2018-2019高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.2 庫(kù)侖定律課件 新人教版選修3-1.ppt
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1、2庫(kù)侖定律,一、探究影響電荷間相互作用力的因素:1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(1)小球帶電量一定時(shí),距離帶電物體越遠(yuǎn),絲線偏離豎直方向的角度_____。(2)小球處于同一位置時(shí),小球所帶的電荷量越大,絲線偏離豎直方向的角度_____。,越小,越大,2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而_____,隨著距離的增大而_____。3.猜想:帶電體之間的作用力與它們電荷量的乘積成_____,與它們之間距離的二次方成_____。,增大,減小,正比,反比,二、庫(kù)侖定律1.庫(kù)侖力:電荷間的___________,也叫作靜電力。2.點(diǎn)電荷:帶電體間的距離比自身的大小_______,以致帶電體的_____、____
2、_及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可忽略時(shí),可將帶電體看作_________,它是一種理想化的物理模型。,相互作用力,大得多,形狀,大小,帶電的點(diǎn),3.庫(kù)侖定律:(1)內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積_______,與它們的距離的二次方_______,作用力的方向在_____________。(2)表達(dá)式:F=_______,k叫作靜電力常量,k=______________。(3)適用條件:真空中的_______。,成正比,成反比,它們的連線上,點(diǎn)電荷,4.靜電力的疊加原理:(1)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力_____(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存
3、在而有所改變。(2)兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力,等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的_______。,不會(huì),矢量和,【思考辨析】(1)很小的帶電體就是點(diǎn)電荷。()(2)實(shí)際中不存在真正的點(diǎn)電荷。()(3)庫(kù)侖力是一種性質(zhì)力。()(4)庫(kù)侖力的大小與電性沒有關(guān)系。()(5)根據(jù)庫(kù)侖定律,只有兩點(diǎn)電荷電量相等時(shí),它們間的庫(kù)侖力才相等。(),,提示:(1)。點(diǎn)電荷是自身大小比它們之間的距離小得多的帶電體,很小的帶電體在距離很近時(shí)不能看成點(diǎn)電荷,(1)錯(cuò)誤。(2)√。點(diǎn)電荷是理想化模型,實(shí)際中并不存在,(2)正確。(3)√。庫(kù)侖力是按其本身的性質(zhì)定義的,是一種性質(zhì)力,(3)正確。,
4、,(4)√。電性影響庫(kù)侖力的方向(同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引),不影響庫(kù)侖力的大小,(4)正確。(5)。兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫(kù)侖力是一對(duì)相互作用力,不論它們的電荷量是否相等,它們之間的庫(kù)侖力大小一定相等,(5)錯(cuò)誤。,,【生活鏈接】小明同學(xué)用圖中的裝置探究影響電荷間相互作用力的因素。帶電小球A、B之間的距離越近,擺角θ越大,這說明它們之間的庫(kù)侖力越大,這與庫(kù)侖定律是一致的。小明同學(xué)根據(jù)庫(kù)侖定律的表達(dá)式得出當(dāng)r→0時(shí)F→∞,這個(gè)結(jié)論成立嗎?為什么?,,提示:不成立,因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí)兩帶電體已不能看成點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律已不再成立。,知識(shí)點(diǎn)一點(diǎn)電荷探究導(dǎo)入:“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器發(fā)射升空過程中由于與
