库仑如何比较电荷量的多少
基础必备一、库仑定律1.库仑力:电荷间的 叫做静电力或库仑力.2.点电荷:当带电体的距离比自身的大小 ,以致带电体的 、 及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,就可以看......接下来具体说说
库伦定律在描述点电荷之间的电场力方面如同万有引力定律描述有质量的物体相互之间的吸引力一样,非常非常非常的重要。这个大家一定要清楚。
库仑定律是法国科学家库仑在实验中得出的规律:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同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,作用力的方向在它们的连线上,同名电荷相斥,异名电荷相吸。
表达式:F=kQ1Q2/r² (k=1/4πε),红色部分大家了解即可,主要是希望大家可以把这个系数与后续电容方面的内容结合起来。
解读:一是真空中两个静止的点电荷才适用。真空、静止和点电荷这三个前提,缺一不可。在实际中,不是真空也可以近似使用。
二是r为两者之间的距离,k为库仑常数(静电力常量)。这个常数的测量原理与万有引力常数的测量原理相同,在此不再赘述。
三是当各个物理量都采用国际制单位时, 不要把电荷的正负符号代入公式中,计算过程可用绝对值计算。计算完毕后,可根据同性电荷相斥,异性电荷相吸来判断力的方向。
四是库仑定律没有解决电荷间相互作用力是如何传递的,“超距作用”,或者一种充满在空间的弹性媒介——以太这两种观点出现。英国科学家法拉第发现电荷与电荷的相互作用时通过存在于它们之间的场来实现的。电荷之间相互作用的传递速度是光速。
地位:库仑定律不仅是电磁学的基本定律,也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律,决定了静电场的性质,也为整个电磁学奠定了基础。
特别注意:库伦力一样遵守牛顿第三定律,不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大(因为两个点电荷之间的力为作用力和反作用力)
基础必备
一、库仑定律
1.库仑力:电荷间的 叫做静电力或库仑力.
2.点电荷:当带电体的距离比自身的大小 ,以致带电体的 、 及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,就可以看做 。
3.库仑定律: 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 ,与它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的连线上.
二、库仑的实验
1.库仑力大小的确定:通过悬丝扭转的 可以比较库仑力的大小.
2.库仑定律的表达式:F=k,其中k=9.0×109_N·m2/C2,叫做静电力常量.
3.静电力叠加原理:两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷 对这个电荷的作用力的 和。
考点分析 题型一: 库仑力、共线平衡
识别标志: 库伦力、共线平衡
心法口诀:正负电性先判断 ,同加异减来合成。距离太近非点荷,同小异大点电荷。
分析和应用:
涉及库仑定律计算的力学问题,先搞清楚条件,电荷正负等!分别求出力每个电荷量产生的库仑力大小及方向,再根据矢量法则,平行四边形和分解法计算。同方向的力直接数值相加,反向的数值相减!
如果两个带电球体距离太近,不能当成点电荷,(球心距离小于10倍R,一定不能当成点电荷)。这种情况两物体之间的力一定不等于当成点电荷计算出来的。如果两球体带同种电荷,它们之间的斥力小于当成点电荷算出来的力。如果是异种电荷,则大于当成点电荷算出来的力。
三个电荷平衡问题(仅靠库仑力平衡),一定是两端的电荷带同种电荷,电荷量一定是中间的带电量最小。两端小球带电量,离中间近的带电量大于距离中间远的
做题套路:库仑力计算及共线平衡!
研究问题 | 条件符合? | 球心距<10R | 可当点电荷 | 正负电 | 计算公式 | 矢量叠加 |
q1 | ||||||
q2 |
做题套路:三点荷平衡!(仅靠库仑力)
研究问题 | 电性 | 间距 | 远近? | 计算公式 | 平衡关系 | 矢量叠加 |
左 | ||||||
中间 | ||||||
右 |
例题精讲:
1.两个点电荷分别固定在左右两侧,左侧电荷带电荷量为 ,右侧电荷带电荷量为 ,且 ,另取一个可自由移动的点电荷 ,放在 和 的连线上,欲使 平衡,则 的带电性质及所处位置可能为
A.负电,放在 的左方 B.负电,放在 的右方C.正电,放在 的左方 D.正电,放在 的右方
2.两点电荷 , 所带的电荷量 ,在真空中相距为 ,现将试探电荷 置于某一位置时所受库仑力恰好为零,则试探电荷应置于
A. 、 为同种电荷时,在 、 连线上靠近 一侧B. 、 为同种电荷时,在 、 连线上靠近 一侧C. 、 为异种电荷时,在 、 连线的延长线上靠近 一侧D. 、 为异种电荷时,在 、 连线的延长线上靠近 一侧
3.有三个点电荷的电荷量的绝对值分别为、、,三个点电荷在同一条直线上,在静电力作用下均处于平衡状态,除静电力之外不考虑其它力的作用,并且、之间距离小于、之间距离,则、、所必须满足的关系为
A.与是同种电荷,且与相反 B.C. D.
