资源描述
1.1.在探究影响电荷间相互作用力因素的实验中，电荷在探究影响电荷间相互作用力因素的实验中，电荷间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小间相互作用力的大小与悬线偏离竖直方向的夹角大小有什么关系有什么关系? ?提示：提示：悬线偏离竖直方向的夹角越大证明二者的相互悬线偏离竖直方向的夹角越大证明二者的相互作用力越大；反之则越小作用力越大；反之则越小. .2.2.在电量不变的情况下，探究电荷间作用力与电荷间在电量不变的情况下，探究电荷间作用力与电荷间距离有关，怎样操作，结论是什么？距离有关，怎样操作，结论是什么？提示：提示：把一带正电的球把一带正电的球A A放在实验台上，用丝线悬挂一放在实验台上，用丝线悬挂一带正电的小球带正电的小球B B于铁架台上于铁架台上. .移动球移动球A A，观察悬线偏离竖，观察悬线偏离竖直方向的夹角随直方向的夹角随A A、B B间距离变化的变化情况间距离变化的变化情况. .实验结论实验结论是：两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减是：两电荷之间的作用力随它们之间距离的增大而减小，随距离的减小而增大小，随距离的减小而增大. .3.3.在电荷间距离不变的情况下，探究电荷间作用力与在电荷间距离不变的情况下，探究电荷间作用力与电量有关，怎样操作，结论是什么？电量有关，怎样操作，结论是什么？提示：提示：保持电荷间距离不变，用带不同电荷量的小球保持电荷间距离不变，用带不同电荷量的小球A A做实验，观察小球做实验，观察小球B B的悬线偏离竖直方向的角度随电荷的悬线偏离竖直方向的角度随电荷量变化而变化的情况量变化而变化的情况. .实验结论是：两电荷间的作用力实验结论是：两电荷间的作用力随电荷量的增大而增大随电荷量的增大而增大, ,随电荷量的减小而减小随电荷量的减小而减小. .【典例【典例1 1】在探究影响电荷之间相互作用力的因素过程】在探究影响电荷之间相互作用力的因素过程中，绝缘丝线摆开的角度与电荷之间相互作用力的关中，绝缘丝线摆开的角度与电荷之间相互作用力的关系是怎样的？系是怎样的？【思路点拨【思路点拨】本题可从以下两个方面加以考虑：本题可从以下两个方面加以考虑：(1)(1)绝缘丝线悬挂小球的重力是常数绝缘丝线悬挂小球的重力是常数. .(2)(2)绝缘丝线悬挂的小球静止时处于平衡状态绝缘丝线悬挂的小球静止时处于平衡状态. .【自主解答【自主解答】绝缘丝线悬挂的小球在三绝缘丝线悬挂的小球在三个力的作用下处于平衡状态，设小球的个力的作用下处于平衡状态，设小球的质量为质量为m m，丝线与竖直方向的夹角为，丝线与竖直方向的夹角为，根据力的合成运算，则电荷之间的相互根据力的合成运算，则电荷之间的相互作用力作用力F=mgtanF=mgtan, ,可见可见越大，表示电越大，表示电荷之间的作用力越大荷之间的作用力越大. .1.1.在理解库仑定律时，有人根据公式在理解库仑定律时，有人根据公式F= F= 设想当设想当r0r0时得出时得出FF的结论，你认为正确吗？请说明理由的结论，你认为正确吗？请说明理由. .提示：提示：从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的这一结论是错误的. .错误的原因是：当错误的原因是：当r0r0时两电荷已时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现定大小，根本不会出现r0r0的情况的情况. .当当r0r0时，不能再时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力. .122q qkr2.2.应用库仑定律应用库仑定律F= F= 求库仑力的大小时求库仑力的大小时, ,是否把是否把q q1 1、q q2 2的正负号代入公式的正负号代入公式? ?如何确定库仑力的方向如何确定库仑力的方向? ?提示：提示：在应用公式进行计算时在应用公式进行计算时, ,一般都不把一般都不把q q1 1、q q2 2的正的正负号代入负号代入, ,而只代入其绝对值而只代入其绝对值, ,求出库仑力的大小求出库仑力的大小. .根据根据同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥, ,异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引, ,判断电荷受到判断电荷受到的库仑力的方向的库仑力的方向. .122q qkr3.3.