2014高考物理总复习教案44：电荷守恒定律库仑定律(精)

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1、七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载考点内容要求说明考纲解读电荷；电荷守恒定律；点电荷I1多个电荷库仑力的平衡 和场强叠加问题.2.利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势咼 低、电场力变化、电场力做功和 电势能的变化等.3带电体在匀强电场中的平衡 问题及其他变速运动的动力学问题.4对平行板电容器电容决定因 素的理解，解决两类有关动态变化的问题.5分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题.6 .示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用库仑定律I静电场；电场线I电场强度；点电荷的场强n电场强度的 计算最多考 虑两个电

2、场 的叠加电势能；电势；等势面I电势差n匀强电场中电势差与电场强度的关系I带电粒子在匀强电场中的运动（示波管）n只限于带电 粒子进入电 场时速度平 行或垂直于 场强的情况电容；电容器I电荷守恒定律库仑定律考纲解读 1.了解静电现象的有关解释， 能利用电荷守恒定律进行相关判断 2 会解决库仑力 参与的平衡及动力学问题.七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载基础知识题组1.对接触带电和电荷守恒定律的理解 用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a 接触另一不带电玻璃棒 b,使之接触起电，以下说法正确的是（）A .在此接触起电过程中，玻璃棒a 上

3、的正电荷向玻璃棒 b 上转移B .在此接触起电过程中，玻璃棒b 上的电子向玻璃棒 a 上转移C.在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变D .此接触起电过程并不一定遵循电荷守恒定律答案 BC解析 带正电的玻璃棒 a 与不带电的另一玻璃棒 b 接触时，由于电荷间的相互作用，使b 棒中的电子向 a 棒转移，此时 b 棒失去电子而带正电，a 棒得到电子与原有的部分正电 荷中和，因而 a 棒上所带的电荷量减少， 但 a、b 两棒所带电荷的代数和不变，遵循电荷 守恒定律.2.对感应起电过程的理解如图 1 所示，A、B 为相互接触的用绝缘 支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属 箔片，

4、C 是带正电的小球，下列说法正确的是（）A 把 C 移近导体 A 时，A、B 上的金属箔片都张开B 把 C 移近导体 A,先把 A、B 分开，然后移去 C, A、B 上的金属箔片仍张开C 先把 C 移走，再把 A、B 分开，A、B 上的金属箔片仍张开D 先把 A B 分开，再把 C 移走，然后重新让 A、B 接触，A 上的金属箔片张开，而 B 上的金属箔片闭合答案 AB解析 虽然 A、B 起初都不带电，但带正电的导体 C 对 A、B 内的电荷有力的作用， 使 A、B 中的自由电子向左移动，从而使 A 端积累了负电荷，B 端积累了正电荷，其下部贴有 的金属箔片因为接触带电，也分别带上了与 A、B

5、 同种的电荷.由于同种电荷间的斥力， 所以金属箔片都张开，A 正确.C 只要一直在 A、B 附近，先把 A、B 分开，A、B 将带等量异种的感应电荷，此时即使 再移走 C,因 A、B 已经绝缘，所带电荷量也不会变，故金属箔片仍张开，B 正确.但如果先移走 C, A、B 上的感应电荷会马上中和， 不再带电，所以金属箔片都不会张开, C 错.题组扣点深度思考礙戳带点深入理解概命规律七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载先把 A、B 分开，再移走 C, A、B 仍然带电，但重新让 A、B 接触后，A、B 上的感应电荷完全中和，金属箔

6、片都不会张开，D 错.qiq23.对库仑定律适用条件的理解关于库仑定律的公式 F = kr，下列说法正确的是()就不适用了答案 AD静电力 FT0； rT0 时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了.4.电荷守恒定律和库仑定律的应用 如图 2 所示，半径相同的两个金属 .小球 A、B 带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为F.今用第三个半径相同的不带电的金属小球C 先后与 A、B 两个球接触后移开，这时， A、B 两个球之间的相互作用力大小是A .当真空中的两个点电荷间的距离rTB时，它们之间的静电力FT0B 当真空中的两个电荷间的距离rT0 时，它们之间

