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1、(通用版)2022年高考物理一輪復習 第七章 第39課時 電荷守恒定律和庫侖定律(雙基落實課)講義(含解析)
考 綱 要 求
考 情 分 析
物質的電結構、電荷守恒
Ⅰ
電勢能、電勢
Ⅰ
1.命題規(guī)律
從近幾年高考試題來看,高考對該部分內容常從兩角度命題,以選擇題的形式考查靜電場的基本性質,以計算題的形式考查靜電場知識與動力學、能量、曲線運動等知識的綜合應用。
2.考查熱點
(1)電場的基本概念和性質。
(2)牛頓運動定律、動能定理及功能關系在靜電場中的應用。
(3)帶電粒子在電場中的加速、偏轉等問題?!?
靜電現(xiàn)象的解釋
Ⅰ
電勢差
Ⅱ
點電荷
Ⅰ
2、勻強電場中電勢差與電場強度的關系
Ⅱ
庫侖定律
Ⅱ
帶電粒子在勻強電場中的運動
Ⅱ
靜電場
Ⅰ
示波管
Ⅰ
電場強度、點電荷的場強
Ⅱ
常見電容器
Ⅰ
電場線
Ⅰ
電容器的電壓、電荷量和電容的關系
Ⅰ
(1)三種起電方式:摩擦起電、接觸起電、感應起電。
(2)兩種電荷:自然界中只存在兩種電荷——正電荷和負電荷。同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
2.對元電荷的理解
(1)元電荷是自然界中最小的電荷量,用e表示,通常取e=1.6×10-19 C,任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍。
(2)元電荷等于電子所帶的電荷量,也等于質子所帶的電荷量,但元電荷
3、沒有正負之分。
(3)元電荷不是點電荷,電子、質子等微粒也不是元電荷。
3.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移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量保持不變。
4.電荷均分原理
(1)適用于完全相同的導體球。
(2)兩導體球接觸一下再分開,如果兩導體球帶同種電荷,總電荷量直接平分;如果兩導體球帶異種電荷,則先中和再平分。
[小題練通]
1.(魯科教材原題)下列現(xiàn)象中,不屬于摩擦起電的有( )
A.將被毛皮摩擦過的塑料棒靠近碎紙屑,紙屑被吸起
B.在干燥的天氣中脫毛線衣時,會聽到輕微的噼啪聲
C.用干燥的毛刷
4、刷毛料衣服時,毛刷上吸附有許多細微的臟物
D.把鋼針沿著磁鐵摩擦幾次,鋼針就能吸引鐵屑
解析:選D A、B、C三個選項為摩擦起電,D選項為磁化現(xiàn)象,故D正確。
2.(多選)把兩個相同的金屬小球接觸一下再分開一小段距離,發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥,則這兩個金屬小球原來的帶電情況可能是( )
A.兩球原來帶有等量異種電荷
B.兩球原來帶有同種電荷
C.兩球原來帶有不等量異種電荷
D.兩球中原來只有一個帶電
解析:選BCD 接觸后再分開,兩球相互排斥,說明分開后兩球帶同種電荷,兩球原來可能帶同種電荷、不等量的異種電荷或只有一個帶電,故B、C、D正確。
3.(魯科教材原題)將一物體跟一帶
5、正電的驗電器的金屬球接觸時,驗電器的金屬箔先合攏然后又張開,從這一現(xiàn)象可知,接觸金屬球以前,物體( )
A.帶正電荷 B.帶負電荷
C.不帶電荷 D.都有可能
解析:選B 驗電器的金屬箔先合攏后張開,說明接觸驗電器金屬球的物體和驗電器金屬球所帶電荷的種類不同,即物體帶負電荷。金屬箔先合攏是因為正電荷與負電荷先中和;后又張開是因為物體上剩余的負電荷有一部分傳導給了驗電器,驗電器的金屬箔因帶同種電荷而張開,故B正確。
[融會貫通]
物體帶電現(xiàn)象都是電子轉移造成的,解答此類問題一定要依據(jù)電荷守恒定律,既不能憑空創(chuàng)生電荷,也不能任意消滅電荷。
點點通(二) 庫侖定律
6、1.庫侖定律的內容和公式
(1)內容: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,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
(2)公式:F=k。式中k=9.0×109 N·m2/C2,稱為靜電力常量。
2.庫侖定律的適用條件
(1)適用條件:真空中靜止的點電荷。
(2)帶電體看成點電荷的條件:帶電體自身的大小比它們之間的距離小得多。即使是兩個比較大的帶電體,只要它們之間的距離足夠大,也可以視為點電荷。
[小題練通]
