第二节库仑定律
1、关于库仑定律，下列说法正确的是：（）
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体；
B．根据F=k q
1q
2
/r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大；
C．带电量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍；
D．库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。
2、孤立的A、B两点电荷相距R，A的电量是B的a倍，A的质量是B的b倍，已知A受
到的静电力大小为F，则B受到的静电力大小为（）
A．F B．(a+b)F C．(a—b)F D．abF
3、带电量分别为+4Q和-6Q的两个相同的金属小球，相距一定距离时，相互作用力的大小为F。若把它们接触一下后，再放回原处，它们的相互作用力的大小变为
A．F/24 B．F/16 C．F/8 D．F/4
4、真空中甲、乙两个固定的点电荷，相互作用力为F，若甲的带电量变为原来的2倍，乙的带电量变为原来的8倍，要使它们的作用力仍为F，则它们之间的距离变为原来的（）
A．2倍 B．4倍
C．8倍 D．16倍
5如图，两个带异种电荷的小球A、B，A用绝缘杆固定在B的正上方，两球相距d时
恰好平衡，若将B向上移动d/4仍要它平衡，可采用的方法是（）
A．仅使q A减小到原来的3/4
B．仅使q B减小到原来的9/16
C．使q A和q B均减小到原来的3/4
D．使q A和q B均减小到原来的1/4
7有两个点电荷所带电荷量均为+Q，相距为L，它们之间的作用力为F。把两个点电荷上带的电量分别转移给两个半径都为r的金属球，两球心间的距离仍为L，这时两球间的作
用力为F'，则( )
A ．F'=F
B ．F'>F
C ．F' D ．无法确定两力的关系 8、如图所示，+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷，且Q 2=4Q 1．现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上，欲使整个系统平衡，那么( ) A ．Q 3应为负电荷，放在Q 1的左边． B ．Q 3应为负电荷，放在Q 2的右边 C ．Q 3应为正电荷，放在Q 1的左边． D ．Q 3应为正电荷，放在Q 2的右边． 9、两个通草球带电后相互推斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β，且两球在同一水平面上。两球质量用m 和M 表示，所带电量用q 和Q 表示。若已知α>β，则一定有关系( ) A ．m>M B ．m C ．q>Q D ．q 线的另一点固定于同一点O ．当使两球带上等量同种电荷后，两球互相 排斥使两丝线间形成α=60°的夹角(图1－28)．求每个小球的带电量． M,Q 第1课时 库仑定律（1） 1、两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r ,它们带有等量同种电荷q 时，相互间的库仑力为F 1，若距离不变，它们带有等量异种电荷q 时，库仑力为F 2，则两力大小（ ） A ．F 1＞F 2 B ．F 1＜F 2 C ．F 1＝F 2 D ．无法确定 2、两个相同的金属小球（可看作点电荷），带电量之比为1:7，在真空中相距为r ，两者相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能是原来的（ ） ①4/7 ②3/7 ③9/7 ④16/7 A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．①④ 3、如图13-1-1所示，q 1、q 2、q 3分别表示在一条直线上的 三个点电荷，已知q 1与q 2之间的距离为l 1，q 2与q 3之间的距离 为l 2，且每个电荷都处于平衡状态。 （1）如q 2为正电荷，则q 1为 电荷，q 3为 电荷。 （2）q 1、q 2、q 3三者电量大小之比 是 ： ： 。 1、两个完全相同的金属球A 和B ，带异号不等量电荷，相隔一定距离，库仑力为F ，把两球相互接触后再放回原处，则两球间的库仑力将：（ ） A 、减小 B 、增大 C 、不变 D 、以上情形都有可能 2、下列关于点电荷的说法中，正确的是 [ ] A ．只有体积很小的带电体才能看作点电荷． B ．体积很大的带电体一定不是点电荷． C ．当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷． D ．任何带电球体，都可看作电荷全部集中于球心的点电荷． 3、A 、B 、C 三个塑料小球，A 和B 、B 和C 、C 和A 之间都是互相吸引的，如果A 带正电，则 [ ] A ． B 、 C 球都带负电． B ．B 球带负电，C 球带正电． C ．B 、C 球中必有一个带负电，另一个不带电． D ．B 、C 球都不带电． 13-1-1 4、两个点电荷相距r时相互作用力为F，则A．电量不变距离加倍时，作用力变为F/4． B．其中一个电荷的电量和两电荷间距都减半时，作用力不变． C．每个电荷的电量和两电荷间距减半时，作用力为4F． D．每个电荷的电量和两电荷间距都增加相同倍数时，作用力不变． 5、真空中两个点电荷Q1、Q2，距离为R，当Q1增大到2倍时，Q2减为原来的1/3，而距离增大到原来的3倍，电荷间的库仑力变为原来的：（） A、4/9 B、4/27 C、8/27 D、2/27 6、两个放在绝缘架上的相同金属球，相距d，球的半径比d小得多，分别带q和3q 的电荷，相互斥力为3F，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（） A．0 B．F C．3F D．4F 7、库仑定律公式中静电力常数k的大小表示_______________．在国际单位制中k 的单位是________． 8、电子质量为9.1×10-31kg，电子电量与氢原子核电量均为1.6×10-19 C，电子绕核轨 道半径为5.3×10-11m，可估算出氢原子的核外电子绕核运动的速度大小数量级为______ m/s． 9、在真空中有两个相距0.18m的点电荷，Q1电量为十1.8×10-12C。两个点电荷间的静电力F=1.0×10-12N，求Q2所带的电量及带电性质？ 