教育最新K12版高中物理 第一章 电场电流 第1讲 电荷 库仑定律学案 新人教版选修11文档格式.docx

教育最新K12版高中物理 第一章 电场电流 第1讲 电荷 库仑定律学案 新人教版选修11文档格式.docx

《教育最新K12版高中物理 第一章 电场电流 第1讲 电荷 库仑定律学案 新人教版选修11文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教育最新K12版高中物理 第一章 电场电流 第1讲 电荷 库仑定律学案 新人教版选修11文档格式.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2.元电荷：

电子、质子所带的电荷量是最小电荷量，人们把这个最小电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×

10－19C.实验表明：

所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.

想一想　一个带电体可以带2.5×

10－19C的电荷吗？

答案　不可以.元电荷是最小的电荷量，所有带电物体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.所以带电体不可能带2.5×

10－19C的电荷.

四、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，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们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：

F＝k

，其中k是一个常量，叫静电力常量，k＝9.0×

109N·

m2/C2.

3.适用条件：

（1）真空中；

（2）静止的点电荷.

4.点电荷

如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以看做点电荷.

想一想　有一位同学，由库仑定律的表达式F＝k

得到：

当r→0时，静电力F→∞.这种说法正确吗？

为什么？

答案　不正确.从数学角度分析这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是：

当r→0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r＝0的情况，也就是说，在r→0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力.

一、摩擦起电与感应起电的比较

　方式

内容　

摩擦起电

感应起电

产生及

条件

两不同绝缘体摩擦时

导体靠近带电体时

现　象

两物体带上等量异种电荷

导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”

原　因

不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失

导体中的自由电子受到带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）

举　例

毛皮与橡胶棒摩擦后分别带正电和负电

放于电场中的导体两端带有等量异种电荷

实　质

均为电荷在物体之间或物体内部的转移

例1

　如图1－1－1所示，将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捊细条，观察到细条散开了，则产生这种现象的原因是（　　）

图1－1－1

A.细条之间相互感应起电，相互排斥散开

B.撕成细条后，所受重力减小，细条自然松散

C.撕成细条后，由于空气浮力作用，细条散开

D.由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开

答案　D

解析　产生这一现象的原因是由于摩擦，使细条上带了同种电荷，由于同种电荷的相互排斥，所以细条散开，故D正确，A、B、C错误.

二、电荷守恒定律的理解和应用

1.“总量”：

指电荷的代数和.

2.起电过程的本质：

电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配.

3.两个完全相同的金属球接触后将平分电荷，即Q1′＝Q2′＝

，Q1和Q2可以是同种电荷，也可以是异种电荷.

例2

　A、B两物体均不带电，相互摩擦后A带负电荷，电荷量大小为Q，则B的带电情况是（　　）

A.带正电荷，电荷量大于Q

B.带正电荷，电荷量等于Q

C.带负电荷，电荷量大于Q

D.带负电荷，电荷量等于Q

答案　B

解析　根据电荷守恒定律可知，B应带正电荷，电荷量的大小应等于Q，故B正确，A、C、D错误.

三、库仑定律的理解和应用

1.库仑定律的适用条件：

适用于真空中静止的点电荷.真空中的电荷若不是点电荷，如图所示.同种电荷时，实际距离会增大，如图1－1－2（a）所示；

异种电荷时，实际距离会减小，如图1－1－2（b）所示.

图1－1－2

2.用公式计算库仑力的大小时，只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断.

3.如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，则它实际受到的库仑力为各个电荷对它的库仑力的矢量和.

4.两个点电荷间的库仑力遵从牛顿第三定律，不管两带电体带电荷量大小如何，它们之间的库仑力大小总是相等的.

例3

　真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为F.要使它们之间的相互作用力变为2F，下列方法可行的是（　　）

A.使甲、乙电荷量都变为原来的

倍

B.使甲、乙电荷量都变为原来的

C.使甲、乙之间距离变为原来的

倍

D.使甲、乙之间距离变为原来的

答案　AD

解析　根据库仑定律F＝k

分析可得，通过改变电荷量和电荷之间的距离即可改变库仑力的大小，故A、D项正确.

针对训练1　真空中两点电荷所带电量分别为＋2Q和－2q，相距为2r，它们之间的静电力是（　　）

A.k

B.k

C.k

D.k

答案　A

解析　根据F＝k

，可得F＝k

＝k

，故A正确，B、C、D错误.

电荷及其作用

1.关于电荷及相互作用，下列说法中正确的是（　　）

A.丝绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电是由于丝绸上一些正电荷转移到玻璃棒上

B.丝绸和玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电是由于玻璃棒上一些正电荷转移到丝绸上

C.真空中两个点电荷电荷量均增加为原来的2倍，距离不变，则它们之间的作用力变为原来的4倍

D.真空中两个点电荷间距离增为原来的2倍，电荷量均不变，则它们之间的作用力变为原来的一半

答案　C

解析　能够移动的是负电荷电子，A、B项错误；

由库仑定律F＝

，C项正确，D项错误.

电荷守恒定律的理解和应用

2.两个完全相同的金属小球A、B所带电荷量分别为＋3Q和－Q，将两小球接触后，小球A的带电荷量为（　　）

A.＋3QB.＋2Q

C.＋QD.－Q

解析　小球接触过程中电荷要先中和后平分，Q1′＝Q2′＝

＝

＝Q，选项C正确.

