11和12电荷守恒定律库伦定律Word文档格式.docx
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答案:
不是.“电荷的中和”是指两个带等量异种电荷的物体,其带电量等量、异号,这时正、负电荷的代数和为零,这样两个物体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后都达到电中性状态的一个过程,在此过程中电荷仍然守恒.
三、库仑定律
1.内容:
在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们之间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
2.表达式:
,式中k表示静电力常量,k=9.0×
109N•m2/C2.
3.库仑定律适用条件
(1)库仑定律只适用于真空中的静止点电荷,但在要求不很精确的情况下,空气中的点电荷的相互作用也可以应用库仑定律.
(2)当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时,可把带电体看做点电荷.但不能根据公式错误地推论:
当r→0时,F→∞.其实在这样的条件下,两个带电体已经不能再看做点电荷了.
(3)对于两个均匀带电绝缘球体,可将其视为电荷集中于球心的点电荷,r为两球心之间的距离.
(4)对两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布.
4.应用库仑定律需要注意的几个问题
(1)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模型,当带电体间的距离远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.
(2)库仑定律的应用方法:
库仑定律严格地说只适用于真空中,在要求不很精确的情况下,空气可近似当作真空来处理.注意库仑力是矢量,计算库仑力可以直接运用公式,将电荷量的绝对值代入公式,根据同种电荷相斥,异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力;
也可将电荷量带正、负号一起运算,根据结果的正负,来判断作用力是引力还是斥力.
(3)三个点电荷的平衡问题:
要使三个自由电荷组成的系统处于平衡状态,每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反,也可以说另外两个点电荷在该电荷处的合场强应为零.
电荷电荷守恒定律典型例题
一、对三种带电方式的理解
【例1】关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子
B.两种不同材料的绝缘体相互摩擦后,同时带上等量异号电荷
C.摩擦起电,可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的
D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
【例2】如图2所示,不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔.当枕形导体的A端靠近一带电导体C时( )
A.A端金箔张开,B端金箔闭合
B.用手触摸枕形导体后,A端金箔仍张开,B端金箔闭合
C.用手触摸枕形导体后,将手和C都移走,两对金箔均张开
D.选项A中两对金箔分别带异号电荷,选项C中两对金箔带同号电荷
二、对电荷守恒定律的理解
【例3】原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体带正电荷1.6×
10-15C,丙物体带电荷量的大小为8×
10-16C.则对于最后乙、丙两物体的带电情况,下列说法中正确的是( )
A.乙物体一定带有负电荷8×
10-16CB.乙物体可能带有负电荷2.4×
10-15C
C.丙物体一定带有正电荷8×
10-16CD.丙物体一定带有负电荷8×
10-16C
三、对元电荷的理解
【例4】下列关于元电荷的说法中正确的是( )
A.元电荷实质上是指电子和质子本身
B.一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷
C.元电荷没有正负之分
D.元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的
【诊断自测】
1.在天气干燥的季节,晚上脱毛衣时,会昕到“噼啪”的响声,同时还会看到电火花。
这种现象的产生,主要是由于
(填“摩擦起电”或“感应起电”)造成的。
2.如图,将带正电的导体C靠近枕形导体,保持A、B相连,用手摸一下B,然后移开手,再将C拿开,则导体C将带
电(填“正”或“负”)。
3.真空中有两个相同的金属小球,带电荷量分别为
-1和
,相距r时,相互作用力为0.3N,现将两球相接触后再放回原处,则它们之间的相互作用力为
。
4.如图所示,可视为质点的三个金属小球A、B、C质量都为m,带正电荷量都为q,连接小球的绝缘细线长度都为L,静电力常量为k,重力加速度为g。
则连接B、C的细线张力为
,连接A、B的细线张力为
5.如图所示,两相同金属球放在光滑绝缘的水平面上,其中A球带9Q的正电荷,B球带Q的负电荷,由静止开始释放,经图示位置时,加速度大小均为a然后发生碰撞,返回到图示位置时的加速度均为
【考点突破】
类型一:
电荷守恒定律;
电场强度;
电势
例1如图所示,将不带电的导体BC放在带正电的金属球A附近,当导体BC达到静电平衡后,则下列说法正确的有( )
A.用导线连接BC两端,导线中有瞬间电流通过
B.用手摸一下导体B端可使导体带正电
C.导体C端电势高于B端电势
D.B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小
<
答案>
D
解析>
导体BC发生了静电感应现象,当导体BC达到静电平衡后,导体是等势体,内部场强处处为零,感应电荷的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反,合场强为零.