练习:
1.如图所示,三个点电荷、、固定在一直线上,与的距离为与的倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可判定,三个电荷的电量之比为
A. B.C. D.
2.两个可以自由移动的点电荷分别放在两处,如图所示,处电荷带正电、处电荷带负电,且,另取一个可以自由移动的点电荷,放在直线上,欲使整个系统处于平衡状态,则
A.为负电荷,且放于左方 B.为负电荷,且放于右方C.为正电荷,且放于之间 D.为正电荷,且放于右方
3.如图所示,在一条直线上有两个相距 的点电荷 、, 带电 , 带电 。现引入第三个点电荷 ,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则 的带电性质及位置应为
A.正 的右边 处B.正 的左边 处C.负 的左边 处D.负 的右边 处
4.在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球 、、,若它们恰能处于平衡态,那么这三个小球所带电荷量及电性的关系,下面情况可能的是
A. 、、 B. 、、 C. 、、 D. 、、
5.真空中两个点电荷,电荷量分别为 和 ,两者固定于相距 的 , 两点上(如图),有一个点电荷放在 , 连线(或延长线)上某点,恰好能静止不动,则这点的位置是 .
A. 点左侧 处B. 点右侧 处C. 点右侧 处D.以上都不对
6.如图所示,分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知与之间的距离为与之间的距离为.若为正电荷,且每个电荷都处于平衡状态,关于、 的电性和电荷量大小的关系下列说法中正确的是
A.都带负电,B.都带正电,C.都带负电,D.都带正电,
7.两个可自由移动的点电荷,分别放在 、 两处,如图所示, 处电荷带正电 , 处电荷带负电 ,且 ,另取一个可以自由移动的点电荷 放在 、 直线上,欲使 、、 三者均处于平衡状态,则
A. 为负电荷,且放于 左方B. 为负电荷,且放于 右方C. 为正电荷,且放于 、 之间D. 为正电荷,且放于 右方
8. 两个点电荷的电量分别为 和 ,放在光滑绝缘水平面上, 之间用绝缘的轻弹簧连接.当系统平衡时,弹簧的伸长量为 ,若弹簧发生的均是弹性形变,则
A.保持 不变,将 变为 ,平衡时弹簧的伸长量等于 B.保持 不变,将 变为 ,平衡时弹簧的伸长量小于 C.保持 不变,将 变为 ,平衡时弹簧的缩短量等于 D.保持 不变,将 变为 ,平衡时弹簧的缩短量小于
9.如图所示的三个点电荷 、、,固定在一条直线上, 和 的距离为 和 距离的 倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比 为
A. B. C. D.
10.如图所示,三个点电荷、、固定在一直线上,与的距离为与的距离的倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电量之比为
基础必备
一、库仑定律
1.库仑力:电荷间的 叫做静电力或库仑力.
2.点电荷:当带电体的距离比自身的大小 ,以致带电体的 、 及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,就可以看做 。
3.库仑定律: 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 ,与它们的距离的 成反比,作用力的方向在它们的连线上.
二、库仑的实验
1.库仑力大小的确定:通过悬丝扭转的 可以比较库仑力的大小.
2.库仑定律的表达式:F=k,其中k=9.0×109_N·m2/C2,叫做静电力常量.
3.静电力叠加原理:两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷 对这个电荷的作用力的 和。
考点分析
题型一: 库仑力计算、动态平衡
识别标志: 库伦力、点电荷、 动态平衡
心法口诀:受力分析是基础 ,矢量三角或正交。库仑定律单独算,矢量合成或分解。
分析和应用:
1、
做题套路:库仑力计算及 动态平衡 !
