高中物理 第一章 电场第二节 探究静电力

高中物理 第一章 电场第二节 探究静电力

第二节　探究静电力 ‎ 问题探究 中学阶段学习的库仑定律公式有哪些适用条件?与万有引力定律有哪些异同之处? 答案：应用中学阶段学习的库仑定律公式时,要注意它只适用于静止于真空中的两个点电荷之间的静电力作用.除要求适用于两个点电荷间作用力之外,这里还强调了两个点电荷之间不能充满电介质或其他材料.而应用万有引力定律计算万有引力时,两个质点间就不一定要求只能是真空.‎ 自学导引 ‎1.库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史上的一块重要的里程碑.它指出，在真空中两个静止__________之间的__________作用力与__________的平方成__________，与__________乘积成__________，作用力的方向沿连线，同种电荷相斥，异种电荷相吸. 答案：点电荷　相互　距离　反比　电荷量　正比 ‎2.在中学物理中应用的库仑定律的适用条件是在__________中的__________.‎ 答案：真空　点电荷 疑难剖析 电荷模型的建立 ‎【例1】 下面关于点电荷说法正确的是……(　　) A.只有体积很小的带电体才可看作点电荷 B.只有做平动的带电体才看作点电荷 C.只有带电荷量很少的带电体才看作点电荷 D.点电荷所带电荷量可多可少 解析:能否将一个带电体看成点电荷,关键在于我们分析时是否无须考虑它的体积大小和形状.即它的体积大小和形状可不予以考虑时就可以将其看成点电荷.至于它的电荷量就可多可少. 答案:D 温馨提示:(1)在领会建立点电荷这个物理模型的思维时,可以将其与力学中的质点进行类比,体会它们之间的异同点. ‎(2)避免点电荷与元电荷之间的混淆. 库仑定律的应用 ‎【例2】 在A、B两点分别固定正电荷q1和负电荷q2,且q1>|q2|,若引入第三个电荷q3,‎ 且使该点电荷处于平衡状态,则（　　） A.q3仅有一个平衡位置 B.q3有两个平衡位置 C.q3只能带负电荷 D.q3可能带正电荷,也可带负电荷 解析:要使第三个电荷所受到的两个静电力方向相反,则它一定在A、B两点连线所在直线上而不能在连线之内;由于A所带电荷量比B所带电荷量多,要使第三个电荷所受到的A、B两个电荷的静电力大小相等,则它离电荷A的距离应较大,即第三个电荷应放置在AB连线所在直线上B的外侧处.第三个电荷可带正电也可带负电. 答案:AD 温馨提示:库仑定律往往应用于动力学问题之中,在处理时要全面地考虑影响静电力大小、方向的多种因素.如:由于第三个电荷带电性质不确定,应全面考虑其他电荷对它的静电力的方向;由于静电力大小与电荷之间间距有关,还有考虑到怎样才能使其他两个电荷对它的静电力大小也相等. 库仑定律与电荷守恒定律的综合应用 ‎【例3】 真空中两个相同的带等量异种电荷的小球A和B（A、B可看作点电荷）分别固定在两处，两球间静电力为F.用一个不带电的相同小球C先与A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B球间的静电力应为F. 若再使A、B球间的距离增大一倍，则它们的静电力为F. 解析：当C球先与A球接触时，它们遵循电荷守恒定律，平均分配它们的总电荷量；然后C球已带上电，它再与B球接触，这仍遵循电荷守恒定律，只是先中和后平分. 设A、B两球带电荷量分别为Q、-Q，相距为r，那么它们之间的库仑力，且为引力. 用C球接触A球时，A、C球带的电荷量均为.再用C球接触B球时，C、B两球的电荷部分中和后系统剩余的电荷量，由于C、B两球完全一样，它们均分后，C、B球都带电荷量.移去C球后，A、B球间的库仑力 ‎，为引力. 当A、B球间距变为2r时的库仑力： ‎，为引力. 温馨提示:两个带电体相接触过程中,无论发生电荷的分离还是电荷的中和,正负电荷的代 数和总是保持不变.电荷量的分配规律为:如接触前为同种电荷,则接触后其总量平均分配到 两球;若接触前为异种电荷,则接触后先中和再平均分配到两球.在处理库仑定律与电荷守 恒定律相联系的综合问题时,应把握好这个关键. 拓展迁移 半径为R的绝缘圆环上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一带电荷量为+q的点电荷放在圆环圆心O处,由于对称性,点电荷受力为零.现在圆环上截去一小段AB,AB=L(LR).如图‎1-2-1‎所示,则此时置于圆心处的点电荷所受到静电力大小为___________(已知静电力常量为k),方向为___________. 图‎1-2-1‎ 答案：　沿AB中点与O点连线的延长线向下