静电场学案

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第一节 电荷及守恒定律

〖新课标要求〗

1.知道摩擦起电和感应起电并不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开. 2.知道电荷守恒定律. 3.知道什么是元电荷. 〖新课预习〗

1.电荷 电荷守恒

(1)自然界中只存在两种电荷: 电荷和 电荷.电荷间的作用规律是:同种电荷相互 ,异种电荷相互 .电荷的多少叫 .

(2)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使 ,这种现象叫静电感应.利用静电感应使物体带电叫 起电.

(3)电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体 到另一物体,或者从物体的一部分 到另一部分.

2.元电荷:e= ,所有带电体的电荷量或者 或者 . 3.电子的 与 之比,叫作电子的比荷 〖知识精讲〗

知识点1.物体带电的三种方式:即摩擦起电、感应起电和接触带电.

(1)摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷.玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃棒容易失去电子而带正电;硬橡胶棒与毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电.

(2)感应起电是指利用静电感应使物体带电的方式.例如图所示,将导体A、B接触后去靠近带电体C,由于静电感应,导体A、B上分别带上等量异种电荷,这时先把A、B分开,然后移去C,则A和B两导体上分别带上了等量异种电荷,如图所示.

(3)接触带电,指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开,而使不带电的导体带上电荷的方式.例如,将一个带电的金属小球跟另一个完全相同的不带电的金属小....球接触后分开,它们平分了原来的带电量而带上等量同种电荷.

从物体带电的各种方式不难看出,它们都不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到了另一个物体,或者从物体的一部分转移到了物体的另一部分.

[例1]如图所示,有一带正电的验电器,当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时,验电器的金箔张角减小,则

A.金属球可能不带电 B.金属球可能带负电 C.金属球可能带正电

D.金属球一定带负电

同学们再考虑当某带电导体靠近不带电的验电器的金属小球时,两金箔张角将如何变

化?[答案]逐渐变大

[变式训练]如图所示,将用绝缘支柱支持 A.导体A带负电,B带正电 B.导体A带正电,B带负电

C.导体A失去部分负电荷,导体C得的不带电金属导体A和B 接触,再将带负电的导体C移近导体A,然后把导体A、B分开,再移去C,则 ( )到负电荷

D.导体A带正电是由于导体B的部分电子转移到导体A上,故A、B带等量异种电荷

〖基础达标〗

1.把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来带电情况不可能是

A.原来的其中一个带电

B.两个小球原来分别带等量异种电荷 C.两个小球原来分别带同种电荷

D.两个小球原来分别带不等量异种电荷 2.下列说法正确的是

A.摩擦起电和静电感应都是使物体正负电荷分开,而总电荷量并未变化

B.用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是摩擦过程中硬橡胶棒上正电荷转移到毛皮上 C.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电是摩擦过程中玻璃棒得到电子 D.物体不带电,表明物体中没有电荷

3.如图所示,带电小球A靠近不带电的绝缘绝缘金属导体,由于静电感应,导体C端出现了负电荷,可知带电小球A带 电;用手接触一下导体的B端,导体将带 电; 用手接触一下导体的中部,导体将带 电.

A B C

4.关于电现象的叙述,正确的是( )

A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,胶木棒无论与什么物体摩擦都带负电. B.摩擦可以起电,是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷.

C.带电现象的本质是电子的转移,物体得到多余电子就一定显负电性,失去电子就一定显正电性.

D.当一种电荷出现时,必然有等量异号的电荷出现,当一种电荷消失时,必然有等量异号电荷

同时消失. 〖能力提升〗

5.A、B、C、D4个小球都带电,A球能排斥B球,C球能吸引A球,D球又排斥C球,已知D球带正电,则B球应带何种性质的电荷?

6.如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN,在其两端下边都悬挂着金属验电箔,若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是( ) A.只有M端的验电箔张开,且M端带正电. N A M B. 只有N端的验电箔张开,且N端带负电.

C. 两端的验电箔都张开,且M端带正电, N端带负电. D. 两端的验电箔都张开,且两端都带正电或负电.

第二节 库仑定律

〖新课标要求〗

1.掌握库仑定律,知道点电荷的概念,并理解真空中的库仑定律. 2.会用库仑定律进行有关的计算. 〖新课预习〗 库仑定律:

(1) 定律的内容:

真空中两个 之间相互作用的电力,跟它们的 成正比,跟它们的 成反比,作用力的方向在 . (2)库仑力的大小F= . (3)静电力恒量k= . 〖知识精讲〗

知识点1.库仑定律的应用

[例1]真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(A、B均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F.用一个不带电的同样的金属小球C先和A接触,再与B接触,然后移去C,则A、B球间的静电力应为多大?若再使A、B间距增大一倍,则它们的静电力又为多大?

