物理必修 第三册2 库仑定律学案及答案

这是一份物理必修 第三册2 库仑定律学案及答案，共5页。学案主要包含了学习目标，学习过程，达标检测等内容，欢迎下载使用。
1.通过演示实验，定性了解电荷之间作用力的大小与带电荷量的多少以及电荷之间距离大小的关系；明确点电荷是理想化模型。
2.知道带电体简化为点电荷的条件，感悟科学研究中建立理想化模型的重要意义。（重点）
3.知道库仑定律的文字表述及其公式表达；通过静电力与万有引力的比较，体会自然规律的多样性与统一性；了解库仑扭秤实验。（重、难点）
【学习过程】
任务一：电荷之间的作用力（阅读教材P6“电荷之间的作用力”标题下的内容，回答下列问题）
问题1.（独立思考）
通过“探究影响电荷间相互作用力的因素”的演示试验，你认为电荷之间的作用力的大小与哪些因素有关？本实验采用的研究方法是 。
问题2.（预习积累）
库仑定律
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①内容表述：
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②适用条件：
静电力
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①概念：
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②方向：
点电荷
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①可视为点电荷的条件：
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②属于哪种物理模型？
【典例1】（多选）关于点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. 真正的点电荷是不存在的
B. 点电荷是一种理想化模型
C. 点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
D. 一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计
任务二：库仑的实验（阅读教材P7～P8“库仑的实验”标题下的内容，回答下列问题）
问题3.（独立思考）
本实验的研究方法：
库仑扭秤的工作原理：
两个相同的带电金属小球互相接触后电荷如何分布？
静电力的表达式及各量的物理意义。
【典例2】有三个完全相同的金属球，球A带的电荷量为q，球B和球C均不带电。现要使球B带的电荷量为，应该怎样操作？
【典例3】真空中，相距为r的两个静止的点电荷所带电荷量分别为+Q和-2Q，则它们之间库仑力的大小为（ ）
A． B．C． D．
任务三：静电力计算（阅读教材P8～P9“静电力计算”标题下的内容，回答下列问题）
问题4.（独立思考）
结合教材P8【例题1】，理解我们在研究微观粒子间的相互作用力时，为什么不用考虑万有引力的作用？
一个电荷同时受多个电荷的作用力时，如何求出这个电荷所受静电力的大小和方向？
【典例4】真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是+2×10─6 C , 求它们各自所受的静电力。
【典例5】在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持他们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
任务四：通过理论探究得出三个自由点电荷平衡状态的规律
【典例6】两个可自由移动的点电荷分别放在 A、B 两处，如图所示，A 处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且 Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷 Q3，放在直线 AB 上，欲使整个系统处于平衡状态，则 ( )
A. Q3为负电荷，且放于 A 左方
B. Q3为负电荷，且放于B 右方
C. Q3为正电荷，且放于A 与 B之间
D. Q3为正电荷，且放于B 右方
【典例7】两个带正电荷的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，放在何处，电荷量又是多少？
【达标检测】
A、B两点电荷，原来相距r，相互作用力为F。若将A、B的电荷量都增大到原来的4倍，则相互作用力为________；若再将距离也增大到原来的4倍，则相互作用力为________。
科学方法在物理问题的研究中十分重要，历史上有一位物理学家受到牛顿万有引力定律的启发，运用 （选填“建立模型方法”、“类比方法”、“控制变量方法”、“假设方法”），在电磁学领域中建立了一个物理学定律，该定律的名称为 。
真空中两个相同的带等量同种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F．现用一个与A和B相同的不带电的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力表现为 ，大小为 。若再使A、B间距离增大为原来2倍，则A、B两球间的静电力表现为 ，大小为 。
两个半径为0.3 m 的金属球，球心相距 1.0 m 放置，当他们都带1.5×10−5C 的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带 +1.5×10−5 C 和 −1.5×10−5 C的电量时，相互作用力为 F2 , 则（ ）
A. F1 = F2 B. F1 ＜F2 C. F1 ＞ F2 D. 无法判断
5.（多选）下列各图中 A 球系在绝缘细线的下端，B 球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出。A 球能保持静止的是 ( )
6. 两个相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r ( r 远大于小球半径)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的( )
A. B. C. D.
7. （多选）如图所示，将一带正电小球A固定在绝缘支架上，其电荷量为Q，另一带电小球B用绝缘细线悬挂，该球带电荷量为q。已知小球B静止时两球相距r，两小球均可视为点电荷，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A．小球B带负电 B．小球B带正电
C．小球B受到的静电力大小为D．小球B受到的静电力大小为
8.（多选）用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电小球B，放置在电荷量为+Q的小球A附近。如图所示，A、B两球在同一水平面上相距s，丝线与竖直方向夹角θ=37 ，A、B两带电球可看成点电荷。试求：
(1)丝线拉力；
(2)A、B两球之间的静电力；
(3) B球所带电荷的性质及电荷量的大小。
两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体，带有同种等量电荷（可视为点电荷）。由于静电斥力，他们之间的距离为10cm。已测得每个小球质量是0.6g，求它们所带的电荷量（已知静电力常量k = 9.0×109N∙m2/C2,g取10m/s2）。