（江苏专版）2019年高考物理总复习 第24讲 电荷及其守恒定律库仑定律讲义.doc

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1、第第 2424 讲讲 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 库仑定律库仑定律考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求点电荷 库仑定律 电荷 电荷守恒定律15 年T2选择，考查静电现象理解和应用数学处理物理问题弱项清单1.对于库仑定律只适 用于点电荷的条件把 握不牢；2.库仑定律作用下物 体的平衡与加速，受 力分析时库仑力的分 析不到位.知识整合一、电荷 电荷守恒定律1自然界中的两种电荷：_和_ 2电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消失，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_ 3使物体带电的方式有三种：a._；b._； c_物体带电的实质

2、是：_ 4静电现象：各种物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，因而物质得失电子的本 领也不同，这就造成了摩擦起电等各种带电现象 二、点电荷 库仑定律 1点电荷 点电荷是理想化模型，在带电体的尺寸比它到其他带电体的距离_，以致 带电体的形状和电荷在它上面的分布对要研究的问题已经无关紧要时，带电体可以视为点 电荷；带电体能否看成点电荷具有相对性，点电荷与力学中的_类似2库仑定律 (1)库仑定律：_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表达式： _，式中 k_，叫静电力常量 (2)库仑力的适用条件：_，_ (3)用库仑定

3、律进行计算时，不必将符号代入，只需判断力的性质即可 方法技巧考点 1 接触起电 两个导体接触时电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者 带相同电荷；若两导体形状、大小相同原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平 分 【典型例题 1】 (多选)两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为 51(皆可 视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为 F1，如果让它们接触后再放回各自原 来的位置上，此时相互作用力变为 F2，则 F1F2可能为( )A52 B54 C56 D59 考点 2 库仑定律的理解1库仑定律的表达式为 Fk，其适用条件是真空中两静止的点电荷对于两带q1q

4、2 r2电小球之间的库仑力，公式中的 r 不一定指球心之距，当两小球之间的距离相对于直径较 小时，若是同种电荷，由于电荷相互排斥，r 大于球心之距；若是异种电荷，由于电荷相 互吸引，r 小于球心之距 2在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电荷量的绝对值 计算库仑力的大小 3两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反 考点 3 静电现象 1生活中常见的静电现象 (1)电视荧光屏静电：荧光屏因电子撞击而积累大量的静电 (2)梳头产生静电：因头发与梳子摩擦而产生静电 (3)脱毛衣产生静电放电：因衣服间的摩擦产生静电而放电，常听到“噼啪”的声音， 在黑暗中并

5、可看见微弱的火光 (4)摸门把、金属物有触电现象：在干燥地区，人在地毯上行走与地毯摩擦，身上积累 大量静电，触及金属物体后放电 2静电现象的应用于防止 (1)应用：静电除尘、静电复印、静电喷漆 (2)防止：静电产生的火花能引起火灾，如油罐、纺织厂、危险制品等地方都必须避免 静电 【典型例题 2】 静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象 的记载春秋纬考异邮中有玳瑁吸衣若只说，但下列不属于静电现象的是( )A梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 【学习

6、建议】 平时学习时，要关注实际生活，关注我国古代重要的科技成果，要从生活现象中理解物理知识，用物理知识解释生活中的问题 考点 4 带电体的平衡与运动 1三个自由点电荷的共线平衡规律 “两同夹异”正负电荷相互间隔； “两大夹小”中间电荷的电荷量最小； “近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷2库仑力作用下物体的平衡与运动【典型例题 3】 如图所示，在一条直线上有两个相距 0.4 m的点电荷 A、B，A 带电 Q，B 带电9Q.现引入第三个点电荷 C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡 状态，则 C 的带电性质及位置应为( )A正，B 的右边 0.4 m处 B正，B 的左边 0.2 m处C

7、负，A 的左边 0.2 m处 D负，A 的右边 0.2 m处 【典型例题 4】 (多选)如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘两个带有同 种电荷的小球 A、B 分别位于竖直墙面和水平地面上，且处于同一竖直平面内若用图示方 向的水平推力 F 作用于小球 B，则两球静止于图示位置如果将小球 B 向左推动少许，并 待两球重新达到平衡时，与原来相比( )A推力 F 将增大B竖直墙面对小球 A 的弹力增大C地面对小球 B 的弹力一定不变D两个小球之间的距离增大1.如图所示，质量均为 m 的三个带电小球 A、B、C 放置在光滑绝缘的水 平面上已知 A 与 B 间、B 与 C 间和 C 与 A 间的距离均

8、为 L，A 球带电荷量 QAq，B 球 带电荷量 QBq.若在小球 C 上加一方向水平向右、大小未知的恒力 F，恰好使 A、B、C 三小球保持相对静止求： (1)C 球所带电荷量 QC；(2)外力 F 的大小2.带电小球的质量为 m，当匀强电场方向水平向右时，小球恰能静止在光 滑圆槽形轨道的 A 点，图中 30，如图所示，当将电场方向转为竖直向下时(保持匀 强电场的电场强度大小不变)，求小球从 A 点起滑到最低点时对轨道的压力当堂检测 1.(多选)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，两球心间的距离为 l，为球半径