10、如图13-1-2所示，在光滑绝缘水平面上固定质量相等的三个带电小球（可视为点电荷）a、b、c三球共线，若释放a球，其初始加速度为1m/s2，方向向左；若释放c 球，其初始加速度为3m/s2，方向向右；若释放b球，则b球的初始加速度的大小是多少？方向如何？ 13-1-2 参考答案： 1、D 2、A 3、A 4、B 5、BC 7、C 8、A 9、B 10、（1.44×10－8C） 答案： 课内提升： 1、B 2、C 3、（1）、正、正（2）、电量之比为l12(l1+l2)2：(l1l2)2：l22(l1+l2)2 课外迁移： 1、D 2、C 3、C 4、AD 5、D 6、BD 7、在真空中两个1C的点电荷相距1m 时的相互作用力．N·m2／C28、1069、2.0×10-12C 10、2m/s2，方向向左11、 1.如图所示，两个带电小球A、B分别用细丝线悬吊在同一点O，静 β)，关于两小球的质量m1、m2和带电量q1、q2 是 A.一定有m1 A.一定是F /8 B.一定是F /4 C.可能是3F /8 D.可能是3F /4 4.半径为r 的两个带电金属小球，球心相距3r ，每个小球带电量都是+q ，设这两个小球间的静电力大小为F ，则下列式子中正确的是 A.229r kq F = B.2 2 9r kq F < C.2 2 9r kq F > D.2 2 25r kq F = 5.如图所示，两根细丝线悬挂两个质量相同的小球A 、B ．当A 、B 不带电时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A 、T B 带等量同种电荷时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T 下列结论正确的是 A.T A ′=T A ，T B ′>T B B. T A ′=T A ，T B ′ 一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优（难） 1．如图所示，y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷，且关于坐标原点O对称。某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线（x轴）上必定有两个场强最强的点A、'A，该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论，你认为其中正确的是（） A．若两个点电荷的位置不变，但电荷量加倍，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置 B．如图(1)，若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置 C．如图(2)，若在yoz平面内固定一个均匀带正电圆环，圆环的圆心在原点O。直径与(1)图两点电荷距离相等，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置 D．如图(3)，若在yoz平面内固定一个均匀带正电薄圆板，圆板的圆心在原点O，直径与(1)图两点电荷距离相等，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】 A．可以将每个点电荷（2q）看作放在同一位置的两个相同的点电荷（q），既然上下两个点电荷（q）的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A＇两位置，两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A＇两位置，选项A正确； B．由对称性可知，保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上，则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置，选项B正确； C．由AB可知，在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置，或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数，在x轴上场强最大的点都在A、A＇两位置，那么把带电圆环等分成一些小段，则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A＇两位置，所有这些小段对称叠加的结果，合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A＇两位置，选项C正确； D．如同C选项，将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块，除了最外一圈上关于O点对称的小段间距还是和原来一样外，靠内的对称小块间距都小于原来的值，这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A＇两位置，则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A＇两位置，选项D错误。 故选ABC。 专题01 全面理解库仑定律 掌握库仑力的应用问题 一：专题概述 本专题围绕对库仑定律的理解而展开，涉及到如下内容： 1.适用条件：于真空中静止点电荷间的相互作用． 2.在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式. 3. 当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷. 4．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． 5．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 q 1q 2r 2；(2)异种电荷：F ＞k q 1q 2 r 2 . 6．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做点电荷了． 7.库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,为斥力;异种电荷相互吸引,为引力。 8．