力越大 D P 点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 解析 公式 E Fq是电场强度的定义式， E 与 F、 q 无关， A、 B 项错；由 F Eq 知， C 项正确；场强方向与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反， D 项错。 答案 C 【 精品教育资源文库 】 4 (电场线 )如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷 Q产生的电场线，若带电粒子 q(|Q|?|q|)由 a 运动到 b，电场力做正功。已知在 a、 b 两点粒子所受电场力分别为 Fa、 Fb，则下列
9、判断正确的是 ( ) A若 Q 为正电荷，则 q 带正电， Fa Fb B若 Q 为正电荷，则 q 带正电， Fa Fb C若 Q 为负电荷，则 q 带正电， Fa Fb D若 Q 为负电荷，则 q 带正电， Fa Fb 解析 由于粒子由 a 运动到 b 电场力做正功，可知电场 力指向外侧， Q、 q 为同种电荷；电场线密集的地方电场强度大，由 F Eq 知 Fa较大， A 项正确。 答案 A 5 (电场的叠加 )如图所示，正电荷 Q 置于一匀强电场中 (图中水平直线为匀强电场的电场线 )，在以正电荷 Q 为圆心、半径为 r 的圆周上有 a、 b、 c 三点，其中 a 点的电场强度 Ea 0，
10、则下列判断正确的是 ( ) A匀强电场电场强度 E kQ2r2，方向水平向右 B匀强电场电场强度 E kQr2，方向水平向左 C c 点电场强度为 Ec 0 【 精品教育资源文库 】 D b 点的电场强度为 Eb 2kQr2 ，与匀强电场方向成 45 角 解析 因 a 点的电场强度 Ea 0，所以正电荷在 a 点的电场强度与匀强电场的电场强度等大反向，即匀强电场的电场强度 E kQr2，方向水平向右， A、 B 项错；由电场叠加原理知 c 点电场强度为 Ec 2kQr2 ，方向水平向右， C 项错；同理可得 b 点的电场强度为 Eb 2kQr2 ，与匀强电场方向成 45 角， D 项对。 答
11、案 D 见学生用书 P103 微考点 1 库仑力及库仑力作用下的平衡问题 核 |心 |微 |讲 1对库仑定律 F kq1q2r2 的理解与计算 (1)近似条件 ：在要求不很精确的情况下，空气可近似当作真空来处理。当带电体间的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看作点电荷。 (2)计算方法：注意库仑力是矢量，计算库仑力可以直接运用公式，将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断作用力 F 是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，根据结果的正负，来判断作用力是引力还是斥力。 特别提醒 不可由 r0 时，得出 F 的结论，虽然从数学角度成立，但从物理角度分析，当
12、r0 时，两带电体不能视为点电荷，公式已不适用。 2库仑力具有力的共性 (1)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律。 (2)库仑力可使带电体产生加速度。例如原子的核外电子绕核运动时，库仑力使核外电子产生向心加速度。 (3)库仑力可以和其他力平衡。 (4)某个点电荷同时受几个点电荷的作用时，要用平行四边形定则求合力。 3三个点电荷的平衡问题 要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反，也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零。由库仑力的方向和二力平衡知识可知，三个点电荷必须在同一条直线上，并且同种电荷不能相邻，由 F kq1q2r2 知
13、，中间异种电荷电荷量应最小，靠近两侧电荷量较小的那一个，即 “ 三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大 ” 。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (多选 )如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为 。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球 A，细线与斜面平【 精品教育资源文库 】 行。小球 A 的质量为 m、电量为 q。小球 A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 B，两球心的高度相同、间距为 d。静电力常量为 k，重力加速度为 g，两带电小球可视为点电荷。小球 A 静止在斜面上，则 ( ) A 小球 A 与 B 之间库仑力的大小为 kq2d2 B
14、当 qd mgsink 时，细线上的拉力为零 C当 qd mgtank 时，细线上的拉力为零 D当 qd mgktan 时，斜面对小球 A 的支持力为零 【解题导思】 (1)A 球最多受几个力作用？都是哪些力？ 答： 最多受 4 个力作用，分别是重力、斜面的支持力、 B 对 A 的库仑力、绳子的拉力。 (2)绳子的拉力为零的 条件是什么？ 答： 当 B 对 A 的库仑斥力等于 mgtan 时，绳子的拉力为零。 解析 根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为 F kq2d2 ，选项 A 正确；当细线上的拉力为零时，小球 A 受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得 kq2d2 mgtan ，解得qdmgtank ，选项 B 错误， C 正确；由受 力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为零，选项 D 错误。 答案 AC 点电荷的平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法 是相同的，只是在原受力分析的基础上多了一