1.(教科教材原題)真空中有兩點電荷Q1、Q2相距r,若將Q2的電荷量增加為原來的3倍,并將兩點電荷間的距離減為原來的一半,則
7、在前后兩種情況下,兩電荷之間的作用力之比為( )
A.1∶16 B.1∶12
C.12∶1 D.6∶1
解析:選B 根據(jù)庫侖定律,F(xiàn)1=k,F(xiàn)2=k,解得F1∶F2=1∶12,B正確。
2.(滬科教材原題)有兩個半徑為r的金屬球如圖放置,兩球表面間距離為r。今使兩球帶上等量的異種電荷Q,兩球間庫侖力的大小為F,那么( )
A.F=k B.F>k
C.Fk,B正確。
3.(教科教材原題)如圖所示,兩條不等長的細線一端拴在同一點,另一端分別拴兩個帶同種電
8、荷的小球,電荷量分別是q1、q2,質量分別為m1、m2,當兩小球處于同一水平面時恰好靜止,且α>β,則造成α、β不相等的原因是( )
A.m1m2
C.q1q2
解析:選A 庫侖力作用符合牛頓第三定律,即兩小球所帶電荷量不相等時,相互作用的庫侖力大小相等,因此α>β不是電荷量不相等造成的。根據(jù)受力平衡條件及α>β,可得m1
9、先保持兩球電荷量不變,使A球從遠處逐漸向B球靠近,觀察到兩球距離越小,B球懸線的偏角越大;再保持兩球距離不變,改變小球所帶的電荷量,觀察到電荷量越大,B球懸線的偏角越大。
實驗表明:兩電荷之間的相互作用力,隨距離的________而增大,隨電荷量的________而增大。
此同學在探究中應用的科學方法是____________(選填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”)。
解析:對B球進行受力分析,受重力、庫侖力和懸線的拉力,懸線與豎直方向間的夾角增大時,說明庫侖力增大。電荷量不變時,兩球距離減小,懸線偏角增大,庫侖力增大;距離不變時,電荷量增大,懸線偏角增大,庫侖力增大。
10、在探究中應用的科學方法是控制變量法。
答案:減小 增大 控制變量法
[融會貫通]
(1)電荷量和電荷之間的距離都是決定庫侖力大小的因素。
(2)均勻帶電的絕緣球可以視為點電荷,而距離較近的帶電金屬球不能視為點電荷,因為金屬球相互靠近時表面所帶電荷要重新分布。
(3)庫侖力和其他力一樣,也符合牛頓第三定律,也可以和其他力達到平衡。
1.三個點電荷的平衡問題
(1)平衡條件:每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處于另外兩個點電荷產生的合電場強度為零的位置。
(2)平衡規(guī)律
2.庫侖力和其他力的平衡問題
庫侖力作用下的平衡問題,可以是只有庫侖力,也可以結合
11、其他力,但其本質都是平衡問題。解題的關鍵是進行受力分析并列出平衡方程。
3.“三步”處理庫侖力作用下的平衡問題
庫侖力作用下電荷的平衡問題與力學中物體的平衡問題處理方式相同,也就是將力進行合成與分解。
[課堂綜合訓練]
1. (2018·全國卷Ⅰ)如圖,三個固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設小球a、b所帶電荷量的比值的絕對值為k,則( )
A.a、b的電荷同號,k=
B.a、b的電荷異號,k=
C.a、b的電荷同號,k=
D.a、b的電荷異號,k=
解析:選D
12、由于小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線,根據(jù)受力分析知,a、b的電荷異號,根據(jù)庫侖定律,a對c的庫侖力為Fa=k0,b對c的庫侖力為Fb=k0,設合力向左,如圖所示,根據(jù)相似三角形,得=,解得k===,D正確。
2.(多選)如圖所示,a、b、c三球分別用三根絕緣細線懸掛在同一點O,細線的長度關系為Oa=Ob
13、
解析:選BC 由于細線Oc沿豎直方向,而c所受重力及細線拉力均沿豎直方向,所以a對c的庫侖力與b對c的庫侖力關于Oc對稱,即qa=qb,B正確;對a、b整體受力分析可得:因為a、b連線水平,則ma=mb,但與c的質量關系不能確定,A錯誤;因c對a、b的庫侖力關于Oc對稱,由受力分析知,細線Oa、Ob所受拉力大小相等,C正確;c所帶電荷量與a、b所帶電荷量不一定相等,所以a、b、c所受庫侖力大小不一定相等,D錯誤。
3.如圖所示,光滑絕緣平面上固定一金屬小球A,用原長為l0的絕緣彈簧將小球A與另一金屬小球B連接,兩球大小不計,讓它們帶上等量同種電荷,彈簧伸長量為x1,若兩球電荷量各漏掉一半
14、,彈簧伸長量變?yōu)閤2,則有( )
A.x2=x1 B.x2=x1
C.x2>x1 D.x2