2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、第一節(jié) 庫侖定律,葉集中學  李明亮,初中的知識,2. 不帶電的物體內(nèi)存在電荷,且存在等量正、負電荷,在物體內(nèi)中和,對外不顯電性.,1.自然界只存在兩種電荷,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引.,2.一般情況下物體不帶電,不帶電的物體內(nèi)是否存在電荷?如何使物體帶電?,3.摩擦起電的實質(zhì)是什么?,3.摩擦起電的實質(zhì)是:一個物體失去一些電子而帶正電,另一個物體得到這些電子而帶負電.,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒帶負電,用絲綢摩擦過的玻璃棒帶

2、正電,1.初中學過自然界中有幾種電荷,它們間的相互作用如何?,,摩擦起電,一、電荷,是否有其他方法使物體帶電?,1、自然界只存在兩種電荷:正電荷、負電荷. 同電相斥,異電相吸.,2、電荷量,3、使物體帶電的方法及其實質(zhì):,(1)摩擦起電,(2)感應起電,使物體帶電,不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正、負電荷分開,即電子的轉(zhuǎn)移.,(3)接觸帶電,還有其他方法嗎?,:電荷的多少.,單位:庫侖(C),[實質(zhì):自由電子在物體間的轉(zhuǎn)移],[實質(zhì):電

3、荷在物體上的定向移動],[實質(zhì):自由電子在物體間的轉(zhuǎn)移],起電方式,摩擦起電,靜電感應,接觸起電,實質(zhì):電荷的轉(zhuǎn)移。,電子得失是電荷轉(zhuǎn)移的根本原因。,,,使物體帶電,不是創(chuàng)造了電荷,而是使物體中的正、負電荷分開,即電子的轉(zhuǎn)移.,通過前面的學習,我們清楚了物體帶電的本質(zhì),那么一個帶電體究竟帶多少電呢?,6、電荷量e ,指電子(或質(zhì)子)所帶的電荷量,叫元電荷.,e=1.60×10-19C,5、所有帶電體的電荷量或者等于電荷量e或者

4、是電荷量e的整數(shù)倍.,一、電荷,4、電荷守恒定律:電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量不變.,,粒子電荷量Q和粒子質(zhì)量 m 之比.,一、電荷,7、荷質(zhì)比(比荷),電子的比荷:,①在研究帶電體間的相互作用時,如果帶電體本身的線度遠小于它們之間的距離.帶電體本身的大小,對我們所討論的問題影響甚小,相對來說可把帶電體視為一幾何點,并稱它為點電荷?! 、邳c電荷

5、是實際帶電體在一定條件下的抽象,是為了簡化某些問題的討論而引進的一個理想化的模型。 ?、埸c電荷本身的線度不一定很小,它所帶的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學中的“質(zhì)點”類似。,8、點電荷,一個新的物理模型,例題,例1.關(guān)于點電荷的概念,下列說法正確的是( ),A,B,C,D,對于任何帶電球體,總可把它看作電荷全部集中在球心的點電荷,只有體積很小的帶電體才能看作點電荷,體積很大的帶電體一定不能看作點電荷,當兩個帶電

6、體的形狀對它們之間相互作用力的影響可忽略時,這兩個帶電體可看作點電荷,C,既然電荷之間存在相互作用,那么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢,同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。,二、庫侖定律,實驗1,早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學家?guī)靵?庫侖做了大量實驗,于1785年得出了庫侖定律.,影響兩點電荷間作用力的因素:距離和電荷量.,實驗表明,電荷之間的作用力隨著電

7、荷量的增大而增大,隨著距離的增大而減小。,庫侖的實驗,,1.F與r有關(guān),2.F與q有關(guān),庫侖的實驗,研究方法:控制變量法.,庫侖扭秤1.avi,庫侖扭秤3.avi,結(jié)論:保持兩球上的電量不變,改變兩球之間的距離r,從實驗結(jié)果中庫侖得出靜電力與距離的平方成反比,即 F∝1/r2,庫侖扭秤1.avi,庫侖扭秤2.avi,結(jié)論:保持兩球間的距離不變,改變兩球的帶電量,從實驗結(jié)果中庫侖得出靜電力與電量的乘積成正比,即 F ∝q1q2,,二、庫侖