电荷的分配规律 (1)两个相同的导体球，一个带电，一个不带电，接触后电荷量平分． (2)两个相同导体球带同种电荷，先接触再分离，则其电荷量平分． (3)两个相同导体球带异种电荷，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分． 二：典例精讲 1. 库仑定律内容的理解 典例1：对于库仑定律，下面说法正确的是( ) A. 凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F ＝k 12 2q q r B. 两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律 C. 相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的静电力大小一定相等 D. 当两个半径为r 的带电金属球中心相距为4r 时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量 【答案】AC 【解析】库仑定律的适用条件是：真空和静止点电荷．如果在研究的问题中，带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计，即可将它看作是一个几何点，则这样的带电体就是点电荷．一个实际的带电体能否 ; 库仑定律复习 ◎必做部分 1．关于库仑定律的理解，下面说法正确的是( ) A ．对任何带电荷之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式 B ．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式 C ．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的 D ．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电 答案： BC , 2．下面关于点电荷的说法正确的是( ) A ．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B ．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C ．当两个带电体的大小远小于它们间的距离时，可将这两个带电体看成是点电荷 D ．一切带电体都可以看成是点电荷 解析： 本题考查对点电荷的理解．带电体能否看做点电荷，和带电体的体积无关，主 要看带电体的体积对所研究的问题是否可以忽略，如果能够忽略．则带电体可以看成是点电荷，否则就不能． 答案： C 3．关于库仑定律的公式F ＝k Q 1Q 2 r 2 ，下列说法正确的是( ) @ A ．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0 B ．当真空中的两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞ C ．当两个点电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了 D ．当两个电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用 了 解析： r →∞时，电荷可以看做点电荷，库仑定律的公式适用，由公式可知，它们之间的静电力F →0；r →0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律的公式就不适用了． 答案： AD 4.(2012·广东实验中学联考)如图所示，两个带电球，大球的电荷量大于小球的电荷量，可以肯定( ) A ．两球都带正电 | B ．两球都带负电 2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 第一部分 静电场 专题1.2 库仑定律（提高篇） 一．选择题 1．（2019北京交大附中三模）图示的仪器叫做库仑扭秤，是法国科学家库仑精心设计的，他用此装置找到了电荷间相互作用的规律，总结出库仑定律。下列说法中正确的是（ ） A ．装置中A 、C 为带电金属球， B 为不带电的平衡小球 B ．实验过程中一定要使A 、B 球带等量同种电荷 C ．库仑通过该实验计算出静电力常量k 的值 D ．库仑通过该实验测量出电荷间相互作用力的大小 【参考答案】A 【名师解析】装置中A 、C 为带电金属球，B 为不带电的平衡小球，选项A 正确；实验过程中可以使A 、B 球带不等量同种电荷，选项B 错误；库仑通过该实验测量出电荷间相互作用力的大小与电荷量的乘积成正比，不能计算出静电力常量k 的值，选项CD 错误。 2.(2019·广东省汕头市质检)A 、C 是两个带电小球，质量分别是m A 、m C ，电荷量大小分别是Q A 、Q C ，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O ，两球静止时如图所示，此时细线对两球的拉力分别为F T A 、F T C ，两球连线AC 与O 所在竖直线的交点为B ，且AB 【参考答案】 BD 【名师解析】 利用相似三角形知识可得，A 球所受三个力F 、F T A 、m A g 构成的矢量三角形与三角形OBA 相似，m A g OB ＝F AB ＝F T A AO ； C 球所受三个力F 、F T C 、m C g 构成的矢量三角形与三角形OBC 相似，m C g OB ＝F CB ＝F T C CO ；因OA ＝OC ，所以m A ∶m C ＝F T A ∶F T C ；m A ∶m C ＝BC ∶AB ，选项B 、D 正确，C 错误；因两球之间的作用力是相互作用力，无法判断两球带电荷量的多少，选项A 错误． 3.（2019山西省五地市期末联考）如图所示，正电荷Q 固定在圆心，另外两个完全相同的带电粒子a 、b 绕Q 做匀速圆周运动，它们的圆轨道在同一平面内，绕行方向相同。带电粒子a 的轨道半径是r ，带电粒子b 的轨道半径是4r ，带电粒子a 做圆周运动的周期是T ，不计a 、b 重力和a 、b 之的作用力，某时刻a 、b 两带电粒子距离达到最近，则下列说法正确的是：（ ） A ．.此时若使带电粒子b 加速运动，有可能与a 发生碰撞 B ．此时带电粒子a 的电势能比带电粒子b 的电势能大 C ．从该时刻起到a 、b 间相距最远所经历的最短时间为74 T D ．.