5、大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電,如果這些靜電沒有及時(shí)導(dǎo)走,在研究“嫦娥三號(hào)”與地球(地球帶負(fù)電)的靜電力時(shí),能否把“嫦娥三號(hào)”看成點(diǎn)電荷?為什么?,提示:由于“嫦娥三號(hào)”的大小比它與地球之間的距離小得多,它本身大小可以忽略,因此可以把它看成點(diǎn)電荷。,,【歸納總結(jié)】1.點(diǎn)電荷是物理模型:只有電荷量,沒有大小、形狀的理想化的模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),實(shí)際中并不存在。2.帶電體看成點(diǎn)電荷的條件:如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響很小,就,可以忽略形狀、大小等次要因素,只保留對(duì)問題有關(guān)鍵作用的電荷量,帶電體就能看成點(diǎn)電荷。3.元電荷與點(diǎn)電荷:(1)元電荷是一
6、個(gè)電子或一個(gè)質(zhì)子所帶電荷量的絕對(duì)值,是電荷量的最小單位。(2)點(diǎn)電荷只是不考慮帶電體的大小和形狀,是帶電個(gè)體,其帶電荷量可以很大也可以很小,但它一定是元電荷電荷量的整數(shù)倍。,【易錯(cuò)提醒】點(diǎn)電荷只具有相對(duì)意義(1)點(diǎn)電荷是一個(gè)相對(duì)的概念,一個(gè)帶電體能否看作點(diǎn)電荷,是相對(duì)于具體問題而言的,不能單憑其大小和形狀確定。(2)帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看作點(diǎn)電荷,還與問題所要求的精度有關(guān)。,(3)從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí),完全可以把它們視為點(diǎn)電荷。,【典題通關(guān)】【典例】(多選)下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法中正確的是()A.無(wú)論兩個(gè)帶電體多大,只要它們之間的距離遠(yuǎn)大于它們的大小,這兩個(gè)帶電
7、體就可以看作是點(diǎn)電荷,B.一個(gè)帶電體只要它的體積很小,則在任何情況下,都可以看作點(diǎn)電荷C.一個(gè)體積很大的帶電體,在任何情況下,都不能看作點(diǎn)電荷D.兩個(gè)帶電的金屬小球,不一定能將它們作為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷處理,【正確解答】選A、D。無(wú)論兩帶電體自身大小怎樣,當(dāng)兩帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于它們的大小時(shí),帶電體本身的大小對(duì)于所研究的問題影響很小,可把帶電體看作點(diǎn)電荷,選項(xiàng)A正確,而選項(xiàng)C錯(cuò)誤;盡管帶電體很小,但兩帶電體相距很近,以至于本身的大小和形狀對(duì)問題的影響不能忽略,兩帶電體也不能被看作點(diǎn)電荷,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;兩個(gè)帶電金屬小球,若離得很近,,兩球所帶的電荷在靜電力作用下會(huì)分布不均,電荷的分布影響到靜
8、電力的大小,若帶同種電荷,相互排斥,等效的點(diǎn)電荷間距大于球心距離;若帶異種電荷,相互吸引,等效的點(diǎn)電荷間距小于球心距離,因此,選項(xiàng)D正確。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于元電荷和點(diǎn)電荷,下列說法中正確的是()A.電子就是元電荷B.元電荷的電荷量等于電子或質(zhì)子所帶的電荷量C.電子一定是點(diǎn)電荷D.帶電小球也可能視為點(diǎn)電荷,【解析】選B、D。電子和質(zhì)子是實(shí)實(shí)在在的粒子,而元電荷只是一個(gè)電量單位,A錯(cuò)誤,B正確;帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不能以體積大小、電荷量多少而論,只要在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi),帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略,即可視為點(diǎn)電荷,C錯(cuò)誤,D正確。,2.美國(guó)東部一枚火箭從佛羅里達(dá)州肯尼迪
9、航天中心39B發(fā)射塔沖天而起。這是美國(guó)未來載人航天工具——“戰(zhàn)神I-X”火箭的第一次升空。升空過程中由于與大氣摩擦產(chǎn)生了大量的靜電,如果這些靜電沒有被及時(shí)導(dǎo)走,下列情況中升空后的“戰(zhàn)神I-X”火箭能被視為點(diǎn)電荷的是(),A.研究“戰(zhàn)神I-X”火箭外部與其相距1m處的一個(gè)帶電微粒之間的靜電力B.研究“戰(zhàn)神I-X”火箭與地球(帶負(fù)電)之間的靜電力C.任何情況下都可視為點(diǎn)電荷D.任何情況下都不可視為點(diǎn)電荷,,【解析】選B。當(dāng)火箭離開地球較遠(yuǎn)時(shí),火箭的大小相對(duì)火箭與地球之間的距離可忽略不計(jì)。電荷在火箭上的分布情況對(duì)研究火箭與地球間靜電力的作用可忽略不計(jì),此時(shí)火箭可看作點(diǎn)電荷,選B。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】物理