研究对象 | 可当点电荷 | 正负电 | 受力分析 | 矢量三角? | 正交分解—建系 | 力学关系 |
改变前 | ||||||
改变后 |
例题精讲:
1
、如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,两个带有同种电荷的小球、分别处于竖直墙面和水平地面上,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力作用于小球,则两球静止于图示位置,如果将小球向左推动少许,待两球重新达到平衡时,则两个小球的受力情况与原来相比
A.推力将增大 B.竖直墙面对小球的弹力增大C.地面对小球的弹力一定不变 D.两个小球之间的距离增大
2、竖直绝缘墙壁上的处有一固定的小球,在的正上方的点用绝缘丝线悬挂另一小球,、两小球因带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成角,如图所示,由于漏电,使、两小球的电量逐渐减少,悬线与竖直方向夹角逐渐变小,如图所示,则在电荷漏完之前悬线对悬点的拉力的大小将
A.保持不变 B.先变小后变大
C.逐渐变小 D.逐渐变大
3、如图所示,两个带有同种电荷的金属小球 电量分别为 ,用绝缘细线悬挂于 点, ,平衡时两球到过 点的竖直线的距离相等,则
A.一定满足 B.一定满足 C.将两球接触后分开,重新平衡时两球到过 点的竖直线的距离仍相等D.同时剪断细线后,两球在空中(不计空气阻力)竖直方向的分运动均为自由落体运动
练习:
1.如图所示,竖直绝缘墙壁上固定一个带电质点 , 点正上方的 点用绝缘丝悬挂另一质点 ,、 两质点因为带电而相互排斥,致使悬挂线与竖直方向成 角,由于漏电 、 两质点的带电量荷缓慢减小,在电荷漏完之前,且 未减少到 之前,关于悬线对悬点 的拉力 大小和间斥力 大小的变化情况,下面说法中正确的是
A. 保持不变 B. 先变大后变小C. 保持不变 D. 逐渐减小
2.如图所示,竖直绝缘墙壁上有一带电小球 ,在 的正上方的 点用长度为 的绝缘丝线悬挂另一带电小球 ,使两个小球带同种电荷而使两小球互相排斥。由于漏电,、 两质点所带的电荷量逐渐减少,在电荷漏完之前, 三点始终不共线,下列说法正确的是
A.丝线的拉力一直不变
B.丝线的拉力先变大后变小C.、 之间的库仑力先变大后变小
D.、 之间的库仑力一直变小
3.如图所示,带电小球 、 的电荷量分别为,,都用长的丝线悬挂在点。静止时相距为。为使平衡时间距离减为,可采用以下哪些方法
A.将小球的质量都增加到原来的倍B.将小球的质量增加到原来的倍C.将小球的电荷量都减小到原来的一半D.将小球的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球的质量增加到原来的倍
4.如图所示,已知带电小球、的电荷量分别为、,,都用长的绝缘丝线悬挂在绝缘墙角点处.静止时、相距为.为使平衡时间距离变为,可采用以下哪些方法
A.将小球的质量变为原来的八分之一B.将小球的质量增加到原来的倍C.将小球、的电荷量都增为原来的二倍,同时将小球的质量变为原来的一半D.将小球、的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球的质量增加到原来的倍
5.如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘.两个带有同种电荷的小球分别位于竖直墙面和水平地面上,且处于同一竖直平面内.若用图示方向的水平推力作用于小球,则两球静止于图示位置.如果将小球向左推动少许,并待两球重新达到平衡时,与原来相比
A.两小球间距离将增大,推力将增大 B.两小球间距离将增大,推力将减小C.两小球间距离将减小,推力将增大 D.两小球间距离将减小,推力将减小
6.放在水平地面上的光滑绝缘圆筒内有两个带正电小球,位于筒底靠在左侧壁处,在右侧筒壁上受到的斥力作用下于静止,如图所示。若的电量保持不变,由于漏电而下降少许重新平衡,下列说法正确的是
A.对筒底的压力不变 B.对筒底的压力变小 C.对筒壁的压力变小 D.间的库仑力减小
7.竖直绝缘墙壁上点固定一质点,在的正上方点用丝线悬挂另一质点。、两质点因带电而互相排斥,致使悬线与竖直方向成角,如图所示。由于漏电,使、两质点带电量逐渐减少,在电荷漏完之前,悬线对质点的拉力大小将(假设两小球始终可以看成质点)
A.逐渐变大 B.大小不变 C.逐渐变小 D.先变大后变小
8.如图所示,小球、带电荷量相等,质量均为,都用长的绝缘细线挂在绝缘的竖直墙上点,球靠墙且其悬线刚好竖直,球悬线偏离竖直方向角而静止,此时、两球之间的库仑力为由于外部原因小球的带电荷量减小,使两球再次静止时它们之间的库仑力变为原来的一半,则小球的带电荷量减小为原来的
A. B.C. D.
9.如图将一带电小球 ,用绝缘棒固定于水平地面上的某处,在它的正上方距离为 处有一悬点 ,通过长度为 的绝缘细线吊一个质量为 与 球带同性电的小球 ,静止时悬线与竖直方向成一夹角 ,现设法增大 球的电量,则悬线 对 球的拉力
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
10.如图所示,竖直绝缘墙壁上的 处有一固定的小球 ,在 的正上方 点用绝缘线悬挂一个小球 ,、 两小球因带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成 角。由于漏电,、 两小球的电荷量逐渐减小,悬线与竖直方向夹角 逐渐减少,则在漏完电之前,拉力的大小将
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