从该时刻起到a 、b 间相距最远所经历的最短时间为7 8 T 【参考答案】.C 【名师解析】绕Q 做匀速圆周运动的带电粒子a 、b 带负电，此时若使带电粒子b 加速运动，粒子b 将做离心运动，不可能与a 发生碰撞，选项A 错误；固定在圆心的正电荷Q 的电场中，a 粒子位置处电势高于b 位置电势，根据电势能与电势关系可知此时带负电粒子a 的电势能比带负电粒子b 的电势能小，选项B 错 误；对带电粒子a ，库仑力提供向心力，k 2Qq r =mr （2T π）2 ，对带电粒子b ，库仑力提供向心力，k () 24Qq r =m4r （ 2' T π）2 ，联立解得T’=8T 。设从该时刻起到a 、b 间相距最远所经历的最短时间为t ，则有：t/T-t/T’=1/2，解得t=7 4 T ，选项C 正确D 错误。 4．（2019湖南娄底二模）如图所示，带电小球a 由绝缘细线PM 和PN 悬挂而处于静止状态，其中PM 水平，地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH ，圆心P 与a 球位置重合，管道底端H 与水平地面相切， 一、电荷守恒定律、库仑定律练习题 一、选择题 1．关于点电荷的说法，正确的是[ ] A．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C．点电荷一定是电量很小的电荷 D．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 2．将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数[ ] A．增加B．减少 C．不变D．先增加后减少 3．库仑定律的适用范围是[ ] A．真空中两个带电球体间的相互作用 B．真空中任意带电体间的相互作用 C．真空中两个点电荷间的相互作用 D．真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律 4．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是[ ] A．带有等量异种电荷 B．带有等量同种电荷 C．带有不等量异种电荷 D．一个带电，另一个不带电 5．有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A 带正电，则[ ] A．B、C球均带负电 B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电 D．B、C球都不带电 6．A、B两个点电荷间距离恒定，当其它电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将[ ] A．可能变大B．可能变小 C．一定不变D．不能确定 7．两个半径均为1cm的导体球，分别带上＋Q和－3Q的电量，两球心相距90cm，相互作用力大小为F，现将它们碰一下后，放在两球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小变为[ ] A．3000F B．1200F C．900F D．无法确定 8．真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量Q1＞Q2，点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时，正好处于平衡，则[ ] A．q一定是正电荷 B．q一定是负电荷 C．q离Q2比离Q1远 D．q离Q2比离Q1近 9．如图1所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相同不带电的小球A和B，此时，上、下丝线受的力分别为T A、T B；如果使A带正电， 库仑定律的理解和应用 一、点电荷及库仑定律的理解 1.点电荷理解 1．关于点电荷的说法，正确的是( D )98 A ．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B ．体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C ．点电荷一定是电量很小的电荷 D ．两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 2.关于点电荷，以下说法正确的是 （ CD ）80 A 点电荷也叫元电荷 B 只有体积很小的带电体，才能看做点电荷 C 真正的点电荷是不存在的 D 电荷量和体积都很大的带电体未必不能看做点电荷 2.库仑定律应用条件判定 3、对库仑定律，下面的说法正确的是（C ）60 A ．凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F ＝k q1q2 r2 B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力 C ．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等 D ．库仑定律中的静电力常量k 只有一个比例常数，只有数值，没有单位 4.如图所示，两个带绝缘底座的金属球A 和B 相距一定距离，A 带+Q 电荷，B 带+q 电荷，它们之间的相互作用力为F ，若保持球A 的带电量不变，而使B 球改为带-q 电荷，则它们之间的相互吸引力为F ′( B )65 [ ] A ．F ′=F B ．F ′>F C ．F ′ 《库仑定律》教学设计 【教材分析】 库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。 教学重点：库仑定律及其理解与应用 教学难点：库仑定律的实验探究 【教学过程】 引入新课——引入实验——库伦实验——库伦定律——对定律的解释——比较库伦定律与万有引力的区别——拓展库仑力作用下力学问题的求解方法 一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素 （一）定性实验探究： 探究一：影响电荷间相互作用力的因素 猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。 如何做实验定性探究？ (1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？ 学生：控制变量法。 (2) 请阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？ 