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1、第一单元第一单元 电场力的性质电场力的性质第第1课时课时 库仑定律库仑定律 选修3-1 第七章电场基础回顾基础回顾考点一 电荷与电荷守恒定律 1在自然界中存在两种电荷即正电荷和负电荷，_称为电荷量，其国际单位为_，简称_，符号_元电荷的电荷量e_ C带电粒子所带电荷量是元电荷的_倍2使物体带电叫做起电，使物体带电的三种方式为_、_和_3电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从_转移到_，或从_转移到_，在转移过程中，电荷的总量_答案：1净电荷的多少库仑库C1.61019整数2摩擦起电接触起电感应起电3一个物体另一个物体物体的一部分另一部分不变要点深化要点深化1电荷量的实质物体得到或失
2、去电子便带上了电荷量，得到电子带负电，失去电子带正电讨论物体带何种电荷，是指电荷是正还是负，也就是说物体具有的总电荷是哪种电荷多于哪种，电荷的多少叫做电荷量2点电荷是一种科学的抽象，真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念点电荷是一个理想化模型，它具有相对性一个带电体能否被视为点电荷，不是由它自身体积的大小及带电荷量的多少来判断，而是由它与其他带电体的距离来判断的；如果带电体间的距离比它们的大小大很多，以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，该带电体就可以看成点电荷3元电荷电荷量e1.61019 C称为元电荷所有带电体的电荷量都等于电荷量e或等于电荷量e的整数倍即在
3、物体带电现象中元电荷是最小电荷量但从微观粒子层面上说：元电荷并不是基本粒子，如质子、中子是由夸克组成的，夸克可能有e或e的电荷量基础回顾基础回顾考点二 库仑定律1库仑定律的内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟它们的_成正比，跟它们间的_成反比，作用力的方向在_上2公式为_，其中比例常数k叫做_，k9.0109 Nm2/C2.3适用条件：(1)_；(2)_答案：1电荷量的乘积距离的平方它们的连线2 静电力常量3真空点电荷要点深化要点深化1库仑力的正负不表示力的大小，而表示力的性质库仑力的正负不表示力的大小，而表示力的性质当带电体所带电荷同号时，F0，库仑力为斥力；当带电体所带电荷异号时，F
4、0，库仑力为引力所以，用库仑定律进行计算时，一般只将电荷量的绝对值代入，计算出力的大小，而力的方向可根据同种电荷相斥，异种电荷相吸进行判断2两个带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力两个带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力3库仑定律的公式库仑定律的公式 只适用于真空中的点电荷只适用于真空中的点电荷(在稀薄的空气中近似成立在稀薄的空气中近似成立)当当r0时，不能认为力时，不能认为力F无穷大，无穷大，因为此公式不再成立因为此公式不再成立4点电荷是物理学中的理想化模型，当带电体间的点电荷是物理学中的理想化模型，当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以用库仑定律进行计算，距离远远大于带电体的线度
5、时，可以用库仑定律进行计算，否则不能使用否则不能使用例如：半径均为r的金属球如右图所示放置，使两球的边缘相距为r，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，比较F与k 的大小关系显然，如果电荷能全部集中在球心处，则二者相等但依题设条件，两球心间距离3r不是远远大于r，故不能把两带电球当作点电荷处理实际上，由于异种电荷的相互吸引，使使电荷分布在两球较靠近的球面处，这样两部分电荷的距离小于3r，故F .同理，若两球带同种电荷Q，则F .两导体球间的库仑力可应用公式进行定性比较 5库仑定律都是从大量实验中归纳出来的基本实验定律，是建立整个电学理论的基础，应该很好地加以理解和掌握基础
6、回顾基础回顾题型一 电荷守恒定律及库仑定律的使用计算库仑力的大小与库仑力的方向两者可以分别进行用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷Q1、Q2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公式中从而算出力的大小；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断已经证实，质子和中子都是由被称为上夸克和下夸克的两种夸克组成上夸克带电荷量为e，下夸克带电荷量为e，e为电子所带电荷量的大小如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为l，l1.51015 m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力解析：质子的带电荷量为e，所以它是由两个上夸克和一个下夸克的两种夸克组成按题意，三个夸