7、的静电力FTBC 当真空中的两个电荷之间的距离rTH时，库仑定律的公式就不适用了D 当真空中的两个电荷之间的距离rT0 时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式解析 rTB时，电荷可以看做点电荷,库仑定律的公式适用，由公式可知，它们之间的七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载1A.8F1B.4F3C.8F3D.4F答案 A解析 由于 A、B 间有吸引力，故 A、B 带异种电荷.设 A、B 带的电荷量分别为Q、Q,则两球之间的相互吸引力即为静电力：F = kr2.当 C 球与 A 球接触后,A、C 两球的Q电荷量都为：q1=2当

8、 C 球再与 B 球接触后，B、C 两球的电荷量都为:QQ-2Q q2=2=4.所以此时 A、B 两球之间的相互作用力的大小为QQk24Q Fr2=k8r2=8，故A正确.考点梳理、电荷及电荷守恒定律191.元电荷：最小的电荷量，其值为e= 1.60 x10 _C .其他带电体的电荷量皆为元电荷的整数倍.2电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另二个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分：在转移过程中，电荷的总量保持不_七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载(2) 起电方式：摩擦起电、接触起

9、电、感应起电.(3) 带电实质：物体带电的实质是得失电子.思考：当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷量如何分配？答案 同种电荷的电荷量平均分配，异种电荷的先中和后平分.二、点电荷及库仑定律1. 点电荷(1)是一种理想化的物理模型；当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷.2. 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用力的方向在它们的连线上(2) 公式：F =，其中比例系数 k 叫做静电力常量，k= 9.0X109N m2/C2(3) 适用条件：真空中；点电荷.规律方法题组5.

10、库仑力作用下的共线、平衡问题 两个可自由移动的点电荷分别放在A、B 两处，如图 3 所示.A 处电荷带正电荷量 Q1, B 处电荷带负电荷 量 Q2,且 Q2= 4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3，放在 AB 直图 3线上，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 B 之间D . Q3为正电荷，且放于 B 右方答案 A解析 因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用，且已知Q1和 Q2是异种电荷，对 Q3的作用力一为引力，一为斥力，所以Q3要平衡就不能放在 A、B 之间.根据库仑定律知，由

11、于 B 处的电荷 Q2电荷量较大，Q3应放在离 Q2较远而离 Q1较近的地方才有 可能处于平衡，故应放在Q1的左侧.要使 Q1和 Q2也处于平衡状态，Q3必须带负电，故应选 A.6.应用力学方法解决含库仑力的平衡问题两个质量分别是m1、m2的小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带叫七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载同种电荷，且电荷量分别为 q1、q2时，两丝线张开一定：；七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载的角度 如 如如图 4 所示，此时两个小球处于

12、同一水平面上，则下列说法正确的是（）图 4A .若 mim2，贝 U(2B .若 mi= m2,贝 V (=(C.若 mi (D .若 qi= q2,贝 U (=( 答案 BC由共点力平衡得FTSin ( = F库FTCOS01=m1gF库F库由得 tan01= m1g，同理 tan（= m2g，因为不论q1、q2大小如何，两带电小球所受库仑F库fn力属于作用力与反作用力，永远相等，故从 tan0=鬲知，m 大，则 tan0小，0亦小0F电，所以 N N+ F,故选 D.3. （2011 海南 3）三个相同的金属小球 1、2、3 分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径.球 1 的带

13、电荷量为 q,球 2 的带电荷量为 nq,球 3 不带电且离球 1 和球高考模拟提能训练走近离痔 栓测课堂就黒 提升解題能力图 112.后，在球b 上升过程中地面受到的压力图 12A .小于N B.等于 NC.等于N+ F D .大于 N + F七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载2 很远，此时球 1、2 之间作用力的大小为 F.现使球 3 先与球 2 接触，再与球 1 接触，然 后将球 3移至远处，此时 1、2 之间作用力的大小仍为 F，方向不变.由此可知（）A . n = 3B. n = 4C. n = 5D. n =