学生：比较悬线偏角的大小 (3)实验前先思考:可用什么方法改变带电体的电荷量? 定性实验结论： 电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F越大。 距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F越大； 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 （二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律： 提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢? 根据我们的定性实验，电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。这隐约使我们猜想，电荷之间的作用力是否与万有引力具有相似的形式呢？事实上，在很早以前，一些学者也是这样猜想的，卡文迪许和普利斯特等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的作用力。但是仅靠一些定性的实验，不能证明这样的结论。 而这一猜想被库伦所证实，库仑在探究三者之间的定量关系时，定量实验在当时遇到的三大困难： 专题 8.1库仑定律 【考纲解读与考频分析】 库仑定律是静电场中重要规律，也是高考考查重点。 【高频考点定位】：库仑定律 考点一：库仑定律 【 3 年真题链接】 1.（ 2018 年 4 月浙江选考）真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球 A 和 B （可视为点电荷）， 分别固定在两处，它们之间的静电力为F，用一个不带电的同样金属 球 C 先后与 A、B 球接触，然后移开球 C，此时 A、B 球间的静电力为（） A. B. C. D. 【参考答案】 C 【名师解析】本题考查库仑定律等知识点。两个相同的带等量的异种电荷的导体小 球 A 和 B，设它们的电 荷量都为 Q，原来它们之间的库仑力为：，一个不带电的同样的金属小 球C先和 A接触，A和 C的 电量都为 Q/2， C 再与 B 接触后， B、 C 分电量均为： 3 Q/4，这时， A、B 两球之间的相互作用力的大小为： F .故 ABD 错误， C 正确。 2. （ 2018 年 11 月浙江选考物理）电荷量为 4×10-6 C 的小球绝缘固定在A 点，质量为 0.2kg 、电荷量为－ 5×10-6C 的小球用绝缘细线悬挂，静止于B 点。 A、 B 间距离为 30cm， AB 连线与竖直方向夹角为 60°。静电力常量 为 9.0 ×109N?m2/C2，小球可视为点电荷。下列图示正确的是（） 【参考答案】.B 【名师解析】本题考查库仑定律、物体平衡条件等知识点。由库仑定律可得两小球之间的库仑引力 q1q2 =2N ，根据物体平衡条件可知，图示正确的是B 。 F=k 2 r ！ 3．（ 2018 高考全国理综 I ）如图，三个固定的带电小球 a 、b 和 c ，相互间的 距离分别为 ab=5 cm ，bc=3 cm ， ca=4 cm 。小球 c 所受库仑力的合力的方向平衡于 a 、 b 的连线。设小球 a 、b 所带电 荷量的比值的绝对值为 k ，则（ ） 16 16 A ． a 、 b 的电荷同号， C ． a 、b 的电荷同号， k B ． a 、 b 的电荷异号， 9 k 64 D ． a 、 b 的电荷异号， 27 k k 9 64 27 【参考答案】 D 【名师解析】本题考查库仑定律、受力分析等知识点。对小 球 c 所受库仑力分析，画出 a 对 c 的库仑力和 b 对 c 的库仑力， a 对 c 的库仑力为排斥力， ac 的电荷同号， b 对 c 的库仑力为吸引力， bc 电荷为异号，所 以 q a q c ab 的电荷为异号。设 ac 与 bc 的夹角为 θ，利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得，Fac=k ’ 42 ， q c q b ， tan θ=3/4 ，tan θ= F q a ，联立解得： k=64/27 ，选项 D 正确。 bc=k ’ b c ac F 32 / F ， ab 电荷量的比值 k= qb 【 2 年模拟再现】 1．（ 2019 北京交大附中三模） 图示的仪器叫做库仑扭秤，是法国科学家库仑精心设计的，他用此装置找到 了电荷间相互作用的规律，总结出库仑定律。下列说法中正确的是（ ） 悬丝 A C B 刻度 A ．装置中 A 、 C 为带电金属球， B 为不带电的平衡小球 1．关于点电荷的说法，正确的是（） A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷 D．一切带电体都可以看成是点电荷 2、真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（） A.F B.3F C.F/3 D.F/9 3. A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将( ) A.可能变大 B.可能变小 C.一定不变 D.无法确定 4. 有A、B、C三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则( ) A.B和C两球均带负电 B.B球带负电，C球带正电 C.B和C两球中必有一个带负电，而另一个不带电 D.B和C两球都不带电 5. 关于库仑定律的公式 22 1 r Q Q k F ，下列说法中正确的是( ) A.当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0 B.当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞ C.当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了 D.当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了 6.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是( ) A.每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变 B.保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍 C.