库仑定律的理解及应用

3.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法可行的是（　　）

A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变

B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍

C.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷的带电荷量保持不变，同时使两点电荷间的距离减小为原来的

D.保持点电荷的带电荷量不变，将两个点电荷间的距离减小为原来的

，知FA＝

＝4F，A项正确；

FB＝

，B项错误；

FC＝

＝8F，C项错误；

FD＝

＝4F，D项正确.

4.如图1－1－3所示，小球A固定在绝缘支架上，小球B用丝线悬挂，两小球均带有正电荷.现将A向右移近B，观察到丝线与竖直方向的夹角增大，这表明电荷间的作用力（　　）

图1－1－3

A.随距离的减小而增大

B.随距离的减小而减小

C.随电荷量的减小而增大

D.随电荷量的减小而减小

解析　丝线与竖直方向的夹角增大说明电荷间的作用力增大。

在该题中A、B的电荷量不变，随着A、B间距离的减小电荷间的作用力增大，表明电荷间的作用力随距离的减小而增大，选项A正确.

（时间：

60分钟）

题组一、电荷及其作用

1.电荷量的国际单位是（　　）

A.千克B.库仑

C.伏特D.牛顿

2.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位。

关于元电荷，下列说法中不正确的是（　　）

A.把质子或电子叫元电荷

B.1.60×

10－19C的电荷量叫元电荷

C.电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷

D.质子带有最小的正电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷

解析　最小电荷量叫做元电荷，用e表示，e＝1.60×

10－19C，选项B正确；

质子和电子所带的电荷量的绝对值叫元电荷，但它们本身并不是元电荷，选项A错误，C、D正确.

3.将两只充气气球在头发上摩擦后放在绝缘水平桌面上，关于两只气球之间的静电相互作用，下列说法正确的是（　　）

A.气球带同种电荷相互吸引

B.气球带同种电荷相互排斥

C.气球带异种电荷相互吸引

D.气球带异种电荷相互排斥

解析　两只气球分别与头发摩擦后会带有同种电荷，同种电荷相互排斥，故B正确，A、C、D错误..

题组二、电荷守恒定律的理解和应用

4.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（　　）

A.2.4×

10－19CB.－6.4×

10－19C

C.－1.6×

10－18CD.4.0×

10－17C

解析　任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.60×

10－19C，选项A中电荷量为

倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍，D中电荷量为250倍.B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A是不可能的.

5.导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带－q的负电荷，将两导体接触后再分开，则导体B的带电荷量是（　　）

A.－qB.q

C.2qD.4q

解析　导体接触过程中电荷要先中和后平分，Q1′＝Q2′＝

＝2q，选项C正确.

6.如图1－1－4所示，将带正电的金属小球接触原来不带电的验电器A端之后拿走，关于验电器的带电情况正确的是（　　）

图1－1－4

A.A端带正电，B端带正电

B.A端带负电，B端带负电

C.A端带负电，B端带正电

D.A端带正电，B端带负电

解析　根据电荷守恒定律可知，验电器的A端、B端都带了正电，故A正确，B、C、D错误.

题组三、库仑定律的理解及应用

7.关于点电荷，以下说法正确的是（　　）

A.足够小的电荷，就是点电荷

B.一个电子，不论在何种情况下均可视为点电荷

C.点电荷是一种理想化的模型

D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它尺寸的绝对值，而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计

答案　CD

解析　点电荷是一个抽象的物理模型，类似于质点模型，带电体的形状和大小对电学特征影响很小，以至于可以忽略时，该带电体可以看作点电荷，故C、D选项正确.

8.在真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F.如果保持它们各自所带的电荷量不变，将它们之间的距离减小到原来的一半，那么它们之间静电力的大小等于（　　）

A.2FB.

C.4FD.

解析　由库仑定律F＝k

知，电荷量不变，r减小到原来的一半，则F′＝

＝4k

＝4F.

9.带电体A固定在绝缘支架上，用一根绝缘丝线将带电小球依次悬挂在1、2、3、4、5、6六个不同的位置，丝线偏转情况如图1－1－5所示.小球在不同位置时受到带电体A的库仑力（　　）

图1－1－5

A.方向不同，离A越远库仑力越小

B.方向相同，离A越远库仑力越小

C.方向相同，离A越远库仑力越大

D.方向不同，离A越远库仑力越大

解析　小球在不同位置时受到带电体A的库仑斥力方向不同，大小与距离有关，也不同，根据F＝

，判断离A越远库仑力越小.

题组四、电荷守恒定律和库仑定律的综合应用

10.如图1－1－6所示，点电荷＋Q固定，点电荷＋q沿直线从A运动到B.此过程中，两电荷间的库仑力是（　　）

图1－1－6

A.吸引力，先变小后变大

B.吸引力，先变大后变小

C.排斥力，先变小后变大

D.排斥力，先变大后变小

解析　因两点电荷是同种电荷，所以它们之间的库仑力为斥力，又因两点电荷之间的距离先减小后增大，根据F＝k

可知库仑力先变大后变小，故D正确，A、B、C错误.