2020高中物理 考点分类解读 专题1库仑定律

2020高中物理 考点分类解读 专题1库仑定律

考点02 库仑定律 知识精析 考点一 库仑定律 ‎1．对库仑定律的深入理解 ‎（1）在理解库仑定律时，有人根据公式，设想当r→0时得出F→∞的结论。从数学角度分析时正确的，但从屋里角度分析，这一结论是错误的。错误的原因是：当r→0时两电荷已市区了作为点电荷的前提条件，何况实际带电体都有一定大小，根本不会出现r=0的情况。也就是r→0时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用。‎ ‎（2）实际中，可将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行，即用公式计算库仑力时，不必将其电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别。也可将q1、q2带符号运算，结果中F为“+”表示斥力，F为“–”表示引力。‎ ‎（3）库仑力也叫静电力，是“性质力”，不是“效果力”，它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性，同样遵循牛顿第三定律——大小相等、方向相反，不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷的作用力大。在实际应用时，与其他性质的力一样，受力分析时不能漏掉。‎ ‎（4）如果是多个点电荷对另一个点电荷的作用，可分别对该点电荷与其他每个点电荷使用，然后把该点电荷所受的库仑力进行矢量合成。‎ 经典示例 ‎【例1】三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球2所带电荷量大小是球1的n倍，球3不带电且离球l和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F。由此可知n的取值可能是 A．n=3 B．n=6‎ C．n=7 D．n=10‎ ‎【答案】BD ‎【解析】由公式，得若是带同种电荷，球3先与球2接触，球2带电变为，球3再与球1接触，球1带电变为，两球间作用力变为，，联立解得n=6，B正确；若是带异种电荷，球3先与球2接触，球2带电变为 7‎ ‎，球3再与球1接触，球1带电变为，两球间作用力变为，，联立解得n=10，D正确。‎ 考点二 静电力与万有引力的比较 ‎ 名称 比较 静电力 万有引力 表达式 适用条件 真空中静止的点电荷 质点或质量分布均匀的球体 r的含义 两个点电荷间的距离 两物体的质心间的距离 常量 静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2‎ G=6.67×10–11 N·m2/kg2‎ 测量方法 库仑扭秤实验 卡文迪许扭秤实验 作用方式 通过电场对另一电荷产生的作用 通过引力场对另一物体产生力的作用 不同点 ‎①与电荷量有关 ‎②有引力、斥力 ‎③作用很强，是短程力 ‎①与质量有关 ‎②只有引力 ‎③作用很弱，具有宏观性 相同点 ‎①都与距离的平方成正反比，都与相关物理量的乘积成正比 ‎②力的方向都在两物体的连线上 注意 对于微观粒子，相互之间的静电力远远大于万有引力，因此，在研究微观粒子间的作用力时，万有引力可以忽略不计 ‎【例2】如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为+Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上。圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷+q，则+q在A点所受的电场力为 A．，方向向上 B．，方向向上 C．，方向水平向左 D．不能确定 ‎【答案】B ‎【解析】将均匀的带电圆环分成长度为的微元，每个微元带电量为。每个微元在A 7‎ 点对+q的电场力沿AO方向的分力为，根据对称性可知垂直AO方向的分力抵消。整个均匀带电圆环在A点对+q的电场力为。，方向沿OA方向向上，选项B正确。‎ 释疑解难 库伦定律与力学综合问题 库仑定律给出了两个点电荷间作用力的大小和方向，明确了库仑力是不同于重力、弹力和摩擦力的另一种性质的力。但它同样遵循力的合成与分解的平行四边形法则，产生的效果同样服从牛顿力学中的所有规律，因此，对于库仑定律与力学综合问题的分析，只要把库仑力当作一个服从库仑定律的普通力来对待就可以了，其分析的思路与方法完全是力学的思路与方法，这就是：电学问题，力学方法。‎ ‎（1）库仑力作用下的平衡问题 ‎①分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与力学中的物体的平衡方法一样，具体的步骤是：A．确定研究对象；B．进行受力分析C．建立坐标系D．列方程F合=0，正交分解，，E．求解方程 ‎②共线的三个点电荷平衡的规律可总结为：两同夹一异，两大夹一小，且三个点电荷的电荷量满足 ‎（2）库仑力作用下的非平衡问题 分析库仑力作用下的带电体的非平衡问题，方法和力学中的相同，首先分析带电体受到的所有的力，再依据牛顿第二定律，进行求解，对相互作用的系统，要注意灵活使用整体法与隔离法。‎ 拓展训练 ‎1．两带电荷量不等的绝缘金属小球，当相隔一定距离时，其相互作用力为F1，现将两小球接触后分开并保持原有距离，它们之间的相互作用力为F2，下列说法正确的是 A．若F2F1，则两小球所带电性必相同 C．F2=F1是不可能的 D．以上三种说法都不对 ‎2．如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，所带电荷量相等为Q，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是 7‎ A．若是同种电荷， ‎ B．若是异种电荷，‎ C．若是同种电荷， ‎ D．不论是何种电荷，‎ ‎3．如图所示，两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线悬挂于O点，若q1>q2，l1>l2，平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等，则 A．m1>m2‎ B．m1=m2‎ C．m1F1，若分开后带电荷量分别为0.5q与9.5q，则F2

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