20xx粵教版高中物理選修3-112探究靜電力(完整版)
【正文】 案 BC 庫侖定律與電荷守恒定律的應(yīng)用 1 ．如圖 1 － 2 － 5 所示，有半徑均為 r 的兩個金屬球，彼此距離為 L ，其中 L 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的半徑 r . 它們都帶正電荷，電荷量分別為 Q 1 、 Q 2 ，則它們之間的靜電力為 ( ) ． 圖 1 － 2 － 5 A.kQ 1 Q 2L ＋ 2 r B.kQ 1 Q 2? L ＋ 2 r ?2 C.kQ 1 Q 2L2 D.kQ 1 Q 2r2 解析 由于 L 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球的半徑 r ，所以兩個帶電金屬球可看成點電荷，其間距為 L ＋ 2 r ，根據(jù)庫侖定律得 F ＝ kQ 1 Q 2? L ＋ 2 r ?2 .故 B 選項正確． 答案 B 靜電力的疊加 2 ．一半徑為 R 的絕緣球殼上均勻地帶有電荷量為＋ Q 的電荷，另一電荷量為＋ q 的點電荷放在球心 O 上，由于對稱性，點電荷所受的力為零．現(xiàn)在球殼上挖去半徑為 r ( r ? R ) 的一個小圓孔A ，此時置于球心的點電荷所受電場力的大小為多少？ ( 已知靜電力常量為 k ) ，方 向 如何？ 解析 由于球殼上均勻帶電，原來每條直徑兩端相等的一小塊面積上的電荷 ( 對稱 ) 對球心＋ q 的力互相平衡．在球殼上 A 處挖去半徑為 r 的小圓孔后，其他直徑兩端電荷對球心＋ q 的力仍互相平衡，剩下的就是與 A 相對的，半徑也等于 r 的一小塊圓面 B 上的電荷對 q 的作用力 F ，如圖所示． B 處這一小塊圓面上的電荷量為qB＝π r24π R2 Q ＝r24 R2 Q . 由于半徑 r ? R ，可以把 B 看成點電荷．根據(jù)庫侖定律，它對中心＋ q 的作用力大小為 F ＝ kq B qR2 ＝ kr24 R2 Q L ，由庫侖定律可得 F ＝ kQ ′ qR2 ＝ kLQLq? 2π R － L ? R2 ，受力方向指向 a ′ b ′ . 2．庫侖定律與力學(xué)綜合應(yīng)用 庫侖力也稱為靜電力，它具有力的共性．它與學(xué)過的重力、彈力、摩擦力是并列的．它具有力的一切性質(zhì)，它是矢量，合成分解時遵循平行四邊形定則，可以與其他的力平衡，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度．分析問題的思路與方法完全是力學(xué)問題的思路與方法． 即：電學(xué)問題、力學(xué)方法 ( 1) 庫侖力作 用下的平衡問題 ① 分析帶電體在有庫侖力作用下的平衡問題時，與力學(xué)問題一樣，具體方法是： a. 確定研究對象； b. 受力分析； c. 列出平衡方程； d. 聯(lián)立求解． ② 共線的三個點電荷平衡的規(guī)律可總結(jié)為： “ 兩同夾一異，兩大夾一小，近小遠(yuǎn)大， ” 且三個電荷的電荷量滿足 q1q3＝q1q2＋ q2q3 (2)庫侖力作用下的非平衡問題 跟力學(xué)問題的處理方法相同，明確研究對象，分析運動過程，再分析包括庫侖力在內(nèi)的所有力，再依據(jù)牛頓運動定律或者動能定理列方程，并靈活選用整體法和隔離法分析問題 . 【典例 1 】 有三個完全一樣的金屬球 A 、 B 、 C ， A 球帶的電荷量為 7 Q ， B 球帶的電荷量為－ Q ， C 球不帶電，將 A 、 B 兩球固定，然后讓 C 球先跟 A 球接觸，再跟 B 球接觸，最后移去 C 球，則A 、 B 球間的作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮? 解析 設(shè) A 、 B 兩球間的距離為 r ，由
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