2018年高中物理 第一章 静电场 1.3 库仑定律的应用学案 新人教版选修3-1.doc

库仑定律的应用一、考点突破：知识点考纲要求题型说明库仑定律的应用1. 掌握利用库仑定律解决平衡问题的步骤；2. 掌握利用库仑定律解决动力学问题的步骤。选择题填空题本知识点不但是高考重点而且是高频考点，是对平衡问题、动力学问题的进一步深化，同时重在考查库仑定律的应用。二、重难点提示：重点：库仑定律的应用。难点：多电荷的平衡问题。一、库仑定律的应用分类1. 与共点力平衡条件相结合（1）可视为点电荷的多个带电体系统，若都处于平衡状态，则每一个带电体所受到的其他带电体的静电力的合力为零。可选取某带电体为研究对象，运用库仑定律和共点力平衡条件分析求解。（2）同一直线上的三个带电体只在静电力作用下都处于平衡状态时规律：两同夹异、两大夹小、近小远大。2. 与平行四边形定则相结合如果空间有多个可视为点电荷的带电体，可运用库仑定律逐个分析计算出某带电体所受到的其他带电体的静电力，再运用平行四边形定则求出这些力的合力。规律：两个互成角度的力的合力的方向与两力中较大力的方向的夹角小于与较小力方向的夹角。3. 与胡克定律相结合若可视为点电荷的带电体间连接有绝缘轻弹簧，带电体间除相互作用的静电力外，将会受到弹簧的弹力作用，运用库仑定律可分析计算带电体间的静电力，运用胡克定律可分析计算弹簧的弹力。依据带电体所处运动状态，灵活选取力学规律，可综合求解出相关未知量。4. 与电荷守恒定律相结合带电体与不带电体接触，不同电量、电性的带电体接触，会发生电荷的转移，使得各带电体的电量、电性发生变化。利用电荷守恒定律可求出电荷交换或转移后各带电体所带电量。如果是两个完全相同的金属带电体接触，分开后它们将平分所带总电量。规律：有电荷转移或交换的物理过程中，保持不变的是参与电荷转移或交换的所有物体的电量的总和。5. 用库仑定律解决动力学问题的步骤（1）确定研究对象（整体法、隔离法）；（2）受力分析（正交分解、平行四边形、三角形）；（3）列方程求解（平衡方程或牛顿第二定律）。二、库仑定律应用注意事项：1. 库仑定律只适用于真空中的两个点电荷之间的相互作用.点电荷是一种物理模型，当实际带电体间的距离比它们自身的大小大很多时，就可以把带电体看作点电荷.点电荷的带电荷量、自身的体积不一定很小.2. 两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力，遵循牛顿第三定律.3. 当研究的系统中有多个点电荷时，任意2个点电荷间的作用力都遵循库仑定律.求多个点电荷对某个点电荷的作用力时，应分别求出各个点电荷对它的作用力，再应用力的合成法则求合力. 例题1 如图所示，有两个带有等量同种电荷的小球A和B，质量都是m，分别悬于长度为l的悬线一端.现使B球固定不动，并使OB在竖直方向上，A可以在竖直平面内自由摆动，由于静电斥力的作用，A球偏离B球的距离为x.如果其他条件不变，A球的质量要增大到原来质量的几倍，才会使A，B两球的距离缩短为？思路分析：A球受三个力作用mgTF电，且三力平衡。答案：8倍例题2 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面上，相邻两球间的距离均为L，A球带电量qA10q；B球带电量qBq.若在C球上加一个水平向右的恒力F，如图所示，要使三球能始终保持L的间距向右运动，则：（1）C球带电的性质是什么？（2）外力F为多大？ 思路分析：（1）由于A、B两球都带正电，它们互相排斥，C球必须对A、B都吸引，才能保证系统向右加速运动，故C球带负电荷.（2）以三球为整体，设系统加速度为a，则F3ma 隔离A、B，由牛顿第二定律可知：对A：ma 对B：ma 联立、得：F70k.答案：（1）C球带负电荷；（2）70k【高频疑点】1. 库仑定律的适用条件：真空中静止点电荷； 2. 库仑力是相互作用力，等大反向，规律不受电荷量的影响； 3. 利用库仑定律计算电荷间作用力时只代电荷量的绝对值。满分训练：有两个半径为r的带电金属球中心相距为L（L=4r），对于它们之间的静电作用力（设各球带电量绝对值相同），说法正确的是（ ） A. 带同种电荷时大于带异种电荷时 B. 带异种电荷时大于带同种电荷时 C. 带等量负电荷时大于带等量正电荷时 D. 大小与带电性质无关，只取决于电量思路分析：由于金属球不能看成点电荷，故同种电荷的中心距离比异种电荷的中心距离大，根据库仑定律可得B选项正确。答案：B