【物理】2018届一轮复习人教版电荷守恒定律库仑定律学案

【物理】2018届一轮复习人教版电荷守恒定律库仑定律学案

专题29 电荷守恒定律 库仑定律 ‎1.了解静电现象的有关解释，能利用电荷守恒定律进行相关判断.‎ ‎2.会解决库仑力参与的平衡及动力学问题．‎ 一、电荷及电荷守恒定律 ‎1．元电荷：最小的电荷量，其值为e＝1.60×10－‎19C．其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍．‎ ‎2．电荷守恒定律 ‎(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．‎ ‎(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．‎ ‎(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子．‎ 思考：当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷量如何分配？‎ 答案　同种电荷的电荷量平均分配，异种电荷的先中和后平分．‎ 二、点电荷及库仑定律 ‎1．点电荷 ‎(1)是一种理想化的物理模型；‎ ‎(2)当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．‎ ‎2．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)公式：，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2.‎ ‎(3)适用条件：①真空中；②点电荷．‎ 考点一　静电现象及电荷守恒定律 ‎1．使物体带电的三种方法及其实质 摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的转移．而实现电荷转移的动力是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引．‎ ‎2．验电器与静电计的结构与原理 玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果．‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1.对物体带电的理解 ‎(1)使物体带电有三种方式 ‎(2)库仑电荷分配法——接触共有分半 两个完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后平分．‎ ‎2.电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区别 电荷量是物体带电荷的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍；元电荷是电荷量为1.6×10－‎19 C的电荷，不是电子也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带最小的电荷量；点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化物体模型，对其带电荷量无限制；检验电荷是用来研究电场的电荷，要求放入电场后对原来的电场不产生影响，故应为带电荷量足够小的点电荷．‎ ‎★典型案例★将与羊毛衫摩擦过的气球靠近头发，会看到如图所示的惊奇现象．这是由于气球摩擦后 ，会 不带电的头发，这种现象叫 。‎ ‎【答案】带了电；吸引；摩擦起电 ‎【名师点睛】此题考查了摩擦起电现象；生活中摩擦带电的现象很多，要会用学过的物理知识来解释生活中有关的带电现象，在生活中要多观察、勤思考；此题是基础题，意在考查学生能用学到的物理知识解释物理现象的基本能力. ‎ ‎★针对练习1★关于起电，下列说法正确的是： （ ）‎ A、摩擦起电是电荷的转移 B、接触起电可能是产生电荷的过程 C、感应起电时，由于带电体和被感应导体不接触，所以一定是产生了电荷 D、摩擦起电和感应起电都可能是创造了电荷 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体上，而感应起电是电荷从物体的一端移动到了另外一端，两者都不是产生了电荷，故A正确；‎ ‎【名师点睛】摩擦起电的实质因为物体对电子的束缚能力不同，在摩擦中有的物体得电子，带负电，另一物体失去电子，带正电，故两物体带异种电荷，而感应起电是根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引原理产生的，两者都不是产生了电荷 ‎★针对练习2★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，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体的带电荷量为： （ ）‎ A．－Q B．Q　 　C．2Q　　 D．4Q ‎【答案】C ‎【解析】因为导体与其相同的导体接触时，导体间会平分电荷，所以两导体接触后的总电荷量是5Q＋（－Q）=4Q，再平分得2Q，这就是A和B导体所带的电荷量，选项C正确。‎ 考点二　库仑定律的理解及其应用 库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1.处理点电荷的平衡问题及动力学问题的方法 ‎（1）确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”；‎ ‎（2）对研究对象进行受力分析，多了库仑力()；‎ ‎（3）列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)．‎ ‎2. 库仑定律应用应注意的问题 ‎（1）在审题过程中，不但要了解题目所描述的是什么物理现象，物理过程如何，求解什么问题，更重要的是要对题目文字和图象的关键之处仔细领会，从中获取有效信息，即所谓要挖掘题目中的隐含条件．对有些物理问题，能否快速正确地挖掘隐含条件可成为解题的关键．‎ ‎（2）三个自由点电荷仅在它们系统的静电力作用下处于平衡状态时，满足的规律是：‎ ‎①“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；‎ ‎②“两同夹异”——正负电荷相互间隔；‎ ‎③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；‎ ‎④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。‎ ‎（3）库仑力参与下的共点力平衡问题：分析方法与力学问题相同，只是多了一个库仑力而己，可以用正交分解法，也可以用矢量三角形法．‎ ‎（4）有库仑力参与的动力学问题与牛顿运动定律中的动力学问题本质上是相同的（如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律），值得注意的两点是：(1)列方程时，注意库仑力的方向， (2)若 库仑力总与速度方向垂直，库仑力不做功．‎ ‎★典型案例★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．2∶1 B．60∶‎1 C．16∶1 D．15∶4‎ ‎【答案】B ‎【名师点睛】做本题的关键是知道两个完全相同的小球相互接触的过程中，电量守恒，两小球相互接触后，电量先发送中和，在平均分，切记平均分配原则只适合两个完全相同的带电体之间，然后根据库仑定律分析解题 ‎★针对练习1★如图所示，A、B在同一水平线上，以A_B为直径的半圆周与竖直光滑绝缘杆相交于M点．电荷量为Q1、Q2的两个正、负点电荷分别固定在A点和B点，一个带正电的轻金属环q（视为点电荷，且重力忽略不计）套在绝缘杆上，在M点恰好平衡，MA与AB的夹角为α，则： （ ）‎ A．tan3α＝ B．tan2α＝ C．tanα＝ D．tanα＝‎ ‎【答案】A ‎【名师点睛】此题考查了库仑定律的应用以及物体的平衡条件的应用问题；解题的关键是能对带电体受力分析，通过受力图列的平衡方程然后求解；此题是力电平衡的结合题，意在考查学生对物理基本方法的运用能力。‎ ‎★针对练习2★（多选）A、B两带电小球，质量分别为mA、mB，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A、B两球处于相同高度．若B对A及A对B的库仑力分别为FA、FB，则下列判断正确的是： （ ）‎ A.FA＜FB B.细线AC对A的拉力 C．细线OC的拉力TC=（mA+mB）g D．同时烧断AC、BC细线后，A、B在竖直方向的加速度相同 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 对小球A受力分析如图；‎ ‎【名师点睛】此题考查了牛顿第二、第三定律、物体的平衡条件的应用以及整体法解决问题；本题关键是分别对两个小球受力分析，然后根据平衡条件列方程；再结合库仑定律列方程分析求解；此题难度不大，意在考查学生利用基础知识解决问题的能力. ‎