高二物理寒假班讲义 20200205 高二物理第一讲 电场综合复习 1．电场力的性质 要点1 库仑定律的理解和应用 1．库仑定律的理解 (1)库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用． (2)对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离． (3)对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示． ①同种电荷：F＜k(如图甲)；②异种电荷：F＞k(如图乙)． (4)不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看成点电荷了． 2.库仑定律的理解 (1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电荷量的绝对值计算库仑力的大小。 (2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。 (3)由公式F＝k可以看出，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当q1＝q2时，F最大。 3.电荷的分配规律 (1)两个带同种电荷的相同金属球接触，则其总电荷量平分。 (2)两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分。 【例1】(多选)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1所示，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P1、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θ显示出来。若物体O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d表示，物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( ) A.保持Q、q不变，增大d，则θ变小，说明F与d有关 B.保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比 C.保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关 D.保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q成正比 【答案】AC 【解析】保持Q、q不变，增大d，则θ变小，F将变小，说明F与d有关，但不能确定成反比关系，选项A正确，B错误；保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关，选项C正确；保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F随Q的减小而减小，但不能确定成正比关系，选项D错误。 【训练1】[多选]两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( ) A． B． C． D． 【答案】CD 【解析】设两小球的电荷量分别为q和7q，则原来相距r时的相互作用力F＝k＝k。由于两球的电性未知，接触后相互作用力的计算可分为两种情况： (1)两球电性相同。相互接触时两球电荷量平均分配，每球带电荷量为＝4q。放回原处后的相互作用力F1＝k＝k，故＝。 (2)两球电性不同。相互接触时电荷先中和再平分，每球带电荷量为＝3q。放回原处后的相互作用力F2＝k＝k，故＝。 【训练2】根据科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷。如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将( ) A．向地球表面下落 B．远离地球向太空运动 C．仍处于悬浮状态 D．无法判断 【答案】C 【解析】：地球表面带负电，故可等效为一个带负电的且位于地球球心处的点电荷，这样地球和带电尘埃间的作用就可等效为点电荷间的作用，可以用库仑定律进行定量分析。由于尘埃与地球之间的位置变化很大，故尘埃的重力是变化的，所以需要先将地球与尘埃等效为两质点，才可用万有引力进行定量分析。设带电尘埃的质量为m，电荷量为q；地球的质量为M，地球所带负电荷总量为Q，地球半径为R，当尘埃放在距离地球表面高度为地球半径一半时，恰好悬浮，由库仑定律和万有引力定律可得： ＝G，得kQq＝GMm ① 当尘埃放在距离地球表 ... ...
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