2018年高中物理 第一章 静电场 1.2 库仑定律的适用条件学案 新人教版选修3-1.doc

库仑定律的适用条件一、考点突破：知识点考纲要求题型说明库仑定律的适用条件 1. 掌握库仑定律的内容及表达式；2. 理解库仑定律的适用条件；3. 会根据库仑定律计算点电荷之间的库仑力。选择题计算题库仑定律是高中阶段重要的平方反比定律，是静电力计算的基本公式，通常在力的平衡知识中进行考查，属于高频考点，命题形式为选择题或计算题。二、重难点提示： 重点：1. 库仑定律的内容及表达式； 2. 点电荷之间的库仑力。难点：库仑定律的适用条件。一、点电荷概念：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、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，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。二、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. 表达式：Fk，式中k9.0109 Nm2/C2，叫作静电力常量。 3. 适用条件：真空中的点电荷。（1）在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式。（2）当两个带电体的间距远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷。三、对库仑定律的理解和应用1. 电荷的分配规律（1）两个相同的导体球，一个带电，一个不带电，接触后电荷量平分。（2）两个相同导体球带同种电荷，先接触再分离，则其电荷量平分。（3）两个相同导体球带异种电荷，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分。2. 对库仑定律的深入理解（1）Fk，r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距。（2）当两个电荷间的距离r0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。（3）用公式计算式库仑力时电荷量均代绝对值，方向根据同斥异吸判断。例题1 使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上3Q和5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为（）A. 21 B. 41 C. 161 D. 601思路分析：两个完全相同的金属小球相互接触并分开后，带电荷量均变为Q，距离变为原来的两倍，根据库仑定律可知选项D正确。答案：D例题2 如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上。圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷q，则q在A点所受的库仑力为（）A. ，方向向上B. ，方向向上C. ，方向水平向左 D. 不能确定思路分析：先把带电圆环分成若干个小部分，每一小部分可视为一个点电荷，各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消，竖直方向上的电场力大小为，方向向上，故选B. 答案：B例题3 两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在O点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间的夹角分别为、，如图所示。现将两细线同时剪断，则（）A. 两球都做匀变速运动B. 两球下落时间相同C. 落地时两球水平位移相同D. a球落地时的速度小于b球落地时的速度思路分析：当两小球静止时，设两球之间的库仑力大小为F，则有Fmagtan mbgtan ，因为mb.将两细线同时剪断后，两球在竖直方向都做自由落体运动，下落时间相同，B正确。水平方向，库仑力逐渐变小，两球在库仑力作用下做变加速直线运动，A错误。由a可知，加速度aaab，所以两球落地时水平位移xaxb，落地速度vavb，C错误，D正确。答案：BD【方法提炼】割补法解决带电体的电场力问题在应用库仑定律解题时，由于其适用条件是点电荷，所以造成了一些非点电荷（即带电体）问题中的求解困难，对于环形或球形缺口问题用“割补法”分析非常有效。满分训练：如图所示，一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上，现在球壳上N处挖去半径为r（rR）的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为_（已知静电力常量为k），方向为_.思路分析：根据对称性，未挖去前q所受合力为零，可以把球面看成两部分，即：挖去的小平面和剩余部分，两部分对q的合力为零，挖去部分可以看成点电荷，电荷量为，对q的库仑力为由受力平衡可得：剩余部分对q的作用力，方向沿ON方向。答案： 沿ON方向