使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电 荷间的距离减小为原来的 2 1 D.保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的 2 1 7、关于点电荷的说法中正确的是（） A、真正的点电荷是不存在 B、点电荷是一种理想化的物理模型 C、小的带电体就是点电荷 D、形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计的带电体 8．如图1-2-6所示，质量分别是m 1和m2带电量分别为q1 和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖 直方向的夹角分别是α和β（α＞β），两小球恰在同一水 平线上，那么（） A．两球一定带异种电荷 图1-2-6 库仑定律专项练习题及答案 相同 D.若F 1>F 2，则两小球原来所带电的电性一 定相反 3.大小相同的两个金属小球A 、B 带有等量 电荷，相隔一定距离时，两球间的库仑引力大小为F ，现在用另一个跟它们大小相同的不带电金属小球，先后与A 、B 两个小球接触后再移开，这时A 、B 两球间的库仑力大小 A.一定是F /8 B.一定是F /4 C.可能是3F /8 D.可能是 3F /4 4.半径为r 的两个带电金属小球，球心相距 3r ，每个小球带电量都是+q ，设这两个小球间的静电力大小为F ，则下列式子中正确的是 A.229r kq F = B.229r kq F < C.229r kq F > D.2 225r kq F = 5. 如图所示，两根细丝线悬挂两个质量相同的 小球A、B．当A、B不带电时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A、T B．使A、B带等量同种电荷时，静止后上、下两根丝线上的拉力大小分别为T A/、T B/．下列结论正确的是 A.T A/=T A，T B/ >T B B.T A/=T A，T B/ 7.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F．现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F．由此可知（） A. n=1 B. n=4 C. n=6 D. n=10 真空中大小相同的两个金属小球A、B带有等量电荷，相隔一定距离，（距离远大于小球的直径）两球之间的库仑斥力大小为F，现在用另 【 第2节库仑定律练习题 1．下列关于点电荷的说法，正确的是( ) A ．点电荷一定是电量很小的电荷 B ．点电荷是一种理想化模型，实际不存在 C ．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 D ．体积很大的带电体一定不能看成点电荷 2．关于库仑定律的公式F ＝k Q 1Q 2 r 2 ，下列说法中正确的是( ) A ．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0 B ．当真空中的两个点电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞ · C ．当两个点电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了 D ．当两个点电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用 3．真空中两个点电荷Q 1、Q 2，距离为R ，当Q 1增大到原来的3倍，Q 2增大到原来的3倍，距离R 增大到原来的3倍时，电荷间的库仑力变为原来的( ) A ．1倍 B ．3倍 C ．6倍 D ．9倍 k b 1 . c o m 4.如图所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离 l 为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q ，那么关于a 、b 两球之间的库仑力F 库的表达式正确的是( ) A ．F 库＝k Q 2l 2 B ．F 库>k Q 2 l 2新 C ．F 库 1-2 库仑定律知识点 一、探究影响电荷间相互作用力的因素 （1）电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与有关，二是与有关。（2）电荷间的相互作用力随着电荷量的增大而，随着距离的增大而。 二、库仑定律 说明：库仑力具有力的一切性质，可以与其他力合成、分解，可以与其他力平衡，可以产生加速度，两点电荷间的库仑力是一对相互作用力，遵从牛顿第三定律． (5)点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的、大小及电荷 分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成带电的点，叫做点电荷．【特别提醒】点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型． 说明：实际的带电体在满足一定条件时可近似看做点电荷．一个带电体能否看成点电荷， 不能单凭其大小和形状确定，也不能完全由带电体的大小和带电体间的关系确定，关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响，若没有影响，或影响可以忽略不计，则带电体就可以看做点电荷． 填空： 1．库仑定律：真空中两个 间相互作用的静电力跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，作用力的方向在 上。公式：F= ，式中k 叫做 。如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用 ，力的单位用 ，距离的单位用 ，则由实验得出k=9×109 。使用上述公式时，电荷量Q 1、Q 2用绝对值代入计算。 2.库仑定律适用适用于 中（空气中近似成立）两个 间的相互作用。 3．当带电体之间的 比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作 。点电荷类似力学中的 ，是一种理想化模型。 