10、學(xué)引入“點(diǎn)電荷”概念,從科學(xué)方法上來說是屬于()A.觀察實(shí)驗(yàn)的方法B.控制變量的方法C.等效替代的方法D.建立物理模型的方法,,【解析】選D。點(diǎn)電荷是為了研究物理問題方便而引入的物理模型,是由實(shí)際物體抽象所得,D對(duì)。,知識(shí)點(diǎn)二庫(kù)侖定律的理解探究導(dǎo)入:如圖所示,可以探究電荷間的相互作用力大小的影響因素。,(1)掛在P1處的小球帶電量一定時(shí),增大電荷量Q,發(fā)現(xiàn)細(xì)繩的偏角變大,則說明帶電小球所受庫(kù)侖力如何變化?該實(shí)驗(yàn)說明電荷間相互作用力大小與什么因素有關(guān)?,(2)將三個(gè)質(zhì)量、帶電量都相同的帶電小球分別懸掛于P1、P2、P3處,在電荷Q作用下,發(fā)現(xiàn)它們的偏角如圖所示。則說明P1、P2、P3處的三個(gè)帶電
11、球所受Q的作用力逐漸變大還是變?。吭搶?shí)驗(yàn)又說明電荷間相互作用力大小與什么因素有關(guān)?,提示:(1)細(xì)繩的偏角變大,說明帶電小球所受相互作用力變大。由于相互作用力變大是增大電荷量Q引起,則說明電荷間的相互作用力大小與電荷量大小有關(guān),電荷量越大,相互作用力越大。,(2)P1、P2、P3處細(xì)繩的偏角逐漸減小,表明三個(gè)帶電球所受Q的相互作用力逐漸變小。由于它們距離Q逐漸變遠(yuǎn),該實(shí)驗(yàn)表明電荷間的庫(kù)侖力與它們間的距離有關(guān),距離越大,庫(kù)侖力越小。,【歸納總結(jié)】1.庫(kù)侖定律的適用條件:(1)真空。(2)點(diǎn)電荷。這兩個(gè)條件都是理想化的,在空氣中庫(kù)侖定律也近似成立。,2.靜電力的大小計(jì)算和方向判斷:(1)大小計(jì)算。
12、利用庫(kù)侖定律計(jì)算大小時(shí),不必將表示電性的正、負(fù)號(hào)代入公式,只代入q1、q2的絕對(duì)值即可。(2)方向判斷。在兩電荷的連線上,同種電荷相斥,異種電荷相吸。,【易錯(cuò)提醒】應(yīng)用庫(kù)侖定律的兩點(diǎn)注意(1)有人根據(jù)推出當(dāng)r→0時(shí),F(xiàn)→∞,從數(shù)學(xué)角度分析似乎正確,但從物理意義上分析卻是錯(cuò)誤的,因?yàn)楫?dāng)r→0時(shí),兩帶電體已不能看作點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律及其公式也就不再適用,不能利用公式計(jì)算靜電力大小了。,,(2)庫(kù)侖定律適用于真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的相互作用,但兩個(gè)均勻帶電球體相距較遠(yuǎn)時(shí)也可視為點(diǎn)電荷,r應(yīng)指兩球體的球心距離。,,【典題通關(guān)】【典例】(多選)兩個(gè)用相同材料制成的半徑相等的帶電金屬小球(可看成點(diǎn)電荷),其中一個(gè)
13、球的帶電量的絕對(duì)值是另一個(gè)的5倍①,當(dāng)它們靜止于空間某兩點(diǎn)時(shí),靜電力大小為F。現(xiàn)將兩球接觸后②再放回原處③,則它們間靜電力的大小可能為(),A.B.C.D.【審題關(guān)鍵】,【正確解答】選B、D。若兩電荷同性,設(shè)一個(gè)球的帶電量為Q,則另一個(gè)球的帶電量為5Q,此時(shí),接觸后再分開,帶電量各為3Q,則兩球的庫(kù)侖力大小若兩電荷異性,接觸后再分開,兩球電量的絕對(duì)值為2Q,此時(shí)兩球的庫(kù)侖力故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。,【規(guī)律方法】電荷等量平分原理兩個(gè)完全相同的帶電體接觸時(shí),若帶同種電荷則電荷量直接平均分配;若帶異種電荷則要先中和后平均分配。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2018濟(jì)寧高二檢測(cè))相等的電荷量,相隔一定距離,兩
14、球之間相互吸引力的大小是F,今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球C先后與A、B兩球接觸后移開,這時(shí)A、B兩球之間的相互作用力的大小是()A.B.C.D.,【解析】選A。兩球相互吸引,說明帶異種電荷,設(shè)電荷量分別為q,假設(shè)A球帶正電,當(dāng)?shù)谌齻€(gè)不帶電的小球C與A球接觸后,A、C兩球帶的電荷量平分,每球帶電荷量為+,當(dāng)再把C球與B球接觸后,兩球的電量先中和,再平分,每球的帶電量為,由庫(kù)侖定律可知,當(dāng)移開C球后,由于r不變,所以A、B兩球之間的相互作用力的大小為F1=,故正確答案為A。,2.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們分別固定于絕緣支座上,兩球心