7、克必位于等边三角形的三个顶点，如右图所示根据库仑定律，上夸克和上夸克间的静电力为：代入数值得：F上上46 N，为斥力；上夸克和下夸克间的静电力为：代入数值得：F上下23 N，为引力答案：上夸克和上夸克间的静电力为46 N，为斥力；上夸克和下夸克间的静电力为23 N，为引力题型训练题型训练1两个半径相同的金属小球，电荷量之比为17，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的()解析：设两小球的电荷量分别为q与7q，则原来相距r时的相互作用力为 ，由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分两种情况：(1)两球电性相同相互接触时两球电荷量平均分布、每球带电荷量为4q，则
8、 故D对(2)两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量3q，则 .故C对答案：CD题型二 三个带电小球的平衡问题三个带电小球的平衡问题，是静电场中的典型问题，为了使电荷系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反根据库仑定律和力的平衡条件，可推出三个自由电荷在同一直线上，位于中间的电荷量较小那一个，概括成易记的口诀即为“三点一线，两同夹一异，两大夹小，近小远大”如右图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离l1，q2与q3之间的距离l2，且每个电荷都处于平衡状态(1)若q2为正电荷，确定q1为_电荷，q3为_电荷；(2)求
9、q1、q2、q3三者电荷量大小之比为q1q2q3_.解析：(1)q2为正电荷且处在平衡状态，所以q1、q3都为负电荷(2)三个电荷都处在平衡状态，三个电荷的合外力都为零，根据库仑定律有以上三式联立可得q1q2q3 答案：(1)负电荷负电荷题型训练题型训练点评：三个自由电荷都处于平衡状态时，则概括口诀为“异种电荷放中间，同种电荷放两边，靠小远离大，高考不害怕”利用口诀，你可以迅速、准确地确定三个电荷的相对位置及电性2.2.如右图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电荷量为Q，B带电荷量为9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态问：C应带什么性质的电，应放于何
10、处？所带电荷量为解析：根据平衡条件判断，C应带负电，放在A的左边且和AB在一条直线上设C带电荷量为q，与A点相距为x，则以A为研究对象，根据库仑定律和平衡条件，得：解得 故C应带负电，放在A的左边0.2 m处，带电荷量为答案：C应带负电，放在A的左边0.2 m处，带电荷量为题型三 库仑定律与力学综合问题电场力虽然从本质上区别于力学中的重力、弹力、摩擦力，但产生的效果服从牛顿力学中的所有规律库仑定律常与牛顿第二定律知识相联系，因此，有关电场力的综合问题，应根据力学解题思想去分析如右图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平直槽上，A、B间和B、C间的距离均为L，已知A球带电荷
11、量为QA8q，B球带电荷量为QBq.若在C球上施加一个水平向右的恒力F，恰好能使三个小球相对静止，共同向右加速运动，求拉力F的大小和C球的电荷量QC.解析：因为A、B、C三小球保持相对静止，故有相同的加速度对它们整体研究，由牛顿第二定律：F 3ma对A分析：C的电性应与A和B异性，根据库仑定律和牛顿第二定律，有对B，同理可得：三式联立解得：答案：3.如右图所示，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球，两两间的距离都是l，A、B电荷量都是q.给C一个外力F，使三个小球保持相对静止共同加速运动求：(1)C球的带电电性和电荷量；(2)外力F的大小解析：(1)如图所示，先分析A、B两球的加速度：
12、它们相互间的库仑力为斥力，因此C对它们只能是引力，且两个库仑力的合力应沿垂直于AB连线的方向，这样就把B受的库仑力和合力的平行四边形确定了，于是可得FC2FAB，即QC2q；(2)对B，根据库仑定律和牛顿第二定律，得解得 对三球组成的系统，根据牛顿第二定律得外力方向垂直AB连线指向三角形的外侧答案：(1)负电荷2q警示忽视对电性的讨论真空中两个静止点电荷相距10 cm，它们之间的相互作用力大小为9104 N，当它们合在一起时，成为一个电荷量为3108 C的点电荷，问：原来两个电荷带电荷量各为多少？错解：根据电荷守恒定律q1q23108 Ca根据库仑定律 9104 C211015 C2b 以q2b/q1代入式得：解得 分析纠错：学生的思维缺乏细致性，看 你会发现根号中的数值小于0，说明该解无效，故两点电荷不可能同号，只能异号，相互作用力是引力由q1q23108 Ca，q1q211015 C2b.得由此解得q15108 C，q22108 C.答案：5108 C2108 C祝祝您您