在库仑扭秤实验中，带电小球间的静电力与带电小在库仑扭秤实验中，带电小球间的静电力与带电小球间的距离关系是怎样的？带电小球间的静电力与电球间的距离关系是怎样的？带电小球间的静电力与电荷量之间的关系又是怎样的？荷量之间的关系又是怎样的？提示：提示：在库仑扭秤实验中得出带电小球间的静电力与在库仑扭秤实验中得出带电小球间的静电力与带电小球间的距离的平方成反比，即带电小球间的距离的平方成反比，即F F ；在库仑；在库仑扭秤实验中得出带电小球间的静电力与带电小球电荷扭秤实验中得出带电小球间的静电力与带电小球电荷量的乘积成正比量的乘积成正比, ,即即FqFq1 1q q2 2. .21r【典例【典例2 2】两个分别带有电荷量】两个分别带有电荷量-Q-Q和和+3Q+3Q的相同金属小球的相同金属小球( (均可视为点电荷均可视为点电荷),),固定在相距为固定在相距为r r的两处的两处, ,它们间库仑它们间库仑力的大小为力的大小为F,F,两小球相互接触后将其固定距离变为两小球相互接触后将其固定距离变为 , ,则两球间库仑力的大小为则两球间库仑力的大小为( )( )A. F B. F C. F D.12FA. F B. F C. F D.12F【思路点拨【思路点拨】解答本题可按以下思路分析：解答本题可按以下思路分析：(1)(1)正负电荷正负电荷接触时，先发生正负中和接触时，先发生正负中和.(2).(2)正负电荷中和之后剩余的正负电荷中和之后剩余的电量平分电量平分.(3).(3)应用库仑定律公式求解应用库仑定律公式求解. . r21123443【自主解答【自主解答】选选C.C.两金属球间原来的库仑力两金属球间原来的库仑力F=k F=k =k =k ，两球接触后各带相同电量，两球接触后各带相同电量Q= =Q,Q= =Q,又又因它们的距离变为因它们的距离变为 ，所以此时两球间的库仑力，所以此时两球间的库仑力F= F= F F，故，故C C项正确项正确. .2Q 3Qr223QrQ3Q2r2222Q Q4Q4kkrr32（ ）1.1.运送汽油的汽车运送汽油的汽车, ,在它的车尾总装有一根拖在地上的在它的车尾总装有一根拖在地上的铁链条铁链条, ,这是为什么这是为什么? ?提示提示: :运输过程中运输过程中, ,汽油不断与油槽内壁摩擦，使油槽汽油不断与油槽内壁摩擦，使油槽带有的电荷通过铁链传到地下带有的电荷通过铁链传到地下, ,避免产生电火花而引起避免产生电火花而引起爆炸爆炸. .2.2.在工厂里在工厂里, ,靠近传送带的物体为什么都会带电靠近传送带的物体为什么都会带电? ?用什用什么方法解决么方法解决? ?提示提示: :由于静电感应使周围物体带电由于静电感应使周围物体带电, ,可在传送带上镀可在传送带上镀银或增加空气湿度银或增加空气湿度. .【典例【典例3 3】电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，】电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为这主要是因为( )( )A.A.灰尘的自然堆积灰尘的自然堆积B.B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力玻璃有极强的吸附灰尘的能力C.C.电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D.D.电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘【思路点拨【思路点拨】明确电视机工作时电视机屏的特点明确电视机工作时电视机屏的特点. .【自主解答【自主解答】选选D.D.该现象是一种静电现象，即电视机工该现象是一种静电现象，即电视机工作时，屏表面由于有静电而吸附灰尘，即作时，屏表面由于有静电而吸附灰尘，即D D正确正确. .【典例【典例4 4】如图所示，等边三角形】如图所示，等边三角形ABCABC边长为边长为L L，在顶点，在顶点A A、B B处有等量异种点处有等量异种点电荷电荷Q QA A、Q QB B,Q,QA A= +Q, Q= +Q, QB B= -Q= -Q，求在顶，求在顶点点C C处的点电荷处的点电荷Q QC C所受的静电力所受的静电力. .【思路点拨【思路点拨】解决本题应把握以下两点：解决本题应把握以下两点：(1)C(1)C处的点电荷处的点电荷Q QC C的电性需要讨论的电性需要讨论. .(2)(2)分别求解分别求解 Q QA A、Q QB B对对Q QC C的静电力，然后应用叠加原理的静电力，然后应用叠加原理求合力求合力. .