第2节 库仑定律
班级____姓名______
库仑定律:
一、适用条件_______________。
1、点电荷:带电体能看作点电荷的条件_____________________。
(1)点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在.
(2)一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定,例如,一个半径为10 cm的带电圆盘,如果考虑它和相距10 m处某个电子的作用力,就完全可以把它看作点电荷,而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm,那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面.
(3)真空中的电荷若不是点电荷,如图所示.同种电荷时,实际距离会增大,异种电荷时,实际距离会减小。
(4)对公式
的理解:r→∞时,F_____;r→0时,F_____________。
(5)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的大小时,不必将电荷q1、q2的正、负号代入公式中,而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小,力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可。
(6)式中各量的单位要统一用国际单位,与k=9.0×109
N·m2/C2统一.
2、如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力,可由静电力叠加的原理求出合力.
例2.
微元合成结论:_________________________________。
3、两个点电荷间的库仑力为相互作用力,同样满足牛顿第三定律.
库仑定律与万有引力定律相比有何异同点?
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万有引力定律
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库仑定律
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不同点
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只有引力
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既有引力又有斥力
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天体间表现明显
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微观带电粒子
间表现明显
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都是场力
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万有引力场
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电场
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公式
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条件
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两质点之间
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两点电荷之间
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通过对比大家发现,大自然尽管是多种多样的,但也有规律可循,具有统一的一面.规律的表达那么简捷,却揭示了自然界中深奥的道理,这就是自然界和谐多样的美.
特别提醒 (1)库仑力和万有引力是不同性质的力.
(2)万有引力定律适用时,库仑定律不一定适用.
例1.
结论:微观粒子间的相互作用可忽略万有引力,带电小球、油滴受力分析时不可忽略重力。
4、库仑扭秤实验:
5、三个点电荷在一条直线上的平衡问题
(1)两电荷固定,第三个电荷的平衡问题:
(2)三电荷均可自由移动的平衡问题:
课堂练习:
课本P9《问题与练习》
课后练习:
1、对于库仑定律,下面说法正确的是( )
A.库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律
C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等
D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量
2、下列关于点电荷的说法中,正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才
能看成是点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看成是点电荷
C.当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷
D.一切带电体都可以看成是点电荷
3、如图所示,两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两球面最近距离为r,带等量异种电荷,电荷量绝对值均为Q,两球之间的静电力为( )
A.等于
B.大于
C.小于
D.等于
4、两个半径相同的金属小球,带电荷量之比为1∶7,相距r,两者相互接触后,再放回原来的位置,则相互作用力可能是原来的 ( )
A. B. C.
D.
5、如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )
A.速度变大,加速度变大 B.速度变小,加速度变小
C.速度变大,加速度变小 D.速度变小,加速度变大
6、如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B,当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°,则q2/q1为( )
A.2 B. 
C.2 D.3
7、如图所示,
把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的水平速度v0,B球将( )
A.若A、B为异种电性的电荷,B球一定做圆周运动
B.若A、B为异种电性的电荷,B球可能做加速度、速度均变小的曲线运动
C.若A、B为同种电性的电荷,B球一定做远离A球的变加速曲线运动
D.若A、B为同种电性的电荷,B球的动能一定会减小
8、甲、乙两导体球,甲球带有4.8×10-16 C的正电荷,乙球带有3.2×10-16 C的负电荷,放在真空中相距为10 cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10 cm.
(1)试求两球之间的静电力,并说明是引力还是斥力?
(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,其作用力能求出吗?是斥力还是引力?
9、“真空中两个静止点电荷相距10 cm,它们之间相互作用力大小为9×10-4 N.当它们合在一起时,成为一个带电荷量为3×10-8 C的点电荷.问原来两电荷的带电荷量各为多少?”某同学求解如下:
根据电荷守恒定律:q1+q2=3×10-8 C=a
根据库仑定律:q1q2=
F=
×9×10-4 C2=1×10-15 C2=b
联立两式得: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错误并给出正确的解答.
10、一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O处,由于对称性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔,则此时位于球心处的点电荷所受到力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量为k)