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1、
第1章 電荷的相互作用
[鞏固層知識整合]
[體系構(gòu)建]
[核心速填]
1.電荷
(1)三種起電方式:摩擦起電,接觸起電,感應(yīng)起電.
(2)兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷——正電荷和負(fù)電荷.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.
(3)元電荷:電荷的多少叫作電荷量,通常把e=1.610-19 C的電荷量叫作元電荷.
2.電荷守恒定律
電荷既不會創(chuàng)生,也不會消滅,它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持不變.
3.庫侖定律
(1)內(nèi)容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們
2、的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.
(2)表達式:F=k.
(3)適用條件:真空中靜止的點電荷.
[提升層能力強化]
電荷守恒定律和庫侖定律
1.電荷守恒定律是自然界重要的基本規(guī)律之一,它也可以表述為:一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷量的代數(shù)和總是保持不變.
2.庫侖定律適用于真空中兩個靜止的點電荷,電荷間的相互作用力稱為靜電力或庫侖力,空間中有多個電荷時,某電荷受的靜電力是其他所有電荷單獨對其作用的靜電力的矢量和.
3.電荷守恒定律與庫侖定律相結(jié)合的命題方式在高考中時有出現(xiàn),是高考熱點之一.
(多選)兩個半徑相同的金屬小球,帶電荷量之比1∶7,相距
3、r,兩者相互接觸后,再放回原來的位置,則相互作用力可能是原來的( )
A. B.
C. D.
CD [設(shè)兩金屬小球所帶電荷量分別為q和7q,當(dāng)兩相同金屬小球帶同種電荷時,兩者相互接觸后再放回原來的位置上,它們的電荷量變?yōu)?q,所以庫侖力是原來的.當(dāng)兩相同金屬小球帶異種電荷時,兩者相互接觸后再放回原來的位置上,它們的電荷量是先中和后平分,電量變?yōu)?q,所以庫侖力是原來的.故C、D正確,A、B錯誤.故選CD.]
解決本題的關(guān)鍵掌握庫侖定律的公式F=k,注意兩個金屬小球可能帶同種電荷,也可能帶異種電荷.
[針對訓(xùn)練]
1.(多選)兩個完全相同的小金屬球,它們的帶電荷量
4、之比為5∶1(皆可視為點電荷),它們在相距一定距離時相互作用力為F1,如果讓它們接觸后再放回各自原來的位置上,此時相互作用力變?yōu)镕2,則F1∶F2可能為( )
【導(dǎo)學(xué)號:69682033】
A.5∶2 B.5∶4
C.5∶6 D.5∶9
BD [它們在相距一定距離時相互作用力為F1=k;若兩電荷異性,接觸后再分開,兩球電量的絕對值為2q,此時兩球的庫侖力F2=k=F1,則F1∶F2為5∶4,若兩電荷同性,接觸后再分開,兩球電量的絕對值為3q,此時兩球的庫侖力F2=k=F1,則F1∶F2為5∶9,故B、D正確,A、C錯誤.]
2.有3個完全一樣的金屬小球A、B、C,A帶電荷量7Q,B
5、帶電荷量-Q,C球不帶電,今將A、B固定起來,然后讓C反復(fù)與A、B球接觸,最后移去C球,求A、B間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲?
【解析】 C與A、B反復(fù)接觸,最后A、B、C三球電荷量均分,
即qA′=qB′=qC′==2Q
A、B間的作用力F′=k=
原來A、B間作用力F=k=,所以=.
【答案】
三電荷平衡模型
1.建模背景:力的平衡是歷年來考試的重點和熱點,三個電荷在它們之間庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài),稱之為三電荷平衡模型.三電荷平衡模型題型是典型的力電結(jié)合的綜合題型.
2.模型特點
(1)三點共線:三個點電荷一定分布在一條直線上.
(2)兩同夾異:兩側(cè)的點電
6、荷電性相同,中間的點電荷的電性與兩側(cè)的相反.
(3)兩大夾?。禾幱谥虚g的點電荷的帶電量較?。?
(4)近小遠大:三個點電荷中電荷量較小的兩個點電荷距離較近.
如圖11所示,在一條直線上有兩個相距0.4 m的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電-9Q.現(xiàn)引入第三個點電荷C,恰好使三個點電荷處于平衡狀態(tài).問:C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電?應(yīng)放于何處?所帶電荷量為多少?
圖11
【解析】 根據(jù)平衡條件判斷,C應(yīng)帶負(fù)電,放在A的左邊且和AB在一條直線上.設(shè)C帶電荷量為q,與A點相距為x,則以A為研究對象,根據(jù)庫侖定律和平衡條件,得:
k=k,
以C為研究對象,則k=k,
解得:x=r=0.2 m
7、,q=-Q,
故C應(yīng)放在A的左邊0.2 m處,帶電荷量為-Q.
【答案】 C應(yīng)帶負(fù)電,放在A的左邊0.2 m處,帶電荷量為-Q.
三個自由點電荷平衡的規(guī)律可概括為:三點共線、兩同夾異、兩大夾小、近小遠大.
[針對訓(xùn)練]
3.兩個可自由移動的點電荷分別在A、B兩處,如圖12所示.A處電荷帶正電Q1,B處電荷帶負(fù)電Q2,且Q2=4Q1,另取一個可以自由移動的點電荷Q3,放在直線AB上,欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),則( )
【導(dǎo)學(xué)號:69682034】
圖12
A.Q3為負(fù)電荷,且放于A左方
B.Q3為負(fù)電荷,且放于B右方
C.Q3為正電荷,且放于A與B之間
D.Q
8、3為正電荷,且放于B右方
A [根據(jù)“兩同夾異”和“兩大夾小”的原則,Q3應(yīng)為負(fù)電荷,且放于A的左方,故選A.]
4.如圖13所示,在光滑、絕緣的水平面上,沿一直線依次排列三個帶電小球A、B、C(可視為質(zhì)點).若它們恰能處于平衡狀態(tài),那么這三個小球所帶的電荷量及電性的關(guān)系,下面的情況可能的是( )
圖13
A.-9、4、-36 B.4、9、36
C.-3、2、8 D.3、-2、6
A [對中間小球B,F(xiàn)AB=FCB,故由庫侖定律知QA和QB、QC和QB必須為異種電荷,B、C錯誤.以A球(C球也可以)為研究對象知FCA=FBA,如圖所示.
即k=k.由于rAC=rAB+r
9、BC>rAB,因此可知QB