4、下列关于点电荷的说法中，正确的是( ) A ．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷 B ．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 C ．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷 D ．一切带电体都可以看成是点电荷 5、真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r ，它们间的静电力为F ，若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷 量变为原来的1/3，距离变为2r ，则它们之间的静电力变为 A ．3F /8 B ．F /6 C ．8F /3 D ．2F /3 6．“由F ＝k q 1q 2r 2 可得：当两个电荷之间的距离r → 0时，电荷之间的库仑力F →∞”，这种说法正确吗？ 提示： 这种说法不正确．库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，也就是说只有真空中的两个点电荷之间才遵循F ＝k q 1q 2r 2 这个公式，当r → 0时，虽然从数学上会得出F →∞的结论，但是它恰恰忽视了表达式成立的条件，当r →0时，两个电荷已经不能再看成是点电荷，也就不能运用库仑定律计算两电荷之间的相互作用力了． 例1：有三个完全一样的球A 、B 、C ，A 球带电荷量为7Q ，B 球带电荷量为－Q ，C 球不带电，将A 、B 两球固定，然后让C 球先跟A 球接触，再跟B 球接触，最后移去C 球，则A 、B 球间的作用力变为原来的多少？ 【思路点拨】 求解此题应把握以下三点： (1)先据库仑定律写出原来A 、B 间库仑力的表达式． (2)据电荷均分原理确定接触后A 、B 的带电量． (3)再据库仑定律写出现在A 、B 间的库仑力． 编写人: 孙军班级姓名小组月日 课题 1.2 库仑定律的应用 学习 会用库仑定律进行有关的计算． 目标 1、库仑力与力学中的平衡问题 重点 2、库仑力的叠加及其应用 1、库仑力与力学中的平衡问题 难点 2、库仑力的叠加及其应用 预习案（课前） 【复习旧知】 1．内容：真空中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成，与它们的预成反比，作用力的方向在它们的连线上． 2．库仑定律表达式：,其中叫做静电力常量 习 3．适用条件： 4．点电荷 : 自当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成带电的点，叫做点电荷． 测温馨提示: 点电荷是理想化模型，只有在忽略了带电体的形状、大小对研究的问题没有影响时，即可视为点电荷．点电荷的电量等于带电体的电量 探究案（课堂） 探究点一、库仑力与力学中的平衡问题 【例 1】相距为 L 的点电荷 A 、B 的带电量分别为+4Q 和 -Q，要引入第三个电荷 C 使三个点电荷都能处于平衡状态。求： C 的电荷量和放置的位置。 【巩固练习】如图 2 所示，真空中有两个点电荷A、B，它们固定在一条直线上相距L=0.3m 的两点，它们的电荷量分别为Q A=16 ×10－12C， Q B=4.0× 10－12C，现引入第三个点电荷C， （1）若要使 C 处于平衡状态，试求 C 电荷的电量和放置的位置？ （2）若点电荷A、 B 不固定，而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求 C 电荷的电量和放置的位置？ 图 2 不在一条直线的平衡 【例 2】如图 3 所示，把质量为0.2 克的带电小球 A 用丝线吊起，若将带电量为4×10-8C 的小球 B 靠近它，当两小球在同一高度时且相距3cm，丝线与坚直方向夹角为45 ，此时小球 B 受到库仑力 F=_____ 。小球 A 带的电量 q A=_______ 。 图 3 【巩固练习】如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球 B ，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A 电荷量为Q，B 球的质量为m，带电荷量q，θ=30°， A 和 B 在同一水平线上，整个装置处于真空中，求 A 、B 两球之间的距离为多少? 探究点二、库仑力的叠加 【例 3】如图 1-2-4 所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异种点电荷QA、QB. QA＝＋Q，QB＝－ Q，求在顶点 C处的点电荷＋ QC所受的静电力． 【巩固练习】如图 7 所示，边长为 L=30cm 的等边三角形ABC 三个顶点分别固定了一个电量为Q=+1× 10-6C 的正电荷，试求顶点 C 处的电荷受到的库仑力大小及方向 关于库仑定律（成立条件、精确度、使用范围） 1785年（我国清代乾隆五十年），法国科学家库仑（Charles Augustin Coulomb ，1736～1806年，军事工程师，退休后从事电学研究）用扭秤实验得出：两个静止的点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离平方成反比．这一规律的发现比牛顿发现万有引力迟100年．另外，值得指出的是，第一，在库仑做他的著名“扭秤”实验时，对电荷的量还没有明确的定义和度量方法，故在他的研究报告（《法兰西皇家科学院研究报告集》第569页）中，只强调了反平方定律，并没有明确提到电力与电荷的电量成正比．关于电量的严格定义是高斯等人在以后作出的，所以，现在我们所看到的库仑定律是后人在库仑扭秤实验结论基础上发展起来的．第二，如果真要用实验来确定两个点电荷之间的相互作用力，则应在真空中进行．如果在介质中进行，会影响测量的精确性．事实上，当初（1785年）库仑的所有测定都是在真空中做的． 库仑定律不仅是静电学的基础，也是整个电磁理论的基础之一．由库仑定律可以推出静电场方程乃至整个麦克斯韦方程组，而且库仑定律还标志着：人们对电磁现象的研究由定性的观察过渡到用仪器作定量的测量，并总结出定量的规律，从而开创了用近代的科学方法研究电磁现象的道路．库仑定律在近代物理理论中也具有重要的意义，它隐含着光子的静电质量为零的结论．正因为库仑定律有如此的重要性，所以，我们有必要对库仑定律的成立条件、适用范围及平方反比的精度等问题作深入的研究和探讨． 