高三物理一轮复习课件（人教版）：第1章第1节电荷守恒定律库仑定律

欢迎进入物理课堂 第1节电荷守恒定律库仑定律 考点1 电荷守恒定律与库仑定律的综合运用 切入点 运用电荷守恒定律 库仑定律分析 答案 C点评 只有两个完全相同的金属球接触后再分开 它们所带的电荷才会中和后再均分 考点2 应用库仑定律的条件吧 例2 如图6 1 1所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 其壳层的厚度和质量分布均匀 将它们固定于绝缘支座上 两球心间的距离为L 为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 使其电荷量的绝对值均为Q 那么a b两球之间的万有引力F引与库仑力F库为 图6 1 1 切入点 万有引力定律 库仑定律的适用条件 解析 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体 虽然两球心间的距离L只有其半径r的3倍 但由于其壳层的厚度和质量分布均匀 两球壳可看做质量集中于球心的质点 因此 可以应用万有引力定律 而本题中由于a b两球所带异种电荷相互吸引使它们各自的电荷分布不均匀 即相互靠近的一侧电荷分布比较密集 又因两球心间的距离L只有其半径r的3倍 不满足L r的要求 故不能将两带电球壳看成点电荷 所以不能应用库仑定律 综上所述 对于a b两带电球壳的整体来说 满足万有引力的适用条件 不满足库仑定律的适用条件 故只有选项D正确 答案 D 题型一 带电体的平衡 例3 竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的小球A 在Q的正上方的P点用绝缘丝线悬挂另一小球B A B两小球因带电而相互排斥 致使悬线与竖直方向成 角 如图6 1 2所示 由于漏电 使A B两小球的电荷量逐渐减少 悬线与竖直方向的夹角a逐渐变小 则在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力的大小将 图6 1 2 A 保持不变B 先变小后变大C 逐渐变小D 逐渐变大 解析 A B两小球所带电荷量逐渐减小的过程中 B小球在任一时刻的受力情况如图所示 小球B在重力mg 库仑斥力F1 悬线拉力F2的作用下平衡 mg和F1的合力F与F2的大小相等 答案 A点评 解决带电体的平衡问题 关键是正确找出物体受到的所有外力 作出受力图 再根据合力为零的平衡条件求解 同时要善于发现隐含条件 如本题中的受力三角形与结构三角形的关系 题型二 带电体的运动 例4 如图6 1 3所示 均可视为质点的三个物体A B C穿在竖直固定的光滑绝缘细线上 A与B紧靠在一起 C紧贴着绝缘地板 质量分别为mA 2 32kg mB 0 20kg mC 2 00kg 其中A不带电 B C的带电量分别为qB 4 0 10 5C qC 7 0 10 5C 且电量都保持不变 开始时三个物体均静止 现给物体A施加一个竖直向上的力F 使它由静止开始向上做加速度a 4 0m s2的匀加速直线运动 经时间t F变为恒力 已知g 10m s2 静电力恒量k 9 109N m2 C2 求 1 时间t 2 在时间t内 若力F做的功WF 53 36J 则B所受的电场力对B做的功W 图6 1 3 点评 对于带电体的运动问题 要明确受力情况以及运动状态 灵活运用运动学公式和牛顿运动定律 动能定理等规律求解 对于多对象问题 应根据问题的需要巧妙选取研究对象 灵活运用整体法和隔离法 此外 本题中A B恰好分离时是一个临界状态 抓住临界状态的物理特征是本题的突破口 1 2011 海南 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1的带电量为q 球2的带电量为nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为F 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为F 方向不变 由此可知 A n 3B n 4C n 5D n 6 D 2 如图6 1 4所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q q 0 的相同小球 小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接 当3个小球处在静止状态时 每根弹簧长度为l 已知静电力常量为k 若不考虑弹簧的静电感应 则每根弹簧的原长为 图6 1 4 C 3 2011 上海 如图6 1 5 在水平面上的箱子内 带异种电荷的小球a b用绝缘细线分别系于上 下两边 处于静止状态 地面受到的压力为N 球b所受细线的拉力为F 剪断连接球b的细线后 在球b上升过程中地面受到的压力 A 小于NB 等于NC 等于N FD 大于N F 图6 1 5 D 解析 本题考查连接体的动态受力平衡 考查学生对整体法 隔离法的掌握程度 剪断细线前 整体 N G总 剪断细线后 N G总 ma m为小球的质量 b球上升过程 库仑力增大 a增大 FN F D项正确 4 2010 珠海模拟 如图6 1 6所示 带异种电荷的小球P和Q放在绝缘光滑水平面上 现将Q固定 给P一个垂直于PQ连线的初速度v0 使P在水平面内运动 则在P刚开始运动的一小段时间内 P的速度大小v和加速度大小a的变化是 A v和a一定变大B v和a可能不变C v可能不变 a一定变大 图6 1 6 B 解析 Q固定 给P一个垂直于PQ连线的初速度v0 P有三种可能的运动情况 减速远离 速度 加速度均减小 加速靠近 速度 加速度均增大 绕Q做匀速圆周运动 P的速度大小v和加速度大小a均不变 只有B正确 5 如图6 1 7所示 半径为r的硬橡胶圆环单位长度带正电荷q 圆心O处放置一电荷量为 Q的点电荷 现截去顶部极小一段AB AB长度为L 且L r 静电力常量为k 则剩余部分对 Q的静电力的大小为 图6 1 7 6 如图6 1 8所示 质量为m的小球A穿在绝缘细杆上 杆的倾角为 小球A带正电 电荷量为q 在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷 将A由距B竖直高度为H处无初速释放 小球A下滑过程中电荷量不变 不计A与细杆间的摩擦 整个装置处在真空中 已知静电力常量k和重力加速度g 求 1 A球刚释放时的加速度是多大 2 当A球的动能最大时 A球与B点的距离 图6 1 8 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全