物理必修 第三册2 库仑定律精品课件ppt

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带正电的带电体A置于铁架台旁，把系在丝线上带正电的小球先后挂在P1 、P2 、P3 等位置。带电体A与小球间的作用力会随距离的不同怎样改变呢？在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎样变化？ 电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
探究影响电荷间相互作用力的因素
电荷之间的作用力：（1）随距离的增大而减少；（2）随电荷量的增大而增大
卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力。定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。他设计了一个十分精妙的实验（扭秤实验），对电荷之间的作用力开展研究。库仑做了大量实验，于1785年得出了库仑定律。
（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。
（3）电荷之间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力
①真空中；②静止点电荷
当带电体间的距离比它们自身的大小大的多，带电体的形状、大小以及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可视为点电荷。
点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是一种理想化模型。
实验原理： A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系.
①装置如图：细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。②把另一个带电的金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。③将C和A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。④保持A、C的电量不变，改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，就可以找到力F与距离r的关系。
（1）探究F与r的关系
①使一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为 ······
②保持A、C的距离不变，通过上述方法改变A、C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与q1、q2的关系。
（2）探究F与q的关系
国际单位制中，电荷量单位是库伦（C）、力的单位是牛顿（N）距离单位是米（m）K值由实验测定
1、当电量不变时，F与距离r的二次方成反比F∝1/r2
例1.已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。
微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。
解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19C
思考：前面研究的都是两个点电荷，如果存在两个以上的点电荷，那么每个点电荷会受到怎样的作用力？
静电力是一种性质力，它的合成与分解同样都遵循平行四边形法则，所以对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。
例2.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，每个点电荷都是 +2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。
解：受力分析，Q3共受F1和F2两个力的作Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离 r 都相同，所以
合力的方向沿Q1、Q2的连线的垂直平分线向外
1．关于点电荷，下列说法正确的是（ ）A．当带电体的大小在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以看作点电荷B．体积很大的带电体都不可看作点电荷C．只有正方形带电体才可以看作点电荷D．质量很小的带电体都可以看作点电荷
【答案】A【详解】带电体是否可以看成点电荷，与带电体的体积、形状、质量无关，当带电体的大小在研究的问题中可以忽略不计时，带电体可以看作点电荷。故选A。
2．关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是（　　）A．点电荷的电荷量一定很小B．电荷量很小的电荷就是元电荷C．物体所带的电荷量是可以任意的D．带电物体能不能看作点电荷取决于其形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略
【答案】D【详解】AD．带电物体能不能看作点电荷取决于其形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略，与电荷量的大小无关，A错误，D正确；B．元电荷的电荷量等于电子或质子所带的电荷量，B错误；C．物体所带的电荷量是元电荷的整数倍，C错误。故选D。
3．一个带正电的球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上的P1处。当小球N静止时，丝线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。在将悬点由P1处缓慢移到P2处的过程中，观察到夹角θ增大。由此可知（ ）A．小球N带负电B．悬点由P1处缓慢移到P2处的过程中，小球N受到的静电力增大C．M与N间的静电力大小与它们间的距离的平方成正比D．M与N间的静电力大小与它们的电荷量乘积成正比
【答案】BD【详解】A．小球N与M相互排斥，M、N带同种电荷，M带正电，N也带正电，故A错误；B．悬点由P1处缓慢移到P2处的过程中，根据库仑定律可知 ，小球N受到的静电力增大，故B正确；CD．根据库仑定律公式可知， ，M与N间的电场力大小与间距的平方成反比，与电荷量的乘积成正比，故C错误，D正确。故选BD。
4．图为探究库仑力的装置，将两块金属圆片A、B分别固定在绝缘支架上，下支架固定在高精度电子秤的托盘上，上支架贴上距离标尺，穿过固定支架的小孔放置。现将电子秤示数清零（“去皮”）后，给A、B带上同种电荷。下列说法错误的是（　　）A．A对B的库仑力与B对A的库仑力一定大小相等B．A、B所带电荷量必须相等C．电子秤的示数会随着A、B的靠近而变大D．用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触 后移开，电子秤的示数将减半
【答案】B【详解】A．A对B的库仑力与B对A的库仑力是一对相互作用力，一定大小相等，A说法正确，不符合题意；B．库仑力是电荷间的相互作用力，库仑力与电荷所带电荷量的多少有关，与电荷间的距离有关，在探究库仑力的规律时，A、B所带电荷量不一定相等，B说法错误，符合题题，故选B；C．两点电荷间的库仑力与它们间的距离的二次方成反比，因此电子秤的示数会随着A、B的靠近而变大，C说法正确，不符合题意；D．用与A相同且不带电的金属圆片C与A接触后移开，则C与A分别所带电荷量是原A所带电荷量的一半，因A、B间的库仑力与它们所带电荷量的乘积成正比，所以电子秤的示数将减半，D说法正确，不符合题意；故选B。
5．两个相同的金属小球，带电荷量分别为-Q和+3Q，相距为d（d远大于小球半径）时，它们之间的库仑力大小为F。现让两小球接触后再放到距离为d的位置，则它们之间的库仑力大小将变为（　　）
【答案】B【详解】开始时两电荷间的库仑力为接触后两小球各带电量为Q，则库仑力故选B。
6．如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电量分别为-q1和+q2，若小球P能保持静止，则（　　）A．P一定带正电，q1＝q2 B．P一定带负电，q1＝q2C．P可能带正电，q1＞q2 D．P可能带负电，q1＜q2
【答案】C【详解】根据题意可知，若小球P能保持静止，则小球M、N对P的作用力等大反向，由同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥可知，由于小球M、N带异种电荷，无论P带何种电荷，小球M、N对P的作用力方向都相反，设小球P的带电量为q，由库仑定律可得
7．如图所示，两个带电小球A、B分别用细丝线悬吊在同一点O，静止后两小球在同一水平线上，丝线与竖直方向的夹角分别为α、β（α>β），关于两小球的质量m1、m2和带电荷量q1、q2，下列说法正确的是（　　）A．一定有m1