【标准解答【标准解答】考虑两种情况，即考虑两种情况，即Q QC C为正为正电荷和电荷和Q QC C为负电荷为负电荷.(1).(1)当当Q QC C为正电荷时，为正电荷时，受力情况如图甲所示，受力情况如图甲所示，Q QA A对对Q QC C的作用力的作用力F FA A= = ，同性电荷相，同性电荷相斥斥.Q.QB B对对Q QC C的作用力的作用力F FB B= = ，异性电，异性电荷相吸荷相吸. .AC2Q QkLBC2Q QkL因为因为Q QA A=|Q=|QB B|=Q,|=Q,所以所以F FA A=F=FB B，根据平行四边形定则，根据平行四边形定则，Q QC C受的力受的力F F1 1即为即为F FA A、F FB B的合力，根据几何知识可知，的合力，根据几何知识可知，Q QC C所受静电力的大小所受静电力的大小F F1 1=F=FA A=F=FB B=k =k ，方，方向为平行于向为平行于ABAB连线向右连线向右.(2).(2)当当Q QC C为负电为负电荷时，同理可得，如图乙所示荷时，同理可得，如图乙所示.F.F2 2=k =k ，方向为平行于方向为平行于ABAB连线向左连线向左. .C2QQLC2QQL1.1.下列关于点电荷的说法中，正确的是下列关于点电荷的说法中，正确的是( )( )A.A.体积大的带电体一定不是点电荷体积大的带电体一定不是点电荷B.B.当两个带电体的形状和大小对它们间相互作用力的当两个带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C.C.点电荷就是体积足够小的电荷点电荷就是体积足够小的电荷D.D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体点电荷是电荷量和体积都很小的带电体【解析【解析】选选B.B.带电体能否看成点电荷，不能以体积大带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，故小、电荷量多少而论，故A A、C C、D D错错. .一个带电体能否一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要看成点电荷，要依具体情况而定，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷忽略，即可视为点电荷. .故故B B正确正确. .2. 2. 下列哪些物体可视为点电荷下列哪些物体可视为点电荷( )( )A.A.小的带电体在任何情况下都可视为点电荷小的带电体在任何情况下都可视为点电荷B.B.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷C.C.带电的细杆在一定条件下可视为点电荷带电的细杆在一定条件下可视为点电荷D.D.带电的金属球一定不能视为点电荷带电的金属球一定不能视为点电荷【解析【解析】选选B B、C.C.一个物体能否看做点电荷，是相对于一个物体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，所以具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，所以A A、D D错，错，C C对；均匀带电球体在计算与它外面的电荷的库对；均匀带电球体在计算与它外面的电荷的库仑力时可视为点电荷，认为电荷集中在球心，故仑力时可视为点电荷，认为电荷集中在球心，故B B对对. .3.3.对于库仑定律的理解错误的是对于库仑定律的理解错误的是( )( )A.A.库仑定律适用于真空中的点电荷库仑定律适用于真空中的点电荷B.B.当半径为当半径为r r的两带电小球相距为的两带电小球相距为r r时，可用库仑定律时，可用库仑定律计算它们间的静电力计算它们间的静电力C.C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算律计算D.D.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们各自所受的库仑力大小一定相等同，它们各自所受的库仑力大小一定相等【解析【解析】选选B.B.库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，干燥空气中的点电荷也近似适用，故干燥空气中的点电荷也近似适用，故A A、C C正确正确. .半径为半径为r r的两小球距离是的两小球距离是r r时，不能看做点电荷，故库仑定律时，不能看做点电荷，故库仑定律不适用，故不适用，故B B错误错误. .