8、定律,1、內(nèi)容:真空中兩個點電荷之間相互作用的電力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.,電荷間相互作用的電力F叫做靜電力或庫侖力.,2、大?。?k=9.0×109N·m2/C2,3、方向:同性相斥,異性相吸.,K:靜電力常量,4、適用條件:,⑴.真空(空氣中近似成立),⑵.點電荷,,5、應用多個電荷的庫侖定律時,應注意:,①任意兩個靜止電荷間都存在一對庫侖力,滿足牛三

9、定律。,②任何兩個電荷之間的相互作用都滿足庫侖定律表達式,不因其他電荷存在而受影響。,③任何一個電荷所受的庫侖力等于周圍其他各點電荷對它的作用力的合力。,④幾個庫侖力或庫侖力和其他性質(zhì)的力合成時均遵守平行四邊形法則。,兩個運動電荷之間我們也可以應用庫侖定律,,庫侖(1736-1806)   庫侖在1736年6月14日生于法國昂古萊姆.庫侖家里很有錢,在青少年時期,他就受到了良好的教育.他后來到巴黎軍事工程學院學習,離開學校

10、后,他進入西印度馬提尼克皇家工程公司工作.工作了八年以后,他又在埃克斯島瑟堡等地服役.這時庫侖就已開始從事科學研究工作,他把主要精力放在研究工程力學和靜力學問題上.  1785年,庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律.同年,他在給法國科學院的《電力定律》的論文中詳細地介紹了他的實驗裝置,測試經(jīng)過和實驗結(jié)果.  庫侖不僅在力學和電學上都做出了重大的貢獻,做為一名工程師,他在工程方面也作出過重要的貢獻.他曾設(shè)計了一種水下作業(yè)

11、法.這種作業(yè)法類似于現(xiàn)代的沉箱,它是應用在橋梁等水下建筑施工中的一種很重要的方法.他還給我們留下了不少寶貴的著作,其中最主要的有《電氣與磁性》一書,共七卷,1785年至1789年公開出版發(fā)行.  庫侖是十八世紀最偉大的物理學家之一,他的杰出貢獻是永遠也不會磨滅的.,庫侖簡介,例題,例2. 試比較電子和質(zhì)子間的靜電引力和萬有引力.(已知電子質(zhì)量m1=9.1×10-31kg,質(zhì)子質(zhì)量m2=1.67×10-27kg,

12、電子和質(zhì)子的電荷量都是1.60×10-19C.),解:電子和質(zhì)子的靜電引力F1和萬有引力F2分別是,∴,F1,,F2,=,kQ1Q2,,Gm1m2,=,9.0×109×1.60×10-19×1.60×10-19,,6.67×10-11×9.1×10-31×1.67×10-27,=,2.3×1039,以后在研究帶電微粒間

13、相互作用時,經(jīng)常忽略萬有引力.,(2)當兩個完全相同(形狀和大?。┑膸щ婓w相接觸時,,均分電量,三、電荷中和現(xiàn)象、電荷均分原理,的性質(zhì),電荷均分原理。,(1)帶等量異種電荷的物體相互接觸后都不顯電性,這種現(xiàn)象叫做電中和現(xiàn)象。,,+5C,,三、電荷均分原理,當兩個完全相同(形狀和大?。┑膸щ婓w相接觸時,,均分電量,的性質(zhì)。,,+2.5C,三、電荷均分原理,當兩個完全相同(形狀和大小)的帶電體相接觸時,,均分電量,的性質(zhì)。,如原來帶異種電荷

14、,先中和后均分,,-3C,5C+(-3C)=+2C,+2C/2=+1C,三、電荷均分原理,當兩個完全相同(形狀和大?。┑膸щ婓w相接觸時,,均分電量,的性質(zhì)。,,,5C+(-3C)=+2C,+2C/2=+1C,如原來帶異種電荷,先中和后均分,三、電荷均分原理,當兩個完全相同(形狀和大?。┑膸щ婓w相接觸時,,均分電量,的性質(zhì)。,,+1C,如原來帶異種電荷,先中和后均分,三、電荷均分原理,當兩個完全相同(形狀和大?。┑膸щ婓w相接觸時,,均分電

15、量,的性質(zhì)。,5C+(-3C)=+2C,+2C/2=+1C,例3. 把兩個完全相同的小球接觸后分開,兩球相互排斥,則兩球原來的帶電情況可能是( ),A,B,C,D,原來的其中一個帶電,兩個小球原來分別帶等量異種電荷,兩個小球原來分別帶同種電荷,兩個小球原來分別帶不等量異種電荷,ACD,四、庫侖定律的應用,例4、有三個完全相同、大小可以忽略的金屬小球A、B、C,A帶電量7Q,B帶電-Q,C不帶電,將A、B固定起來,然后讓C