14、6答案 D2解析 根据库仑定律，球 3 未与球 1、球 2 接触前，球 1、2 间的库仑力 F =岸，三个金属小球相同，接触后电荷量均分，球3 与球 2 接触后，球 2 和球 3 的带电荷量 q2= q3nqnqq+ 2n+ 2q=T，球 3 再与球 1 接触后，球 1 的带电荷量 q1=厂，此时 1、2 间的作用nqn+2q2 力 F，= k确.模拟题组答案轻绳的张力大小等于两个带电小球之间的库仑力，由库仑定律知,确.14 甲所示，直线上固定两个正点电荷A 与 B，其中 B 带+ Q 的电荷量，C、D 两点将 AB 连线三等分.现使一个带负电的粒子从C 点开始以某一速度向右运动，不计粒子电荷

15、的带电荷量为图 14，解得 n = 6故 D 正4 .如图 13 所示，连接，静止在光滑的绝缘水平面上.两个电荷量均为+q 的小球用长为两个小球的半径l 的轻质绝缘细绳777777777777777777777777?r? l, k 表示图 13静电力常量.贝 y 轻绳的张力大小为B 单C. l解析5.如图的重力，并且已知该负电荷在 CD 间运动的速度v 与时间 t 的关系如图乙所示，贝 UA 点B.+ 2QC.+ 3QD. + 4Q，由题意知 F4r2-=k乙七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载答案 D解析 根据 v -1

16、 图象可知，该负电荷在CD 间运动的速度逐渐减小，到 D 点时速度减为七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载qQAqQ零，加速度为零，合外力也为零，根据库仑定律及平衡条件有灯A2= klBD，代入数据,可得QA=+4Q,选项 D 正确.练出高分?题组 1 物体带电的实质和电荷守恒定律的应用1关于电现象，下列说法中正确的是（）A 感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B .带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C.摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个

17、物体总是同时带等量异种电荷D .当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷消失时，必然有等量异种电荷同时消失答案 ABD解析 感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，但相互摩擦的两个物体总是带等量异种电荷，故由电荷守恒定律可知 D 正确；中性物体得到多余电子带负电，失去电子带正电，B 正2.如图 1 所示，左边是一个原来不带电的导体，右边C 是后来靠近的* 带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为 A、B 两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是（）图 1A .沿虚线 d 切开，A 带负

18、电，B 带正电，且QAQBB .只有沿虚线 b 切开，才有 A 带正电，B 带负电，且QA=QBC.沿虚线 a 切开，A 带正电，B 带负电，且QAQBD .沿任意一条虚线切开，都有 A 带正电，B 带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关 答案 D解析 导体原来不带电， 只是在 C 所带正电荷的作用下， 导体中的自由电子向 B 部分移动，使 B 部分多了电子而带负电， A 部分少了电子而带正电.根据电荷守恒定律可知,A 部分转移的电子数目和 B 部分多出的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，A 正确，C 错误;七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试

19、卷、课件、教案等教学资源免费下载两部分的电荷量总是相等的，不过从不同位置切开时，QA、QB的值是变化的，故只有 D七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载正确.3两个相同的金属小球所带电荷量不同，小球间相距一定距离时有相互作用的库仑力女口果将它们相互接触一下，再放到原来的位置，则两金属小球之间库仑力的变化情况是( )A 如果相互接触前库仑力是引力，则相互接触后库仑力仍是引力B 如果相互接触前库仑力是引力，则相互接触后库仑力是斥力C.如果相互接触前库仑力是斥力，则相互接触后库仑力一定增大D 如果相互接触前库仑力是斥力，则相互接触后

20、库仑力一定减小答案 BC解析 因两小球所带电荷量不同， 如果相互接触前库仑力是引力，则两小球带异种电荷，相互接触后将变成同种等量电荷，库仑力是斥力，选项A 错误，B 正确；如果相互接触前库仑力是斥力，则两小球带同种电荷，相互接触后，电荷重新等量分配，两小球所带电荷量的乘积最大，则相互接触后库仑力一定增大，选项C 正确，D 错误.?题组 2 库仑定律的理解和应用4用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素如图O 是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的Pi、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度若物体

