【物理】2019届一轮复习人教版 电荷守恒定律 库仑定律 学案 11页

‎18 电荷守恒定律 库仑定律 重难点1 电荷、元电荷、点电荷 ‎1．两种电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电；用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。‎ ‎2．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引。‎ 电荷量：电荷的多少。单位：库仑。符号：C。‎ ‎3．元电荷：最小电荷量，用e表示。e=1.60×10–19 C。所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。电荷量不能连续变化。‎ ‎4．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷。点电荷类似于力 中的质点，也是一种理想化的模型。 / / ‎ ‎5．比荷：带电体的电荷量与质量的比值。‎ 电子的电荷量e=1.60×10–19 C，电子的质量me=9.1×10–31 g，电子的闭合为=1.76×1011 C/ g ‎【典例精析】关于元电荷和点电荷下列说法错误的是 A．元电荷实际上是指电子和质子本身 B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C．元电荷的值通常取作e=1.60×10-19 C D．一个带电体能否看成点电荷，不是看他尺寸的绝对值，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 ‎【典例分析】元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子或质子的电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷都等于元电荷或者是元电荷的整数倍。另外，点电荷的概念一定要熟练掌握。‎ ‎【参考答案】A ‎【精准解析】元电荷是指电子或质子所带的电荷量，数值为e=1.60×10-19C，故A项错误，C项正确；所有带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍，B项正确；一个带电体能否看成点电荷，不是看他尺寸的绝对值，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，当带电体的形状大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，选项D正确；此题选择错误的选项，故选A。‎ ‎1．已知一个电子所带电量e=1.6×10-19 C，现高二有位同 发现某本资料书上有个数值很模糊，根据你所 知识，推断该数值不可能是 A．3.2×10-19 C B．3.0×10-19 C C．3.2×10-18 C D．3.2×10-17 C ‎【答案】B ‎【解析】元电荷电量为。物体所带电荷量为元电荷电量的整数倍，故B的数值不可能，综上分析，答案为B。‎ ‎2．关于对元电荷的理解，下列说法正确的是 A．元电荷就是电子 B．元电荷就是质子 C．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量 D．元电荷是带电荷量最小的带电粒子 ‎【答案】C ‎【点睛】元电荷是一个电子带的电荷量，不是电子，也不是质子，是一个电子或一个质子所带的电荷量，任何带电体所带电荷都是e的整数倍。‎ ‎3．如图所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，因电荷的相互作用而靠近或远离，可知 A．甲图中两球一定带异种电荷 B．乙图中两球一定带同种电荷 C．甲图中两球一定带同种电荷 D．乙图中两球一定带异种电荷 ‎【答案】B ‎【解析】相互排斥，则两球一定带同种电荷，可能是正电，也可能是负电。相互吸引，两球可能带异种电荷，也可能一个带电，另一个不带电，故B正确，ACD错误；故选B。‎ ‎【点睛】解决此类题目注意以下两点：（1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；（2）排斥的带有同种电荷，吸引的可能带有异种电荷，也可能带电体吸引不带电体。‎ ‎4．关于点电荷，正确的说法是 A．只有体积体很小的带电体才能看作点电荷 B．体积很大的带电体一定不能视为点电荷 C．当两个带电体的大小与形状对它们之间的相互静电力的影响可以忽略时，这两个带电体便可看作点电荷 D．一切带电体在任何情况下均可视为点电荷 ‎【答案】C 重难点2 电荷守恒定律 一、电荷守恒定律 电荷既不能创造，也不能消灭，它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，在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。‎ 电荷守恒定律的另一种表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和是保持不变的。‎ 二、物体的三种带电方式 ‎1．摩擦起电 两物体相互摩擦，因为不同物质对电子的束缚能力的强弱不同，则对电子束缚能力相对较弱的失去电子而带正电，而对电子束缚能力相对较强的得到电子而带负电。‎ 实质：电子从一个物体转移到另一个物体上，得到电子带负电，失去电子带正电。‎ ‎2．感应起电 感应起电：当一个带电体靠近导体时由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷，这种现象叫静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程，叫做感应起电。‎ 实质：电荷从物体的一部分转移到另一部分。发生感应起电的是导体而不是绝缘体。‎ ‎3．接触带电 用带电的物体与不带电的物体或两个带相反电荷但所带电荷量不同的物体接触，都可以使物体带电。‎ ‎4．起电的本质 无论是哪种起电方式，其本质都是将正、负电荷分开，使电荷发生转移，并不是创造电荷。‎ ‎【典例精析】下列关于起电的说法错误的是 A．不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律 B．摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电 C．摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分 D．一个带电体接触一个不带电的物体，则两个物体带上等量异种电荷 ‎【典例分析】明确电荷守恒定律的内容，知道起电的本质是电荷的转移；并能正确进行解释即可求解。‎ ‎【参考答案】D ‎【精准解析】A、不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律，故A正确；B、摩擦起电时，电子发生转移，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故B正确；C、摩擦起电和感应起电的原因均为电荷的转移，摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，故C正确；D、接触起电时，两物体只能带上同种电荷，并且只有两物体完全相同时才能带等量电荷，故D错误。 / ‎ ‎【规律总结】（1）三种起电方式的本质都是电子转移，电子转移的动力是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。‎ ‎（2）绝缘体一般通过摩擦起电，不能通过接触或静电感应起电；导体一般通过接触或静电感应起电，导体摩擦起电的效果不明显，导体间摩擦起电后，又立刻全部中和。‎ ‎（3）原来不带电的导体感应起电后，导体的净电荷仍为零。‎ ‎1．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰。两球都带等量的正电荷，这是因为 A．A球的正电荷移到B球上 B．B球的正电荷移到A球上 C．A球的负电荷移到B球上 D．B球的负电荷移到A球上 ‎【答案】D ‎【解析】由于A球上正电荷对电子的吸引，电子从B球转移到A球上，原来中性的B球失去电子，就带正电。故D正确。‎ ‎2．如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是 A．摩擦起电 B．感应起电 C．接触起电 D．以上三种方式都不是 ‎【答案】B ‎【解析】导电平板靠近带电绝缘板并接地时，发生静电感应，使导电平板带上负电荷，B正确。‎ ‎3．将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，如图所示，下列几种方法能使两球带上异种电荷的是 A．先移走棒，再把两球分开 B．先将棒接触一下其中一球，再把两球分开 C．棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电 D．先把两球分开，再移走棒 ‎【答案】D ‎【点晴】解决本题的关键知道摩擦起电、感应起电、接触带电的实质都是电荷的移动，电荷的总量保持不变。‎ ‎4．完全相同的金属小球A、B，A球带电荷量为＋16Q，B球带电荷量为－8Q。现将A与B接触后分开，则A、B两球的带电荷量分别为 A．－8Q，＋16Q B．＋8Q，＋8Q C．－4Q，－4Q D．＋4Q，＋4Q ‎【答案】D ‎【点晴】电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，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；在转移的过程中，电荷的总量保存不变。‎ 重难点3 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。‎ 电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。‎ ‎2．适用范围 ‎（1）真空中 （2）静止的 （3）点电荷 ‎3．库仑定律的表达式。‎ 式中的 是比例系数，叫做静电力常量。 =。‎ 注意：计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。‎ 静电力与万有引力的比较 ‎（1）相同点：公式形式相同，应用时都有条件 都是不接触力，且与距离的二次方成反比 ‎（2）不同点：万有引力只是相互吸引，而静电力可以是引力，也可以是斥力 ‎（3）在求静电力时，万有引力可以忽略 ‎【典例精析】如图所示质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上，其中O点与小球A的间距为l。O点与小球B的间距为，当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角，带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为 ，则 A．A、B间库仑力大小 B．A、B间库仑力 C．细线拉力大小 D．细线拉力大小 ‎【典例分析】借助于相似三角形和余弦定理求解拉力的大小，对于此类题要正确的画出受力图，组建三角形。 ‎ ‎【参考答案】B ‎【精准解析】A的受力如图所示，几何三角形OAB与力三角形相似，由对应边成比例，则，由余弦定律，则，故B正确。‎ ‎【规律总结】库仑力参与的平衡问题 ‎1．库仑力参与的平衡问题 与一般平衡问题的分析方法相同，只是需要多分析库仑力而己。可以运用平行四边形定则或三角形定则直接作图分析；也可以进行正交分解，列两个垂直方向的平衡方程，由解析法分析。‎ ‎2．三个自由点电荷的平衡条件 ‎（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。‎ ‎1．真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B（可视为点电荷），分别固定在两处，它们之间的静电力为F，用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为 A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【点睛】由库仑定律可知，在真空是必须确保电荷量不变，且电荷间距要大是能将带电量看成点来处理。同时两球带同种电荷，所以当与A球接触后的小球C与B球接触时，则先出现电荷中和，然后再平分电荷。‎ ‎2．如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5 cm，bc=3 cm，ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为 ，则 A．a、b的电荷同号，‎ B．a、b的电荷异号，‎ C．a、b的电荷同号，‎ D．a、b的电荷异号，‎ ‎【答案】D ‎【点睛】此题将库仑定律、受力分析、平行四边形定则有机融合，难度不大。‎ ‎3．如图所示，两个带电量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为d的水平面上，另有一个质量为m，带电量为q的带电粒子A，悬浮于空中不动，此时A离Q1的距离为d，离Q2的距离为d。已知重力加速度为g，静电力常量为 。则 A．Q1与Q2可能为异种电荷 B．Q1=3Q2‎ C．Q1=9Q2‎ D．Q1 =‎ ‎【答案】D ‎4．两个电荷量均为Q的正点电荷固定于A、B两点，A、B两点间的距离为r，A、B两点连线的中垂线上有一点M，M到A、B两点的距离均为r，从M点以一定的初速度垂直MAB平面射出一电量大小为q、质量为m的负点电荷，该负点电荷在电场中恰好做匀速圆周运动，已知静电力常量为 ，负点电荷的重力不计，则负点电荷从M点射出的速度大小为 ， ‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】负点电荷在M处的电场力为，负点电荷在中垂线做匀速圆周的半径为，由牛顿第二定律可知，代入得，故C正确。‎ ‎5．如图所示，两个带电荷量为q的点电荷分别位于带电的半径相同的球壳和球壳的球心，这两个球壳上电荷均匀分布且电荷面密度相同，若甲图中带电球壳对点电荷q的库仑力的大小为F，则乙图中带电的球壳对点电荷q的库仑力的大小为 A． B． C． D．F ‎【答案】D