15、間的距離為l,為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷,兩球電量的絕對(duì)值均為Q,那么,a、b兩球之間的萬(wàn)有引力F引、庫(kù)侖力F庫(kù)分別為(),A.F引=F庫(kù)=B.F引≠F庫(kù)≠C.F引≠F庫(kù)=D.F引=F庫(kù)≠,【解析】選D。萬(wàn)有引力定律適用于兩個(gè)可看成質(zhì)點(diǎn)的物體,雖然兩球心間的距離l只有半徑的3倍,但由于殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)。因此,可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律。對(duì)于a、b兩帶電球殼,由于兩球心間的距離l只有半徑的3倍,不能看成點(diǎn)電荷,不滿足庫(kù)侖定律的適用條件,故D正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.真空中有兩個(gè)靜止的同種點(diǎn)電荷q1、q2,保持q1不動(dòng),釋放q2。q2只在q1的庫(kù)侖力
16、作用下運(yùn)動(dòng),則q2在運(yùn)動(dòng)過程中受到的庫(kù)侖力()A.不斷增大B.不斷減小C.先增大后減小D.始終保持不變,,【解析】選B。帶電相同的點(diǎn)電荷受斥力作用,因此距離越來越遠(yuǎn),由于電量保持不變,根據(jù)可知,距離增大、電場(chǎng)力將逐漸減小,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。,,2.兩個(gè)分別帶有電荷量-Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷),固定在相距為r的兩處,它們間庫(kù)侖力的大小為F。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)椋瑒t兩球間庫(kù)侖力的大小為()A.B.C.D.12F,,【解析】選C。由庫(kù)侖定律知,當(dāng)兩小球接觸后,帶電量分別為Q、Q,故后來庫(kù)侖力由以上兩式解得F′=C項(xiàng)正確。,知識(shí)點(diǎn)三庫(kù)侖定律的綜合應(yīng)用探究導(dǎo)入:如圖
17、,已知空間中存在三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C,請(qǐng)思考:(1)A對(duì)C的庫(kù)侖力是否因B的存在而受到影響?A、B是否對(duì)C都有力的作用?(2)如何求A、B對(duì)C的作用力?,提示:(1)如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷,那么每個(gè)點(diǎn)電荷都要受到其他所有點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力。兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。(2)兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力,等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。,,【歸納總結(jié)】1.庫(kù)侖力的特征:(1)真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間相互作用力的大小只跟兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量及間距有關(guān),跟它們的周圍是否存在其他電荷無(wú)關(guān)。(2)兩個(gè)電荷之間的庫(kù)侖力同樣遵守牛頓第三定律,與兩個(gè)電荷的性
18、質(zhì)、帶電多少均無(wú)關(guān),即互為作用力與反作用力的兩個(gè)庫(kù)侖力總是等大反向。,,(3)庫(kù)侖力是電荷之間的一種相互作用力,具有自己的特性,與重力、彈力、摩擦力一樣是一種“性質(zhì)力”。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),與其他力一樣,受力分析時(shí)不能漏掉,對(duì)物體的平衡或運(yùn)動(dòng)起著獨(dú)立的作用。2.多個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力疊加:對(duì)于兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷,其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的靜電力等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該電荷的作用力的矢量和。,,【典題通關(guān)】【典例】真空中相距3m的光滑絕緣平面上,分別放置兩個(gè)電荷量為-Q、+4Q的點(diǎn)電荷A、B,然后再在某一位置放置點(diǎn)電荷C,這時(shí)三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài),求C的電荷量以及相對(duì)A的位置。,,【正確解答】根