1、库仑定律的成立条件 关于库仑定律的成立条件，尽管各书籍的说法不一，但归纳起来不外有三条，即，（1）电荷是点电荷；（2）在真空中；（3）电荷处于静止状态．下面，我们将逐条分析． 条件（1）应该说是容易理解的，亦是正确的．因为用库仑定律计算两点电荷之间的作用力要用到距离，而只有点电荷，两带电导体之间的距离才有完全确定的意义（点电荷是个相对概念，详见扩展资料中“点电荷与检验电荷”）．然而，从微积分的观点看，任何连续分布的电荷都可看成无限多个电荷元（即点电荷）的集合，再利用叠加原理，就可求出非点电荷情况下的电场分布．所以，从上述分析可知，条件（1）确是库仑定律的成立条件，但不是限制库仑定律的使用条件． 条件（2）是完全多余的（但不能说错），因为只要是两个点电荷，不管它们在什么地方（是在真空、导体还是介质中），相互作用力都遵从库仑定律．但要注意的是，在有其他物质存在时，这些物质会受到原来两电荷的电场作用，从而产生极化电荷或感应电荷．因此，原来两个电荷中的每一个，都要受到这些极化电荷或感应电荷的影响，这时它们所受的作用力一般就比较复杂了，好在有一个例子能加以说明． 在均匀无限大介质（0εεεr =）中，两个点电荷之间的作用力是真空中的r ε/1倍，即 2 0210 2 2144r r q q r r q q F r επεπε= = （1） 从形式上看，（1）式似乎就是库仑定律在介质中不成立的佐证．殊不知在均匀无限大介质中，两个点电荷还要使介质产生相应的宏观极化电荷，如图所示．很明显，点电荷1q 要受到三种电荷的作用力，极化电荷1 q '-均匀地包围着，由对称性可知，其对1q 的作用力为零，极化电荷2 q '-由于距1q 较远，可看作点电荷，位置与2q 相同，故根据库仑定律，1q 所 库仑定律、电场强度 － 选择题 如图，真空中，点电荷q 在场点P 处的电场强度可表示为2 014r q E e r πε= ， 其中r 是q 与P 之间的距离，r e 是单位矢量。r e 的方向是 ()A 总是由P 指向q ； ()B 总是由q 指向P ； ()C q 是正电荷时，由q 指向P ； ()D q 是负电荷时，由q 指向 P 。 〔 〕 答案：()B 根据场强定义式0 q F E =，下列说法中正确的是： ()A 电场中某点处的电场强度就是该处单位正电荷所受的力； ()B 从定义式中明显看出，场强反比于单位正电荷； ()C 做定义式时0q 必须是正电荷； ()D E 的方向可能与F 的方向相反。 〔 〕 答案：()A 一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元d S 的一个带电量为σd S 的电荷元，在球面内各点产生的电场强度 ()A 处处为零 ()B 不一定都为零 ()C 处处不为零 ()D 无法判定 〔 〕 答案：()C 空间某处附近的正电荷越多，那么有： ()A 位于该处的点电荷所受的力越大；()B 该处的电场强度越大； ()C 该处的电场强度不可能为零； ()D 以上说法都不正确； 〔 〕 答案：()D 库仑定律的适用范围是 ()A 真空中两个带电球体间的相互作用； ()B 真空中任意带电体间的相互作用； ()C 真空中两个正点电荷间的相互作用； ()D 真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离。 〔 〕 答案：()D 在等量同种点电荷连线的中垂线上有A 、B 两点,如图所示，下列结论正确的是 ()A A B E E <，方向相同； ()B A E 不可能等于B E ,但方向相同； ()C A E 和B E 大小可能相等，方向相同； ()D A E 和B E 大小可能相等，方向不相同。 〔 〕 答案：()C 电荷之比为1:3:5的三个带同号电荷的小球A 、B 、C ，保持在一条直线上，相互间距离比小球直径 q P 库仑定律的适用条件 库仑定律是静电场的基本规律。它也和其他物理规律一样，有其适用条件。搞清这一点，对于正确理解和运用这一规律是非常必要的。 库仑定律一般表述为：“真空中两个静止点电荷间的作用力（即库仑力）大小与各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比，力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸引。”这里明确给出库仑定律的适用条件：“真空中”、“两个静止点电荷”。因为库仑定律就是在上述条件下发现的。 从场的观点来看，一个电荷对另一个电荷的作用，包含两个同时发生的过程：点电荷Q在其周围激发电场 这就是库仑定律。下面我们从场的观点出发，讨论如何认识库仑定律的适用条件。 首先，库仑定律仅适用于点电荷。库仑定律正是从两个点电荷相互作用力的经验事实归纳总结出来的，若不是点电荷， 库仑定律就不适用。例如我们实验中的两个带同号电荷的通草球，可以轻易地将它们无限靠近。按库仑定律F∝此时的斥力应是无限大，而实际并不如此。 下面我们讨论“真空中”这一条件。由于库仑的实验是在真空中做的，一般学习常由真空中的情形开始，所以有“在真空中”的说法。在相对介电常量为εr的电介质中，场源Q在距其r处激发的电场为 检验电荷q在该处所受库仑力为 也就是说两个静止点电荷在电介质中的相互作用力仍然与它各自的电量成正比，与它们距离的平 方成反比。考虑到介质的影响，将真空中的库仑力乘以即可。库仑定律在介质中仍然适用。所以并不存在另一个“介质中的库仑定律”。 最后我们研究两个点电荷“静止”（相对于观察者）这一条件。 当场源电荷Q静止，检验电荷q以速度v运动经过某一场点时，由于场源Q在该点有确定的场强 当场源电荷Q以速度v运动时（设其匀速运动并且t=0时经过坐标原点），考虑到相对论效应，情况与前面就大不一样。它不仅激发电场，而且产生磁场（变化的磁场也要激发电场），因本文主要研究库仑定律，故不讨论磁场对检验电荷的作用，只研究电场的情形。场源Q产生的总电场为： 式中θ是场点坐标矢径r与v的夹角，c为光速。总电场E中，既有电荷Q按库仑定律激发的电场，也有因磁场变化引起的感生电场。由E的表达式可见，E的大小除了与源电荷Q、矢径r有关，还与源电荷的速度v有关。E的大小不仅随v的大小变化，而且随r与v的夹角θ变化。这种场分布不再是球对称的，随着方向不同有显著变化，其电场线分布如图1。在这种电场中，两电荷的相互作用可由式（1）作如下讨论： 1．当场源Q的速度v较低时，v<2020高考物理库仑定律
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