两点电荷间的静电力是一对作用力两点电荷间的静电力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故与反作用力，大小一定相等，故D D正确正确. .4.4.带有等量异种电荷且完全相同的两个小金属球带有等量异种电荷且完全相同的两个小金属球A A和和B(B(可视为点电荷可视为点电荷) )，相互作用力为，相互作用力为F.F.现在用第三个完全现在用第三个完全相同的不带电的小金属球相同的不带电的小金属球C C，先和，先和A A接触再和接触再和B B接触，然接触，然后移去后移去C C，则，则A A和和B B间的作用力为间的作用力为( )( )A.A.引力，大小为引力，大小为F/8 B.F/8 B.引力，大小为引力，大小为F/4F/4C.C.斥力，大小为斥力，大小为F/8 D.F/8 D.斥力，大小为斥力，大小为F/4F/4【解析【解析】选选A.A.设设q qA A=+q,q=+q,qB B=-q,=-q,则有则有F=k F=k ，且，且q qA A= = q/2,qq/2,qB B=-q/4,F= =-q/4,F= 故故A A正确正确. .22qr2AB22q q1qFkk.r8r85.5.两个带有同种电荷的小球两个带有同种电荷的小球A A、B B，放在光滑绝缘水平，放在光滑绝缘水平面上，其中小球面上，其中小球A A固定，小球固定，小球B B只在库仑力作用下由静只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B B的加速度的加速度a a和速度和速度v v的变化是的变化是( )( )A.aA.a一直在增大一直在增大 B.aB.a一直在减小一直在减小C.vC.v一直在增大一直在增大 D.vD.v一直在减小一直在减小【解析【解析】选选B B、C.C.本题考查的知识点是牛顿第二定律和本题考查的知识点是牛顿第二定律和库仑定律库仑定律.B.B在在A A的静电斥力的作用下，向远离的静电斥力的作用下，向远离A A的方向的方向做加速运动，故做加速运动，故C C对，对，D D错错.A.A、B B间隔越来越远，由牛顿间隔越来越远，由牛顿第二定律得第二定律得k =mk =mB Ba a，r r逐渐变大，则逐渐变大，则a a逐渐减小，逐渐减小，故故A A错，错，B B对对. .AB2q qr6.(20106.(2010杭州高二检测杭州高二检测) )两个半径为两个半径为R R的带电球所带电的带电球所带电荷量分别为荷量分别为q q1 1和和q q2 2, ,当两球心相距当两球心相距3R3R时，相互作用的静时，相互作用的静电力大小为电力大小为( )( )A.F=k B.Fk A.F=k B.Fk C.Fk D.C.Fr)dr)时，它们之间时，它们之间的库仑力为的库仑力为F F，若将这两个球相接触后，放置在间距为，若将这两个球相接触后，放置在间距为原来一半的位置，这时它们之间的库仑力为原来一半的位置，这时它们之间的库仑力为( )( )A.5F B.1.8F C.7.2F D.9FA.5F B.1.8F C.7.2F D.9F【解析【解析】5.5.如图所示，质量、电荷量分别为如图所示，质量、电荷量分别为m m1 1、m m2 2、q q1 1、q q2 2的两的两球，用绝缘细线悬于同一点，静止后它们恰好位于同球，用绝缘细线悬于同一点，静止后它们恰好位于同一水平面上，细线与竖直方向夹角分别为一水平面上，细线与竖直方向夹角分别为、，则，则 ( )( )A.A.若若m m1 1=m=m2 2,q,q1 1qq2 2, ,则则B.B.若若m m1 1=m=m2 2,q,q1 1qC.C.若若q q1 1=q=q2 2，m m1 1mm2 2, ,则则D.qD.q1 1、q q2 2是否相等与是否相等与、的大小无关，若的大小无关，若m m1 1mm2 2, ,则则【解析【解析】选选D.D.对对m m1 1进行受力分析，由图甲可知：进行受力分析，由图甲可知：F F1 1= = m m1 1gtan.gtan.对对m m2 2进行受力分析，由图乙可知：进行受力分析，由图乙可知：F F2 2= = m m2 2gtan.gtan.由库仑定律和牛顿第三定律知：由库仑定律和牛顿第三定律知：F F1 1=F=F2 2，所以，所以m m1 1gtan=mgtan=m2 2gtan,gtan,即即m m1 1tan=mtan=m2 2tan.tan.故故D D正确正确. .6.(20116.