19、據(jù)題意,三個(gè)點(diǎn)電荷中每個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài),由此可知,三個(gè)點(diǎn)電荷應(yīng)位于同一條直線上,設(shè)A、B如圖放置,為保證三個(gè)點(diǎn)電荷都平衡,經(jīng)代入數(shù)據(jù)分析可知,C應(yīng)放在A、B延長(zhǎng)線左側(cè),且C帶正電,設(shè)為qC,A、B之間距離為r,A、C之間距離為r′。,,則以A為研究對(duì)象,以B為研究對(duì)象,以C為研究對(duì)象,由以上任意兩個(gè)方程可得出qC=4Q,r′=r=3m。答案:4Q在AB延長(zhǎng)線上(不包含B點(diǎn)),距A3m處,【規(guī)律方法】三電荷平衡模型(1)模型構(gòu)建。①三個(gè)點(diǎn)電荷共線。②三個(gè)點(diǎn)電荷彼此間僅靠電場(chǎng)力作用達(dá)到平衡,不受其他外力。③任意一個(gè)點(diǎn)電荷受到其他兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力大小相等,方向相反,為一對(duì)平衡力。,,(2)模
20、型規(guī)律。①“三點(diǎn)共線”——三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一直線上。②“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔。③“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最小。④“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2018南寧高二檢測(cè))如圖所示,在光滑、絕緣的水平面上,沿一直線依次排列三個(gè)帶電小球A、B、C(可視為質(zhì)點(diǎn))。若它們恰能處于平衡狀態(tài),則這三個(gè)小球所帶電荷量及電性的關(guān)系,可能為下面的()A.-9q、4q、-36qB.4q、9q、36qC.-3q、2q、8qD.3q、-2q、6q,【解析】選A。據(jù)三個(gè)點(diǎn)電荷平衡規(guī)律:兩同夾異、兩大夾小,可知A、D可能正確。再由及rAC=rAB+rBC得其中QA、QB、
21、QC是電荷量的大小,代入可知,只有A正確。,2.(2018天水高二檢測(cè))如圖所示,A和B均可視為點(diǎn)電荷,A固定在絕緣支架上,B通過絕緣輕質(zhì)細(xì)線連接在天花板上,由于二者之間庫(kù)侖力的作用,細(xì)線與水平方向成30角。A、B均帶正電,電荷量分別為Q、q,A、B處于同一高度,二者之間的距離為L(zhǎng)。已知靜電力常量為k,重力加速度為g,則B的質(zhì)量為(),A.B.C.D.【解析】選D。根據(jù)庫(kù)侖定律,A、B之間的庫(kù)侖力F庫(kù)=以B為研究對(duì)象,在水平方向F庫(kù)=FTcos30,在豎直方向mg=FTsin30,聯(lián)立可得m=,D正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖,A、B兩個(gè)帶電小球用等長(zhǎng)絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),A球固定,B球受到庫(kù)侖力作用
22、與細(xì)線間成一定的夾角,若其中一個(gè)小球由于漏電,電荷量緩慢減小,則關(guān)于A、B兩球的間距和庫(kù)侖力大小的變化,下列說法中正確的是(),A.間距變小,庫(kù)侖力變大B.間距變小,庫(kù)侖力變小C.間距變小,庫(kù)侖力不變D.間距不變,庫(kù)侖力減小,【解析】選B。以小球B為研究對(duì)象,球受到重力G,A的斥力F2和線的拉力F1三個(gè)力作用,作出受力示意圖如圖;作出F1、F2的合力F,則由平衡條件得:F=G,根據(jù)△FBF2∽△OAB得:在其中一個(gè)小球帶電量逐漸減少的過程中,OB、OA、G均不變,AB減小,A、B間斥力F2變小,故B正確。,【拓展例題】考查內(nèi)容:點(diǎn)電荷的勻速圓周運(yùn)動(dòng)【典例】(多選)真空中固定的正點(diǎn)電荷Q所形成的