21、 0 的电荷量用 Q 表示，小球的电荷量用 q 表示，物体与小球间距离用体和小球之间的作用力大小用F 表示则以下对该实验现象的判断正确的是增大 d, F 将变小，则0变小，说明 F 与 d 有关，但不能确定成反比关系，选项B显示出来.d 表示，物A 保持Q、q 不变，增大d，则B变大，说F 与 d 有关B 保持Q、q 不变，减小d,则B变大， 说明 F 与 d 成反比C 保持Q、d 不变，减小q,则B变小， 说明 F 与 q 有关D 保持q、d 不变，减小Q,则B变小，说F 与 Q 成正比答案解析本题考查库仑定律根据库仑定律和平衡条件可知=mgtan 0,保持 Q、q不变,图 2A、B 错误；

22、保持 Q、d 不变，减小 q,则0变小，说明 F 与 q 有关，选项 C 正确；保持七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载7.真空中有甲、乙两个相同的金属小球（均可视为点F.若甲的电荷量是乙电荷量的3 倍,现将甲和乙接触后置于相距为2r 的位置，则间的静电力变为FA.34B.3FC 12F_FD.12答案 AD解析若甲、乙两球带同种电荷，设Q甲=3q, Q乙=q，则接触前 F = k2;接触后，它们的电荷量均分，都是 2q，则 F4q2F=k2r2= 3 若甲、乙两球带异种电荷，接触后它们5如图 3 所示，两个带电球，大球的电

23、荷量大于小球的电荷量，可以肯定（）A .两球都带正电B 两球都带负电C 大球受到的静电力大于小球受到的静电力图 3D .两球受到的静电力大小相等答案 D解析 由题图可知，两带电球相互排斥，则说明两球一定带有同种电荷，但不能确定是正电荷，还是负电荷，故 A、B 错；两带电球间的静电力具有一般力的共性，符合牛顿第三定律，故 C 错，D 对.6如图 4 所示，可视为点电荷的小球 A、B 分别带负电和正电，B 球固定，其正下方的 A 球静止在绝缘斜面上，则 A 球受力 个数可能为（）A 可能受到 2 个力作用B 可能受到 3 个力作用C 可能受到 4 个力作用D 可能受到 5 个力作用答案 AC只受重

24、力和库仑引力两个力作用而平衡；如果受摩擦力，则一定受弹力，所以此时A 受4 个力作用而平衡，A、C 正确.解析 以 A 为研究对象，根据其受力平衡可得,如果没有摩擦，则 A 对斜面一定无弹力,七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载卄q2F的电荷量都是 q,贝 U F = k（2r $= 12, A、D 正确.&如图 5 所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为+Q,半径为 R,放在绝缘水平桌面上.圆心为 0 点，过 0 点作一竖直线，在此线上取一点A，使 A 到 O 点的距离为 R,在 A 点放一检验电荷+ q，则+ q 在 A

25、点 所受的电场力为（ ）kQq/2kQqA.*，方向向上B.奇，方向向上kQqC.4R2，方向水平向左D .不能确定七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载答案 B解析 先把带电圆环分成若干个小部分，每一小部分可视为点电荷，各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消，竖直向上方向上的电场力大小为?题组 3 库仑力作用下的平衡问题9.如图 6 所示，A、B 是带有等量的同种电荷的两小球，它们的质量 都是 m,它们的悬线长度都是 L,悬线上端都固定在同一点 O ,B 球悬线竖直且被固定， A 球在力的作用下，在偏离 B 球 s

