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1、2022年高考物理一輪復習 電荷守恒定律 庫侖定律學案
考綱解讀
1. 了解摩擦起電和感應(yīng)起電;知道元電荷的概念;理解電荷守恒定律.
2. 理解庫侖定律;知道靜電力常量;會用庫侖定律進行有關(guān)的計算.
3. 了解點電荷的概念.
要點導學
一、點電荷、電荷守恒定律
(一)、知 識 梳 理
1、元電荷、點電荷
(1)元電荷:e=1.6×10-19 C,所有帶電體的電荷量都是元電荷的 ,其中質(zhì)子、正電子的電荷量與元電荷相同。
(2)點電荷:當帶電體本身的大小和形狀對研究的問題影響很小時,可以將帶電體視為點電荷。
2、電荷守恒定律
2、(1)內(nèi)容:電荷既不會創(chuàng)生,也不會消滅,它只能從一個物體 到另一個物體,或者從物體的一部分 到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持 。
(2)起電方式: 、 、感應(yīng)起電。
(3)感應(yīng)起電:感應(yīng)起電的原因是電荷間的相互作用,或者說是電場對電荷的作用。
①同種電荷相互 ,異種電荷相互 。
②當有外加電場時,電荷向?qū)w兩端移動,出現(xiàn)感應(yīng)電荷,當無外加電場時,導體兩端的電荷發(fā)生中和。
(4) 帶電實質(zhì):物體
3、帶電的實質(zhì)是 。
(二)、典例分析
例1、(單選)關(guān)于點電荷,下列說法中正確的是( )
A. 只有體積很小的帶電體才可以看做點電荷
B. 只有球形帶電體才可以看做點電荷
C. 帶電體能否被看做點電荷既不取決于帶電體的大小,也不取決于帶電體的形狀
D. 一切帶電體都可以看做點電荷
例2、(多選)關(guān)于元電荷的下列說法中正確的是 ( )
A.元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B.所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍
C.元電荷的值通常取e=1.60×10-19 C
D.電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學家密立根通過實驗測得的
4、例3、下列說法中正確的是( )
A.靜電感應(yīng)中使原來不帶電的物體帶了電,說明它創(chuàng)造了電荷
B.摩擦起電時,一個物體創(chuàng)造了多余的電荷
C.摩擦起電和感應(yīng)起電都是使電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移
D.一個帶電體接觸一個不帶電的物體,兩個物體能帶上異種電荷
例4、(多選)原來甲、乙、丙三物體都不帶電,今使甲、乙兩物體相互摩擦后,乙物體再與丙物體接觸,最后得知甲物體帶正電,電荷量為1.6×10-15 C,丙物體所帶電荷量為8×10-16 C.關(guān)于最后乙、丙兩物體的帶電情況,下列說法中正確的是( )
A. 乙物體一定帶有8×10-16 C的負電荷量
B. 乙物體可能帶有2.4×10-15 C的負電
5、荷量
C. 丙物體一定帶有正電荷
D. 丙物體一定帶有負電荷
二、庫侖定律應(yīng)用
1.內(nèi)容: 中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的 成正比,與它們的 成反比。作用力的方向在它們的連線上。
2.表達式:F= ,式中k= N·m2/C2,叫靜電力常量。
3.適用條件: 中的 。
(一)、對定律的基本理解
例1、真空中有甲、乙兩個點電荷,相距為r,它們間的靜電力為F。若甲的電量變?yōu)樵瓉淼?倍,乙的電量變?yōu)樵瓉淼?/3,距離變?yōu)?r,則它們之間的靜電力變?yōu)?
6、 A.?3F/8??? B.F/6??? C.8F/3??? D.2F/3
練1、兩個分別帶有電荷量-Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷),固定在相距為的兩處,它們間庫侖力的大小為F。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閞/2,則兩球間庫侖力的大小為( )
A.F/12 B.3F/4 C.4F/3 D.12F
練2、A、B、C三點在同一直線上,AB∶BC=1∶2,B點位于A、C之間,在B處固定一電荷量為Q的點電荷。當在A處放一電荷量為+q的點電荷時,它所受到的電場力為F;移去A處電荷,在C處放一電荷量為-2q的
7、點電荷,其所受電場力為 ( )
A. B. C.-F D.F
練3、(單選)如圖所示,兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們固定于絕緣支座上,兩球心間的距離L為球半徑的3倍.若使它們帶上等量異種電荷,使其電荷量的絕對值均為Q,那么a、b兩球之間的萬有引力F引、靜電力F電分別為( )
A. F引=G,F電=k
B. F引≠G,F電≠k
C. F引≠G,F電=k
D. F引=G,F電≠k
(二)、庫侖力作用下的平衡問題
例1、 如圖所示,在真空中有兩個固定的點電荷A、B相距為l,電荷量分別為+4Q 和-Q.
8、
(1) 將另一個點電荷C放在哪個位置,可以使它在靜電力作用下保持靜止?
(2) 若在A、B兩處的點電荷都不固定,現(xiàn)在要求這三個點電荷都能保持靜止,那么引入的這個點電荷應(yīng)是正電荷還是負電荷?電荷量是多大?
例2、如圖所示,兩個帶電小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,帶電荷量分別為q1、q2.靜止時兩懸線與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2,且恰好處于同一水平面上,則( )
A. 若q1=q2,則θ1=θ2
B. 若q1θ2
C. 若m1=m2,則θ1=θ2
D. 若m1θ2
(三)、與力學綜合的問題
例1、如圖,在光滑水平面上有A,
9、B兩帶電小球,A質(zhì)量m1,帶正電q1,B質(zhì)量m2,帶負電量q2,用一水平力拉A,使AB保持L的距離一起向前運動,拉力F為多大?(小球的半徑r《L)
A
B
練1、 如圖所示,質(zhì)量均為m的三個帶電小球A、B、C放置在光滑的絕緣水平面上,彼此相隔的距離為L(L比球半徑r大得多).B球帶電荷量為QB=-3q,A球帶電荷量為QA=+6q,若在C上加一個水平向右的恒力F,要使A、B、C三球始終保持L的間距運動.求:
(1) F的大小為多少?
(2) C球所帶電荷量為多少?帶何種電荷?
(四)、微元對稱法和等效法的應(yīng)用
例1、一半徑為R的絕緣球殼上均勻帶有+Q的電荷,另一電荷量為+q的點電荷放在球心O上,由于對稱性,點電荷受力為零.現(xiàn)在球殼上挖去半徑為r(rR)的一個小圓孔,則此時置于球心的點電荷+q所受的靜電力大小為 (已知靜電力常量為k),方向 .