[例2]竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的小球A,在Q的正上方的P点用绝缘丝线悬挂另一小球B,A、B两小球因带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,如图所示,由于漏电,使两小球的电量逐渐减小,悬线与竖直方向夹角逐渐减小,则在电荷漏完之前

P 悬线对悬点P的拉力大小将( )

θ A、 保持不变 B、先变大后变小

C、逐渐变小 D、逐渐变大

B [思路分析]受力分析根据相似三角形对应边成比例可得答案。 Q A

〖变式训练〗如图所示,用长为L的细线吊着质量为m,带正电Q的小球悬挂于O点,并在O点正下方L处放置一个带正电荷q的小球,平衡时,细线偏转一个角度,此时细线上的张力为F1;若使电荷量q加倍,重新稳定后,细线偏转更大的角度,细线上张力变为F2,则( ) A.F1=F2=mgB. F1>F2 C. F1

O q Q 〖基础达标〗

1.关于点电荷的概念,下列说法正确的是

A.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷B.只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C.体积很大的带电体一定不能看作点电荷

D.对于任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷

2.a、b两个同性点电荷的距离保持恒定,当另有一个异性电荷移近时,a、b之间的库仑斥力将

A.变小 B.变大 C.不变 D.不能确定

3.如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上 ,已知A、B都带正电荷,A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示,那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为

A.一定是正电 B.一定是负电 C.可能是正电,也可能是负电 D.无法判断

4.将两个半径极小的带电小球(可视为点电荷),置于一个绝缘的光滑水平面上,从静止开始释放,那么下列叙述中正确的是(忽略两球间的万有引力作用) A.它们的加速度一定在同一直线上,而且方向可能相同 B.它们的加速度可能为零

C.它们的加速度方向一定相反

D.它们加速度的大小一定越来越小

5.两个电荷量大小相等的点电荷,在真空中相距1 m时,相互吸引力为0.1 N,则它们的电荷量分别是Q1=___________C,Q2=___________C.将它们相碰一下再放到相距1 m远处,它们的相互作用力为___________. 6.两个完全相同的带电小球,质量均为m且带有等量同种电荷,用两根长度相同的绝缘细线悬挂于同一点(如图所示),静止后两条细线张角为2θ,若细线长度为L,两个小球所带电量大小均为___________,悬线张力大小为___________.

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7.真空中有两个点电荷,其中q1=5×103C;q2=-5×102C,它们相距15 cm,现引入第三个点电荷,各自放在何处才能使三个点电荷都处于静止状态.

8.A、B、C是三个完全相同,带有绝缘棒的金属小球,已知其中一个带电,如果A球先后与B、C球相接触,再把A、C球放在距离为r的两位置上,测得它们之间的库仑力为F1,设法使三个球恢复初始状态,然后用C球先后和B、A球相接触,再把A、C球放在距离为r的两位置上,此时两球间的库仑力仅为F1/4,因此可判断原先哪个球带有电荷?

〖能力提升〗

9.三个电量相同的正电荷Q,放在等边三角形的三个顶点上,问在三角形的中心应放置多大的电荷,才能使作用于每个电荷上的合力为零?

10.在真空中有两个相同的金属小球,分别带有异种电荷q1和q2,且q1≠q2,当它们相距离2cm时,测得其相互吸引力为4×10-5N,把它们接触后分开,再放回原来位置,测得其相互斥力为2.25×10-5N,求两球原来所带电量q1和q2?

11. A和B两点相距L=2m,质量mA=10g,mB=5g,它们从静止开始运动(不计重力)开始时,A的加速度为a,一段时间后,B的加速度也为a,速率为v=3m/s,则此时两点电荷相距 m,A的速率为 m/s,

12有两个等量异种点电荷+Q1和-Q2.相距为L在它们的中垂线上有另外一个点电荷+q,如图所示,试说明点电荷+q由M点移向N点的过程中的受力情况和做功情况?(不计重力)

M +Q1 N +q -Q2

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