23、電場(chǎng)中有一質(zhì)量為m=110-4kg、帶電荷量q=110-8C的微粒在此點(diǎn)電荷附近以角速度ω=10rad/s做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知正點(diǎn)電荷Q的帶電荷量為410-5C。重力加速度g取10m/s2,且微粒的重力相對(duì)于電場(chǎng)力不能忽略。則下列判斷正確的是(),A.微粒一定帶負(fù)電B.微粒一定帶正電C.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心就在正點(diǎn)電荷Q所在的位置D.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心就在正點(diǎn)電荷Q正下方與Q的距離為0.1m的位置,【正確解答】選A、D。由題意知該微粒和點(diǎn)電荷之間有相互吸引的力,所以該微粒帶負(fù)電,即A正確,B錯(cuò)誤;由題意知該微粒所受的重力不能忽略,則微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡必不和點(diǎn)電荷在同一水平面內(nèi),且圓心O在點(diǎn)
24、電荷的正下方,設(shè)其距點(diǎn)電荷的距離為H,如圖所示。則Fcosθ=mg,F(xiàn)sinθ=mω2R,由幾何知識(shí)知R=Htanθ,由以上各式解得:H==0.1m,即D正確。,物理模型構(gòu)建——點(diǎn)電荷模型1.建模背景:(1)抓住主要矛盾,突出主要因素,忽略次要因素,建立理想化的物理模型來簡(jiǎn)化研究的問題,是物理學(xué)中常用的研究方法。,(2)如果兩個(gè)帶電體相距很遠(yuǎn),它們之間的距離比它們每一個(gè)的線度大得多,其體積、形狀、電荷分布對(duì)研究的問題影響很小甚至沒有影響,這時(shí)可以忽略它的形狀和大小,近似地認(rèn)為每一個(gè)帶電體的電荷都集中在一個(gè)點(diǎn)上,可將帶電體看作點(diǎn)電荷。2.模型特點(diǎn):沒有大小和形狀,且具有電荷量的理想化模型,類似于
25、力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)。,【案例示范】關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法正確的是()A.點(diǎn)電荷就是體積足夠小的電荷B.點(diǎn)電荷是電荷量和體積都很小的帶電體C.體積大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷D.當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀和大小對(duì)它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí),這兩個(gè)帶電體可看成點(diǎn)電荷,【解析】選D。帶電體能否看成點(diǎn)電荷,不能以體積大小、帶電荷量多少而論。只要在測(cè)量精度要求的范圍內(nèi),帶電體的形狀、大小等因素的影響可以忽略,即可視為點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)D正確。,【類題訓(xùn)練】(多選)下列說法正確的是()A.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷B.均勻帶電的絕緣球體在計(jì)算庫(kù)侖力時(shí)可視為點(diǎn)電荷C.帶電的細(xì)桿在一定條件下可以視為點(diǎn)電荷D.帶電
26、的金屬球一定不能視為點(diǎn)電荷,【解析】選B、C。帶電體能否視為點(diǎn)電荷,取決于其大小、形狀及電荷量分布對(duì)所研究問題的影響是否可以忽略不計(jì)。同一個(gè)帶電體可能在有的問題里面可視為點(diǎn)電荷,但在其他問題里面則不可以,故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。均勻帶電的絕緣球體帶電荷量的分布不受其他帶電體的影響,可等效為一個(gè)帶等量電荷、位于球心的點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)B正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)關(guān)于點(diǎn)電荷的下列說法中正確的是()A.真正的點(diǎn)電荷是不存在的B.點(diǎn)電荷是一種理想化模型C.足夠小的電荷就是點(diǎn)電荷D.球形帶電體都可以看作點(diǎn)電荷,【解析】選A、B。點(diǎn)電荷是一種理想化模型,帶電體的形狀和大小,對(duì)研究結(jié)果的影響可以忽略時(shí),才可將帶電體看作點(diǎn)電荷,并不是由帶電體的帶電量大小或形狀完全決定的,故選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。,
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