第2节 库仑定律 [教材链接] 1.电荷量 大小 3.形状、大小及电荷分布 例1 B [解析] 当带电体的大小和形状对研究问题的影响可忽略时,这个带电体可看作点电荷,带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定的,与带电体自身大小形状无具体关系,与其电荷量大小也无具体关系,故A、C错误;点电荷是理想模型,实际上不存在,故B正确;物理学中把质子所带的电荷量或电子所带电荷量的绝对值叫元电荷,元电荷与点电荷这种理想模型显然不同,故D错误. [教材链接] 1.真空 正比 反比 连线 2.k 9.0×109 3.①真空 ②静止点电荷 [科学探究] (1)①越小 ②越大 (2)增大 减小 例2 A [解析] 法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律———库仑定律,故A正确;库仑定律中,k称为静电力常量,其单位是N·m2/C2,故B错误;库仑定律适用于真空中任意两个点电荷间库仑力的计算,故C错误;当r趋于零时,电荷不能再视为点电荷,此时库仑定律不成立,所以F不是趋于无限大,故D错误. 变式1 B [解析] 由于两金属球带等量异种电荷,电荷间相互吸引,因此电荷在金属球上的分布向两球靠近的一面集中,等价电荷间的距离就要比3r小,根据库仑定律,静电力一定大于k,选项B正确. 例3 (1) (2) [解析] (1)根据库仑定律,两球之间的静电力大小 F1=k= (2)将两小球接触后,两小球带电荷量均为 q'甲=q'乙==2q0 可得它们之间的静电力大小 F2=k== [教材链接] 矢量和 [科学思维] F2 例4 B [解析] 由平行四边形定则可知,A处点电荷对C处点电荷的力沿CA方向,指向A,又因为C处点电荷带正电,所以A处点电荷带负电,故A、C错误;设C处点电荷带电荷量为q,由几何关系得=sin 30°,解得=,故B正确,D错误. 例5 8.0×10-21 N 与由B指向A的方向相同 [解析] 电子带负电荷,在C点同时受A、B两点处点电荷的作用力FA、FB,如图所示. 由库仑定律F=k得 FA=k=9.0×109× N=8.0×10-21 N FB=k=8.0×10-21 N 由平行四边形定则和几何关系可知,静止放在C点的电子受到的库仑力F=FA=FB=8.0×10-21 N,方向与由B指向A的方向相同. 素养提升 示例 C [解析] 若Q3为负电荷,且放于B右方,则Q1对Q3的静电力和Q2对Q3的静电力方向均向右,整个系统不可能处于平衡状态,A错误;若Q3为负电荷,且放于A左方,则Q1对Q3的静电力和Q2对Q3的静电力方向均向左,整个系统不可能处于平衡状态,B错误;若Q3为正电荷,且放于A、B之间,则Q1对Q3的静电力方向向左,Q2对Q3的静电力方向向右,Q3可处于平衡状态,Q1、Q2也同样可以处于平衡状态,则整个系统可能处于平衡状态,C正确;若Q3为正电荷,且放于B右方,则Q1对Q3的静电力和Q2对Q3的静电力方向均向左,整个系统不可能处于平衡状态,D错误. 变式2 C [解析] 三个自由电荷在同一直线上处于平衡状态,则一定满足“两同夹异,近小远大”的原理,即两边的电荷电性相同,和中间的电性相反,则q1、q3电性一定相同,q2电性一定与前两者相反,故A、B正确;根据库仑定律和受力平衡,对q2有k=k,解得q1=4q3,对于q3有k=k,解得q1=9q2,所以q1∶q2∶q3=36∶4∶9,故C错误,D正确. 随堂巩固 1.C [解析] 当带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略时,带电体才能看作点电荷,选项C正确. 2.C [解析] 初始球1、2之间作用力的大小为F=k,现使球3先与球2接触,再与球1接触,则q2=,q1==q,则1、2之间作用力的大小为F=k=k,联立解得n=6m,故选C. 3.B [解析] 以圆周上三个金属小球中的一个为研究对象, 受到另外两个圆周上的小球的库仑斥力作用,同时受到圆心上的小球的库仑引力作用,设圆的半径为r,根据受力平衡得2×=,根据几何关系有L=r,联立解得=,故选B.第2节 库仑定律 1.D [解析] “点电荷”是为了研究物理问题方便而引入的物理模型,是由实际物体抽象所得,D正确. 2.D [解析] 电子和质子在所研究问题 ... ...
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