9、r 的 3 倍若使它们带上等量电荷，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库的表达式可能正确的是( )第 1 题图AF引G，F库km2 l2Q2 l2BF引G，F库km2 l2Q2 l2CF引G，F库km2 l2Q2 l2DF引G，F库km2 l2Q2 l22下列措施中，不属防止静电危害的是( )A油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B小汽车上有一根露在外面的小天线C在印染厂中保持适当的湿度D在地毯中夹杂 0.050.07 mm的不锈钢丝导电纤维3两个带正电的小球，放在光滑的水平绝缘板上，它们相距一定距离若同时释放两 球，它们的加速度之比将( )A保持

10、不变 B先增大后减小C增大 D减小 4如图所示，A、B 两小球带等量同号电荷，A 固定在竖直放置的 L10 cm长的绝缘 支柱上，B 受 A 的斥力作用静止于光滑的绝缘斜面上与 A 等高处，斜面倾角为 30， B 的质量为 m10103 kg.求：3(1)B 球对斜面的压力大小 (2)B 球带的电荷量大小(g 取 10 m/s2，静电力常量 k9.0109 Nm2/C2，结果保留 两位有效数字)第 4 题图5如图所示，空中有三个点电荷 A、B、C.A 和 B 所带电荷量为Q，C 所带电荷量为 Q，AB 连线水平长度为 L，C 围绕 A、B 连线中心 O 在竖直面内做匀速圆周运动，O、C 之间的

11、距离为 ，不计重力，静电力常量为 k.求：L 2(1)电荷 C 做圆周运动的向心力； (2)电荷 C 运动的角速度第 5 题图第一章 电场第 24 讲 电荷及其守恒 定律 库仑定律 知识整合 基础自测 一、1.正电荷 负电荷 2.总量保持不变 3.摩擦起电 感应起电 接触起电 得 失电子二、1.小得多 质点 2.(1)真空 Fkq1q2 r290109 Nm2/C2 (2)真空 点电荷 方法技巧 典型例题 1BD 【解析】 两小球的电性存在两种可能：同种电荷、异种电荷； 两小球接触后等分原来的总电量，若为异种电荷，则要先中和再等分 典型例题 2C 典型例题 3C 【解析】 要使三个电荷均处于平

12、衡状态，必须满足“两同夹异” “两大夹小”的原则，所以选项 C 正确. 典型例题 4CD 【解析】 对A球受力分析，受到三个力，重力、弹力、库仑力， B小球向左缓慢拉动一小段距离后，库仑力与竖直方向的夹角变小，A的重力不变，墙壁的 弹力方向不变，根据平行四边形定则，库仑力变小，墙壁的弹力变小，根据库仑定律得公 式可知：电荷量不变，库仑力变小，距离变大，对整体而言，墙壁对球的弹力等于拉力， 所以拉力变小，所以两小球间距离将增大，推力F将减小变式训练 1(1)2q 负电 (2)3k 【解析】 因为A、B、C三球保持相对静3q2 L2止，故有相同的状态，对它们整体进行研究，由牛顿第二定律有：F3ma

13、，对A分析，如图所示，可知C的电性应与A和B相异，即C带负电，则有：kcos30ma ksin30kQCQA L2QCQA L2QBQA L2联立上述三个方程式求得：QC2q，即C球带 2q的负电荷，F3k.3q2 L2变式训练 22(1) mg 方向竖直向下 【解析】 设小球带电量为q，电场强3度大小为E，当场强方向向右时，小球在A点受力如图由平衡条件得：qEmg/tan30mg.3当场强方向竖直向下时，电场力的方向变为竖直向下，小球从A到B的过程中，重力、 电场力都做正功由动能定理得：(mgqE)R(1sin30)mv201 2v（ 31）gR设小球到B点时受到的支持力为FN.则：FN(m

14、gqE)mv2 R代入数据解得：FN 2(1)mg3由牛顿第三定律知，小球对轨道的压力 FN2(1)mg，方向竖直向下3当堂检测 1BD 【解析】 万有引力不仅适用于质点也适用于质量分布均匀的球体，库仑定律 只对点电荷适用，若两者带同种电荷，由于排斥使得电荷的距离大于l，D 正确；若两者带 异种电荷，由于吸引使得电荷的距离小于l，B 正确； 2B 【解析】 油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生 (摩擦等原因)的静电荷，避免电荷越积越多，从而产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所 以选项 A 正确；在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走摩擦产生的静电荷，而保持印染 厂空气适当湿度

15、，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以选项 C、D 正确； 而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波(收音机等)，如果小天线不露在汽车外， 车内处于被金属包围的环境中，良好地被静电屏蔽了，无法收到无线电信号，因此，选项 B 错 3A 4(1)0.2 N (2)5.8107 C 【解析】 (1)令B球对斜面的支持力为FN，带的电 荷量Q，A、B相距r.对B球受力分析如图所示第 4 题图 FNcosmg， 得FN0.20 N. 据牛顿第三定律得B球对斜面的压力 FN0.20 N.(2)两小球之间的库仑力Fk，Q2 r2Fmgtan， 又Lrtan， 代入数据联立解得：QL106 C5.8107 C.mg ktan335(1) 向心力方向指向圆心O (2) 【解析】 (1)以C为研究对2 2kQ2L22Q L2kmL象，受力情况如图第 5 题图 A、B 对它的作用力分别为 F1、F2，根据几何关系，A、C 之间的距离r，根据库仑定律有 F1F2k；F1、F2的合力 F 即为电荷（L2）2（L2）22L2Q2（2L2）2C 做圆周运动的向心力，由图可知 FF1，向心力方向指向圆心 O ；(2)根据匀22 2kQ2L2速圆周运动规律和牛顿第二定律，有 Fm2得 .2 2kQ2L2L22QL2kmL