2012届高考一轮复习学案：6.1电荷 库仑定律.docVIP

第六章 静电场 第 1 课时　电荷 库仑定律 基础知识归纳 1.两种电荷及使物体带电的方法 自然界中只存在正电荷和负电荷两种，使物体带电的方法有　摩擦起电　、　接触起电　、　感应起电　.起电的本质是　电子的得失与转移　. 2.电荷守恒定律 电荷不会凭空　产生　，也不会凭空　消失　，只能从一个物体　转移　到另一个物体，或从物体的一部分　转移　到另一部分，即电荷的总量保持　不变　. 元电荷：一个电子或一个质子所带的电荷量用e表示，e＝1.6×10－19 C. 点电荷：不计带电体的　形状和大小　，可把其看做一点，是一种理想化的物理模型. 3.库仑定律 真空中两个点电荷之间相互作用的力，跟它们的电荷量的乘积成　正比　，跟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. 即(其中k＝9.0×109 Nm2/C2). 重点难点突破 一、带电体的电荷分布与什么有关 处于静电平衡状态的带电导体电荷只能分布在外表面上，而导体外表面上的电荷分布又与表面的形状有关，因此两个完全相同的带电导体接触时必先中和然后等分电荷. 二、应用库仑定律解题时应注意的几点 1.适用条件：真空、点电荷；两静止点电荷之间或静止点电荷与运动点电荷之间. 2.真空中两点电荷间的一对静电力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律. 3.对于两个带电导体间库仑力大小的比较，要考虑带电体上电荷的重新分布. 4.库仑力是长程力，当r→0时，带电体不能看成点电荷，故不能得出F→∞的结论. 5.微观带电粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，研究微观带电粒子之间的相互作用力时，可忽略万有引力. 6.应用库仑定律进行计算时，先将电荷量的绝对值代入计算，然后根据电性来判断方向. 三、如何解决涉及到库仑力的有关力学问题 库仑力可以和其他力平衡，也可以和其他力一起使带电体产生加速度.因此这类问题的实质仍是力学问题，要按照处理力学问题的基本思路来解题，只不过我们多了一种新的性质的力而已.由于带电体之间的库仑力是一对相互作用力，满足牛顿第三定律，因此对于孤立的带电系统在内部各带电体相互作用的过程中，一般可考虑用动量守恒或动能与电势能之和守恒来处理. 典例精析 1.理解：电荷的代数和的含义 【例1】真空中两个静止的点电荷相距10 cm，它们之间的相互作用力大小为9×10－4 N，当它们结合在一起时，形成一个带电荷量为3×10－8 C的点电荷，原来两个点电荷所带电荷量各为多少？ 某同学求解如下： 根据电荷守恒定律：q1＋q2＝3×10－8 C＝a① 根据库仑定律： q1q2＝Fr2/k＝9×10－4×(10×10－2)2/(9×109) C2＝1×10－15 C2＝b 以q2＝b/q1代入①式得q－aq1＋b＝0，解得 q1＝(a±)＝(3×10－8±) C 根号中的数值小于0，经检查，运算无误.试指出求解过程中的问题并给出正确的解答. 【解析】题中仅给出相互作用力的大小，不能确定两个点电荷的电性，所以可能带同种电荷，也可能带异种电荷，该同学只按同种电荷计算，无解，说明两个点电荷可能带异种电荷，应再解：由q1－q2＝3×10－8 C＝a，q1q2＝1×10－15 C2＝b 得q－aq1－b＝0 由此解得q1＝5×10－8 C，q2＝2×10－8 C 【思维提升】(1)在应用库仑定律，通过库仑力求电荷量时，只能求出两个电荷量的乘积，若要再分别求两个电荷量，必须考虑到由于带电性的相同和不同会出现的多解. (2)应用电荷守恒定律时，要理解“电荷的代数和”的含义，列方程时要注意电荷量的正、负号.【拓展1】如图A、B是两个完全相同的带电金属球，它们所带的电荷量分别为＋4q和＋6q，放在光滑绝缘的水平面上，若金属球A、B分别在M、N两点以相等的动能相向运动，经时间t0两球刚好发生接触，然后两球又分别向相反方向运动，设A、B返回M、N两点所经历的时间分别为t1、t2，则( C ) A.t1t2 B.t1t2 C.t1＝t2t0D.t1＝t2t0 【解析】两球所带电荷量虽然不同，但其相互作用力总是等大反向(F＝k)，故A、B两球靠近时速度大小相等，又两球具有相同的质量、相同的初动能，由此可知两球初速度大小相同，所以相同时间内两球的位移大小一定相同，必然在连线中点相遇，又同时返回出发点.由动量观点看，系统动量守恒，两球的速度始终等值反向，也可得出结论：两球必将同时返回各自的出发点，相撞后因电荷量均分使得库仑力(F＝k)变大，返回时加速度(相比之前同一位置处)变大，因而运动时间将变小，所以再次返回时t1＝t2t0 2.库仑定律的应用 【例2】有三个点电荷甲、乙、丙，甲带电荷量为＋Q，乙带电荷量为－q，且Qq.每一个电荷受其他两个电荷的电场作用力的合力均为零，则