第一章 静电场
【课 题】§1.1 电荷及其守恒定律、库仑定律
【学习目标】
1、理解点电荷、元电荷的概念
2、掌握库仑定律及其适用范围和简单应用
【知识要点】
1．物质的电结构：构成物质的原子本身包括： 的质子和 的中子构成 ，核外有带 的电子，整个原子对外表现为 ．
2．元电荷：最小的电荷量，其值为e＝ ．其他带电体的电荷量皆为元电荷的 ．
3．电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分 到另一部分；在转移过程中，电荷的总量 ．
(2)起电方式： 、 、感应起电．
(3)带电实质：物体带电的实质是 ．
4．点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的 和 对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．
5．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 ，与它们的距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的 上．
(2)公式：F＝k，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109 N·m2/C2.
(3)适用条件：① ；② ．
6．三个自由点电荷的平衡问题
(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反．
(2)规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；
“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．
【典型例题】
【例题1】使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是 ( )
【例题2】(2009·江苏高考)两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为 ( )
A. F B. F C. F D．12F
【例题3】(2009·浙江理综)如图4所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧的长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为 ( )
A．l＋ B．l－
C．l－ D．l－
【例题4】如图5所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一带电荷量为＋Q的点电荷．质量为m、带电荷量为＋q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？
【反馈训练】
1. 一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能很好，管内部有两个完全一样的弹性金属小球A和B(如图7)，分别带电荷量＋9Q和－Q.两球从图中位置由静止释放，问两球再次经过图中位置时，A球的瞬时加速度为释放时的几倍？
2. 如图5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，问：C应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？
【能力训练】
1（2012江苏卷）．真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r则A、B两点的电场强度大小之比为
A．3：1 B．1：3
C．9：1 D．1：9
2（2012上海卷）．A、B、C三点在同一直线上，AB:BC＝1:2，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）－F/2 （B）F/2
（C）－F （D）F
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相等的电荷量
C．元电荷就是质子
D．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
4．下面关于点电荷的说法正确的是( )
A．只有体积很小的带电体才可看做点电荷
B．只有做平动的带电体才可看做点电荷
C．只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷
D．点电荷所带电荷量可多可少
5．关于库仑定律，下列说法正确的是( )
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体
B．根据F＝k，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大
C．若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力
D．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律
6．下面各图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( )
7．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10 C，下列判断正确的有( )
A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B．摩擦的过程中电子从M转移到N
C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C
D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子
8.两个半径为R的带电导体球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为( )
A．F＝k B．F>k
C．F A．一直做减速运动，且加速度逐渐变小 B．做先减速后加速的运动 C．一直做加速运动，且加速度逐渐变小 D．做先加速后减速的运动 10.如图11所示，三个小球a、b、c分别用三根绝缘细线悬挂在同一点O，细线的长度关系为Oa＝Ob B．a、b、c三球所带电荷量一定相等 C．细线Oa、Ob所受拉力大小相等 D．a、b、c三球所受静电力大小一定相等 11.如图12所示，A、B是系在绝缘细线两端，带有等量同种电荷的小球，其中mA＝0.1 kg，细线总长为20 cm.现将绝缘细线绕过固定于O点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA的线长等于OB的线长，A球依靠在光滑绝缘竖直墙上，B球悬线OB偏离竖直方向60°，求B球的质量和墙所受A球的压力．(g取10 m/s2) 12.如图13所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m，电荷量均为＋Q的物体A和B(A、B均可视为质点)，它们之间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为μ.求： (1)A受到的静摩擦力； (2)如果将A的电荷量增至＋4Q，则两物体将开始运动．当它们的加速度第一次为零时，A、B同时运动了多远的距离？下载本文