A、导体BC发生了静电感应现象,当导体BC达到静电平衡后,导体是等势体用导线连接BC两端,导线中无瞬间电流通,不满足电流产生的条件,故A错误
B、用手摸一下导体B端可使导体带负电荷,因为BC的电势高于大地,当用手触摸时大地上的负电荷会在电场力的作用下向BC运动,中和正电荷,故使导体带负电荷,故B错误
C、导体BC达到静电平衡后,是等势体,故C错误
D、导体BC发生了静电感应现象,当导体BC达到静电平衡后,内部场强处处为零,感应电荷的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反,由点电荷的电场强度公式
可知,场强沿BC方向逐渐减小,故D正确
故选D
类型二:
电荷守恒定律
例2A、B、C为完全相同的金属小球,A、B带电量分别为Q1和Q2,均为正电,C不带电.A、B相互接触后再将C与B接触,则它们的带电情况不正确的是( )
A.C的电荷量为
B.B的带电量为
C.A的带电量为
D.C的带电量为
A
两个完全相同的小球接触后,二者所带电荷的和平分,由此解答即可.
A、B带电量分别为Q1和Q2,均为正电,A、B相互接触后电荷量平分,则:
A与B的带电量:
C不带电.A、B相互接触后再将C与B接触,则B与C平分B的带电量,则:
故A错误,BCD正确.
本题选择不正确的,故选:
A
类型三:
库仑定律
例3如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l为球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( )
A.
,
B.
C.
D.
D
万有引力定律的使用的条件是质点和质量均匀分布的球,库仑定律的使用的条件是点电荷,根据它们的使用条件来分析即可.
万有引力定律的使用的条件是质点和质量均匀分布的球,由于金属球a和b质量分布均匀,所以万有引力定律可以直接的应用,所以它们之间的万有引力为
由于两球心间的距离l为球半径的3倍,它们之间的距离并不是很大,且两球壳因电荷间的相互作用使电荷分布不均匀,所以此时的电荷不能看成是点电荷,由于它们带的是等量异种电荷,由于电荷之间的相互吸引,电荷之间的距离会比l小,所以此时电荷间的库仑力
故D正确、ABC错误.
故选:
D.
【易错精选】
1.真空中有两个静止的点电荷,它们之间的库仑力为F,若将它们其中之一的带电量增大为原来的2倍,距离减小为原来的1/3,它们之间的库仑力变为( )
A.6FB.18F
C.12FD.36F
2.如图所示,两只固定的橡胶实心球A、B表面均匀带电,两球间的静电力为F.若两球所带电荷量均变为原来的一半,则两球间的静电力变为( )
A.4FB.2F
D.
3.如图所示,带正电的导体球A固定在绝缘支架上,当带负电的导体球B靠近A时,导体球A( )
A.带的电荷量增加B.带的电荷量减少
C.受到的库仑力增大D.受到的库仑减小
【本节训练】
训练【1】
绝缘细线上端固定,下端悬挂一小球N,由绝缘支架支撑着一小球M,当M靠近N时,N偏离竖直方向,如图.下列关于M、N带电情况表述正确的是( )
A.M一定带正电B.M、N都带正电
C.M、N都带负电D.M、N带异种电荷
训练【2】
在“研究电荷间作用力大小影响因素”的实验中,将一带电轻质小球挂在铁架台上,小球静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示.现增大小球的电荷量后仍挂在原处,丝线与竖直方向的夹角将( )
A.增大B.减小
C.不变D.先减小再增大
训练【3】
两个相同的带电金属小球,带电量分别为+5q和﹣7q,球半径远小于两球心的距离L,它们相互接触后再放回原位置,则静电力为( )
B.