26、的地 方静止平衡，此时 A 受到绳的拉力为FT；现保持其他条件不变，sA 球在距离 B 为 2 处静止平衡，则 A 受到绳的拉力为（一水平面.若 B 对 A 及 A 对 B 的库仑力分别为FA、FB，则下列判断正确的是()图 10A.FAFBB.OC 细线的拉力FTC=(mA+ mB)gmAC.AC 细线对 A 的拉力FTA=TgD .同时烧断 AC、BC 细线后，A、B 在竖直方向的加速度相同答案 BD用改变 A 球质量的方法，使A .FTB.2FTC.4FTD.8FT答案 D解析 对 A 球受力分析如图所示，由图知F斥和FT的合力 F 与 mg等大反向，由几何知识知，F、FT、F斥组成的力

27、的矢量三角形与几何厶 OAB 相似，所以s Ls _QAQB=FT，当A B 间距变为2 时， 有QAQBks2ksL=FT，解以上两式得FT=8FT，故选 D.O10. A、B 两带电小球，质量分别为mA、mB，电荷量分别为 qA、qB，殳用绝缘不可伸长的细线如图7 悬挂，静止时 A、B 两球处于同图 65mg七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载解析 A 与 B 之间的库仑力是作用力与反作用力的关系，选项 A 错误；以 A、B 为整体作为研究对象，竖直方向的合力为零，即 OC 细线的拉力FTC=(mA+ mB)g，选项 B

28、 正mAg2 寸 3mAg确；以 A 为研究对象，AC 细线对 A 的拉力FTA=Cos30 -厂，选项 C 错误；同时 烧断 AC、BC 细线后，A、B 在竖直方向的加速度均为 g,选项 D 正确.七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载11 在竖直平面内固定一半径为R 的金属细圆环，质量为 m 的金属小球(视为质点)通过长为 L 的绝缘细线悬挂在圆环的最高点. 当圆环、小球都带有相同的电荷量Q(未知)时，发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，如图8 所示.已知静电力常量为 k.则下列说法中正确的是()D .线对小球的

29、拉力 F =L2R答案 A解析 以小球为研究对象，进行受力分析，小球受到三个力的作用：细线的拉力F、库仑斥力 F、重力 G 作用，且处于平衡状态，设细线与水平方向的夹角为0,则 Fsin02RmgLQ=mg, sin0=L,解得 F =R, C、D 错误；水平方向上 Feos0=kcos0,解得 Q =2mvB解得VB=2gR.(2)小球到达 B 点时，受到重力 mg、库仑力 F 和支持力FN，由圆周运动和牛顿第二定律得?题组 4 在库仑力作用下的动力学问题12.如图 9 所示，正电荷 qi固定于半径为 R 的半圆光滑轨道的 圆心处，将另一带正电、电荷量为q2、质量为 m 的小球,从轨道的 A

30、 处无初速度释放，求：(1)小球运动到 B 点时的速度大小;小球在 B 点时对轨道的压力._q1q2答案 (1) ,2gR (2)3mg + 皆，方向竖直向下解析 带电小球 q2在半圆光滑轨道上运动时,库仑力不做功，故机械能守恒，则 mgRC.线对小球的拉力F =LB 错误.图 9七彩教育网 免费提供 Word 版教学资源七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载2qiq2VBFN mg kR2=mRqiq2解得FN=3mg +根据牛顿第三定律，小球在B点时对轨道的压力为FN方向竖直向下.13如图 10 所示，质量为 m 的小球 A 放在绝缘斜面上，斜面的倾角为a小球 A

31、 带正电，电荷量为 q.在斜面上 B 点处固定一个电荷量为 Q 的正电荷，将小球 A 由距 B 点竖直高度为 H 处无初速度释放.小球 A 下滑过程中电荷量不变.不计A 与斜面间的摩擦，整个装置处在真空中.已知静电力常量 k 和重力加速度 g.(1)A 球刚释放时的加速度是多大？当 A 球的动能最大时，求此时 A 球与 B 点的距离.kQqsina/ kQq答案(1)gsinamH(2); mgsina解析(1)根据牛顿第二定律 mgsinaF = makQqsin2a联立以上各式解得 a= gsinamH2.当 A 球受到合力为零、加速度为零时，速度最大，动能最大.设此时kQq/ kQq的距离为 R,则 mgsina=R，解得根据库仑定律:图 10A 球与 B 点间=FN=3mg +