(2011杭州高二检测杭州高二检测) )以下各项措施不属于利用良以下各项措施不属于利用良好接地来防范静电的是好接地来防范静电的是( )( )A.A.高楼顶上装避雷针高楼顶上装避雷针B.B.油罐车后装一根拖地的铁链油罐车后装一根拖地的铁链C.C.电工带电作业时应穿橡胶底的鞋子电工带电作业时应穿橡胶底的鞋子D.D.飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成【解析【解析】选选C.C.防止静电危害的措施是将静电及时导走防止静电危害的措施是将静电及时导走. .避雷针、铁链、导电橡胶轮胎都可以及时把静电导走避雷针、铁链、导电橡胶轮胎都可以及时把静电导走. .电工穿橡胶底的鞋子是为了与大地绝缘电工穿橡胶底的鞋子是为了与大地绝缘, ,故选故选C.C.二、非选择题二、非选择题(12(12分分) )7.7.相距相距L L的点电荷的点电荷A A、B B的带电荷量分别为的带电荷量分别为+4Q+4Q和和-Q-Q，引，引入第三个点电荷入第三个点电荷C C，使三个点电荷都处于平衡状态，使三个点电荷都处于平衡状态. .求求电荷电荷C C的电荷量和放置的位置的电荷量和放置的位置. .【解析【解析】电荷电荷C C位置如图所示位置如图所示, ,设电荷设电荷C C的带电荷量为的带电荷量为Q QC C，它受它受A A、B B的库仑力作用而平衡，有的库仑力作用而平衡，有k =k k =k 电荷电荷B B受受A A、C C的库仑力而平衡，有的库仑力而平衡，有k =k k =k 解得解得x xL L， Q QC C=4Q=4Q则电荷则电荷C C应放在应放在A A、B B两点的连线上，在两点的连线上，在B B点的外侧距点的外侧距B B点点L L处，带电荷量为处，带电荷量为+4Q.+4Q.C24Q QLxC2Q Qx224QLC2Q Qx1.(101.(10分分) )一根水平放置的光滑玻璃管，绝缘性能很好，一根水平放置的光滑玻璃管，绝缘性能很好，内部放置有两个完全相同的弹性金属小球内部放置有两个完全相同的弹性金属小球A A、B B，如图，如图所示，分别带电荷量所示，分别带电荷量+9Q+9Q和和-Q-Q，两球的距离远远大于小，两球的距离远远大于小球半径球半径. .现将两球由图示位置由静止释放，问两球再次现将两球由图示位置由静止释放，问两球再次经过图示位置时，其加速度为释放时的多少倍？经过图示位置时，其加速度为释放时的多少倍？【解析【解析】设两球距离为设两球距离为r r，质量均为，质量均为m.m.对任何一个小球对任何一个小球来说，合力等于库仑力来说，合力等于库仑力. .碰前在图示位置，库仑力碰前在图示位置，库仑力F= F= k k ；碰后两球电荷量均分，在图示位置，库仑力；碰后两球电荷量均分，在图示位置，库仑力F=k ,F=k ,所以加速度之比所以加速度之比 答案答案: : 29Q Qr24Q 4QraF16.aF91692.(20102.(2010福州高二检测福州高二检测)(10)(10分分) )如如图所示，一条长为图所示，一条长为3L3L的绝缘丝线穿的绝缘丝线穿过两个质量都是过两个质量都是m m的小金属环的小金属环A A和和B B，将丝线的两端共同系于天花板上的将丝线的两端共同系于天花板上的O O点，使金属环带电后，便因排斥而使丝线构成一个等点，使金属环带电后，便因排斥而使丝线构成一个等边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环边三角形，此时两环恰处于同一水平线上，若不计环与线间的摩擦，求金属环所带电荷量是多少？某同学与线间的摩擦，求金属环所带电荷量是多少？某同学解答这道题的过程如下：解答这道题的过程如下：设电荷量为设电荷量为q,q,小环受到三个力的作用，拉力小环受到三个力的作用，拉力T T、重力、重力mgmg和库仑力和库仑力F F，受力分析如图所示，由受力平衡知识得，受力分析如图所示，由受力平衡知识得，k =mgtan30k =mgtan30,q= ,q= 你认为他的解答是否正确？如果不正确，请给出你的你认为他的解答是否正确？如果不正确，请给出你的解答解答. .22qL23mgL.3k【解析【解析】不正确；受力分析时漏掉不正确；受力分析时漏掉了了ABAB段丝线上的拉力段丝线上的拉力. .正确解答：正确解答：小环小环A A受力如图所示，受四个力，受力如图所示，受四个力，重力重力mgmg、库仑力、库仑力F F、丝线两个拉力、丝线两个拉力T T相等相等. .则则Tsin60Tsin60=mg,Tcos60=mg,Tcos60+T=k ,+T=k ,解得解得q= .q= .答案答案: :见解析见解析22qL23mgLk
展开阅读全文