训练【4】
两个分别用长为l的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体a和b,带有同种等量电荷(可视为点电荷).由于静电斥力,它们之间的距离为l,如图所示.已知每个球的质量均为m,重力加速度为g,静电力常量为k.则( )
A.b球所受到的静电力F=
mg
B.b球所带电荷量q=
l
C.a球所受到的静电力F=
D.a球所带电荷量q=
基础巩固
1.古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服,带琥珀做的首饰.人们发现,不管将琥珀首饰擦得多干净,它很快就会吸上一层灰尘,这主要是因为( )
A.琥珀是一种树脂化石,树脂具有粘性,容易吸附灰尘
B.室外的灰尘比较多,在琥珀上积聚的速度比较快
C.经丝绸摩擦后的琥珀带电,能吸引灰尘
D.琥珀具有磁性,周围的灰尘经磁化后被琥珀吸引
2.A、B两物体均不带电,相互摩擦后A带负电荷,电荷量大小为Q,则B的带电情况是( )
A.带正电荷,电荷量大于Q
B.带正电荷,电荷量等于Q
C.带负电荷,电荷量大于Q
D.带负电荷,电荷量等于Q
3.关于元电荷的理解,下列说法正确的是( )
A.元电荷就是电子
B.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷
C.元电荷就是原子
D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
4.把一个带正电的金属小球A跟同样的不带电的金属球B相碰,两球都带等量的正电荷,这从本质上看是因为( )
A.A球的正电荷移到B球上B.B球的负电荷移到A球上
C.A球的负电荷移到B球上D.B球的正电荷移到A球上
5.真空中两个同性点电荷q1、q2,固定q1,释放q2,且q2只在库仑力作用下运动,则q2在运动过程中受到的库仑力( )
A.不断减小B.不断增大
C.始终保持不变D.先增大后减小
6.真空中有两个静止的点电荷,它们之间静电力的大小为F.若保持这两个点电荷之间的距离不变,将其中一个点电荷的电荷量变为原来的一半,另一个点电荷的电荷量变为原来的两倍,则改变电荷量后这两个点电荷之间静电力的大小为( )
A.2FB.FC.
7.真空中两个点电荷相距为r,它们间的静电力大小为F,若两个点电荷的电荷量均减半,仍保持它们间的静电力大小为F,则它们间的距离变为( )
C.2rD.4r
8.如图所示,一带正电的物体位于M处,用绝缘丝线系上带正电的小球,分别挂在P1、P2、P3的位置,可观察到小球在不同位置时丝线偏离竖直方向的角度不同.关于此实验得出的结论,下列说法中正确的是( )
A.电荷之间作用力的大小与两电荷的带电性质有关
B.电荷之间作用力的大小与两电荷间的距离有关
C.电荷之间作用力的大小与两电荷所带的电量无关
D.电荷之间作用力的大小与丝线的长度有关
9.带电体A固定在绝缘支架上,用一根绝缘丝线将带电小球依次悬挂在1、2、3、4、5、6六个不同的位置,丝线偏转情况如图所示.小球在不同位置时受到带电体A的库仑力( )
A.方向不同,离A越远库仑力越小
B.方向相同,离A越远库仑力越小
C.方向相同,离A越远库仑力越大
D.方向不同,离A越远库仑力越大
10.将带负电、电荷量为q的检验电荷置于电场中某点,所受电场力大小为F,方向水平向左.移走检验电荷后,该点电场强度( )
A.大小为零,方向水平向左
B.大小为零,方向水平向右
C.大小为
,方向水平向左
D.大小为
,方向水平向右
11.“曹冲称象”是家喻户晓的典故.“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣.”它既反映出少年曹冲的机智,同时也体现出重要的物理思想方法.下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲称象的方法相同的是( )
A.建立“点电荷”的概念
B.建立“瞬时加速度”的概念
C.建立“合运动与分运动”的概念
D.探究导体电阻与其影响因素的定量关系
12.金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示,A、B两点到正电荷的距离相等,C点靠近正电荷,则( )
A.A、B两点的电势相等
B.C点的电势比A点的低
C.A、B两点的电场强度相等
D.C点的电场强度比B点的大
13.我国是世界文明古国之一,在古代书籍中有许多关于物理现象的记载.西晋张华的《博物志》中写道,“今人梳头、脱着衣时,有随梳、解结有光者,也有咤声”.此处所描述的现象属于( )
A.静电现象B.磁化现象
C.退磁现象D.摩擦生热现象
14.两个相同的金属小球(均可看做点电荷),原来所带的电荷量分别为+5q和﹣q,相互间的库仑力大小为F.现将它们相接触,再分别放回原处,则两金属小球间的库仑力大小变为( )
B.FC.