16、球反復與A、B接觸,最后移去C球,試問A、B間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲?解:由于C在A、B間反復接觸,故最終三個球的帶電量必相同。,故,,四、帶電體的靜電平衡,在真空中某處同時存在幾個帶電體,由于相互間庫侖力的作用而保持平衡狀態(tài)的現(xiàn)象。,處理方法:,①庫侖定律,②受力分析,,,例4. A、B兩個點電荷,相距為r,A帶有9Q的正電荷,B帶有4Q的正電荷(1)如果A和B固定,應如何放置第三個點電荷q,才能使此電荷處于平衡狀態(tài)?(2)如果A和

17、B是自由的,又應如何放置第三個點電荷,使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),且求第三個點電荷的電量q的大小及電性.,+,+,A,B,9Q,4Q,⑴點電荷的靜電平衡,①rAC=3r/5,②Qc= -36Q/25,例5、 有兩個半徑為r的帶電金屬球中心相距為L(L=4r), 對于它們之間的靜電作用力(設(shè)每次各球帶電量絕對值相同)( ) A. 帶同種電荷時大于帶異種電荷時 B. 帶異種電荷時大于帶同種電荷時 C. 帶等量

18、負電荷時大于帶等量正電荷時 D. 大小與帶電性質(zhì)無關(guān),只取決于電量,,,Q,Q,,L=4r,,庫侖定律的應用,,解題提醒,點電荷:,如果滿足相互之間距離遠大于帶電體大小則帶電體便可看做點電荷.,庫侖定律的適用是什么條件?,,例6、兩個帶同種電荷的相同金屬小球(兩球距離遠大于小球的直徑)所帶電量分別為Q1,Q2,現(xiàn)讓它們接觸后再放回原處,那么它們的相互作用與原來相比( ) A. 可能變大 B. 可能

19、變小 C. 可能不變 D. 以上三種都可能存在,,,Q1,Q2,,,庫侖定律的應用,學習提醒,我們需要用何知識點來解這道題?,電荷均分原理和庫侖定律,代數(shù)平均數(shù)不小于幾何平均數(shù),,,例、下列說法中正確的是:  A .點電荷就是體積很小的電荷.  B .點電荷就是體積和帶電量都很小 的帶電體.  C .根據(jù) 可知,當r 0 時,F(xiàn) ∞  D .靜電力常量的數(shù)值是由實驗得

20、到的.,,,答案:D.,牛刀初試,,8、如圖在正方形的三個頂點處各固定一個點電荷Q1、Q2,電性如圖,則在另一個頂點再放一個q電荷,要使q靜止,Q1、Q2的大小關(guān)系如何?q的電荷量和電性能不能確定?,,,,,⑴點電荷的靜電平衡,,,,,,+Q1,+Q1,-Q2,,,,,+q,,,,,,,,f1,f1,f,F,,,,,,,-q,f1,f1,F,f,F = f,,,例9,如圖示,半徑為R的絕緣球殼上均勻的帶有電量為+Q的電荷,另一電荷量為+

21、q點電荷放在球心O上,由于對稱性,點電荷受力為零,現(xiàn)在設(shè)球殼上挖去半徑為r(r<<R)的一個小孔,則此時置于球心上的點電荷所受的力大小為多大?方向如何?,,,,,R,+q,+Q,,,F,方法:,等效法,方向:由q指向小孔中心,9、如圖所示,A、B是帶有等量的同種電荷的兩小球,它們的質(zhì)量都是m,它們的懸線長度是L,懸線上端都固定在同一點O,B球懸線豎直且被固定,A球在力的作用下,偏離B球x的地方靜止平衡,此時A受到繩的拉力為T

22、;現(xiàn)在保持其他條件不變,用改變A球質(zhì)量的方法,使A球在距B為1/2x處平衡;則A受到的繩的拉力為( ) A.T B.2T C.4T D.8T,⑵帶電體的靜電平衡,,例3一擺長為L的單擺,擺球質(zhì)量為m,帶有負電荷,電量為q,如果懸點A處放一正電荷,電量也為q,要使擺能在豎直平面內(nèi)作完整的圓周運動,如圖所示,則擺在最低點的速度最小值為多少?,+,-,,,V,A,-,,,G,F電,規(guī)范板演,“水流星

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