15.真空中有两个静止的点电荷,若保持它们之间的距离不变,而把它们的电荷量都变为原来的3倍,则两电荷间的库仑力将变为原来的( )
A.7倍B.8倍C.9倍D.10倍
巅峰突破
1.下列说法中正确的是
()
A.点电荷就是体积很小的带电体
B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C.根据
设想当时得出
D.静电力常量的数值是由实验得出的
2.用带正电的物体去接触不带电的验电器,验电器的金属箔片会张开,这是因为验电器
A.得到质子而带正电B.得到电子而带负电
C.失去电子而带正电D.失去质子而带负电
3.不带电的金属球A的正上方有一点B,该处有带电液滴自静止开始落下,到达A球后电荷全部传给A球,不计其他的影响,则下列叙述中正确的是
A.第一液滴做自由落体运动,以后的液滴做变加速直线运动,而且都能到达A球
B.当液滴下落到重力等于库仑力位置时,速度为零
C.当液滴下落到重力等于库仑力位置时,开始做匀速运动
D.一定有液滴无法到达A球
4.有三个相同的金属小球A、B、C,其中A球带电荷量为q1,B球带电荷量为q2,C球不带电且与A、B两球相距很远。
将A、B两球相隔一定距离固定起来,两球之间的距离远大于小球的直径,两球间的库仑力为F,若使C球先和B接触,再与A接触,移去C,此时A、B球间的库仑力大小不变、但方向相反,则
为
A.2:
3B.3:
4C.1:
6D.1:
10
5.如图所示,三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正电,b带负电,a所带的电荷量比b所带的电荷量小.已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是
A.F1B.F2C.F3D.F4
6.如图所示,把一个带正电的点电荷移近放在绝缘支架上的不带电的接地导体旁,达到静电平衡后,该接地导体
A.左端有负电荷,右端有正电荷
B.左端无电荷,右端有正电荷
C.左端有负电荷,右端无电荷
D.若将带正电的点电荷先移走,再去掉接地线,原来不带电的导体带负电
7.A、B、C三点在同一直线上,,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷。
当在A处放一电荷量为+q的点电荷时,它所受到的电场力为F;
移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受电场力为
A.
B.
C.
D.
8.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片开。
下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是
A.
B.
C.
9.如图所示,两个点电荷,电荷量分别为q1=4×
10-9C和q2=-9×
10-9C分别固定于相距20cm的a、b两点,有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动,该点电荷所处的位置是
A.在a点左侧40cm处
B.在a点右侧8cm处
C.在b点右侧20cm处
D.无法确定
10.物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确。
如图所示为两个彼此平等且共轴的半径分别为R1和R2的圆环,两圆环上的电荷量均为q(q>
0),而且电荷均匀分布。
两圆环的圆心O1和O2相距为2a,联线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(r<
a)。
试分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式(式中k为静电力常量)正确的是
B.
11.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒钟有104个电子到达收集电
子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带
的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子?
(2)实验的时间为多长?
12.如图所示,带电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B,相距L,问:
(1)若A、B固定,在何处放置点电荷C,才能使C处于平衡状态?
(2)在(
)中的情形下,C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗?
(3)若A、B不固定,在何处放一个什么性质的点电荷,才可以使三个点电荷都处于平衡状态?
13.有三个完全一样的金属小球A、B,C,A带电荷量7Q,B带电荷量-Q,C不带电。
将A、B固定,相距r,然后让C球反复与A、B球多次接触,最后移去C球,试问A、B两球间的相互作用力变为原来的多少倍?
14.两个电荷量分别为Q和4Q的负电荷a、b,在真空中相距为l,如果引入另一点电荷c正好能使这三个电荷都处于静止状态,试确定电荷c的位置、电性及它的电荷量。
参考答案
1.摩擦起电
2.负
3.0.1
4.
;
5.
1.B
2.D
3.C
1.D
2.A
3.D
4.AD
1.C
2.B
4.B
5.A
6.B
7.B
8.B
9.A
10.D
11.C
12.D
13.A
14.C
15.C
1.D
2.C
3.D
4.D
5.B
6.C
7.B
8.B
9.A
10.D
11.
(1)
(2)500s
12
(1):
(2)电荷量的大小和电性对平衡无影响,距离A为
处,A、B合场强为0。
(3)
(负电荷)
13.4/7
14.(正电荷)
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