二. 库仑的实验,库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图1-2-1所示,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的球与A所受的重力平衡。当把另一个带电的金属球C插入容器并他它靠近A时,A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。改变A与C之间距离_记录每次悬丝扭转的角度,便可找到力F与距离r的关系,实验的结果是力F与距离r的二次方成反比,即
。
案例精析:
例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
解析:带电体能否被看成点电荷,与体积大小无关。当带电体的大小及形状对相互作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看成点电荷。
答案:C
例2两个完全相同的金属小球A、B,A球带电量为+5.0×10-9C,B球带电量为-7.0×10-9C,两球相距1m。问:它们之间的库仑力有多大?若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力为多大?
解析:两球未接触时,球间库仑力;两球接触后,部分电荷中和,剩余净电荷为-2×10-9C,由于两金属球完全相同,净电荷均分,各带-1.0×10-9C,此时两球间库仑力
答案:;
感悟:两带电导体接触时,净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球(1)若接触前分别带电为Q1、Q2,则接触后两球带电均为(Q1+Q2)/2;(2)若接触前分别带电Q1、-Q2,则接触后两球带电均为(Q1-Q2)/2。其实,库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中,就是利用以上方法来改变和控制电荷的电荷量的。
例3如图9-1-2所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知q1和q2之间的距离为l1,q2和
q3之间的距离为l2,且每个电荷都处于平衡状态。
(1)如q2为正电荷,则q1为_____电荷,q3为______电荷
(2)q1、q2、q3三者电量大小之比_______∶_______∶_______。
[解析]对q2,只要q1、q3带同种电荷就可能使起处于平衡状态,而对q1、q3,若都带正电荷,各自均受到另外两个电荷的斥力,而不能保持平衡。只有同带负电荷,q2对其为引力,另外一电荷对其为斥力,当两力大小相等时才能处于平衡。
对q2有: 对q1 有:
可得: q1∶q2∶q3=∶1∶
[点评]本题是库仑定律与质点的平衡结合,分析时要审清题意,研究对象是三个电荷都处于平衡状态。
三维达标:
基础练习
1. 关于库仑定律的公式,下列说法中正确的是( AD )
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
课堂探究:
22. ∠3=90,°∠1=67.5°.
21. (1)因为17÷6=2 … 5,所以数字“17”在第5条射线上,即在射线OE上.
(2)各条射线OA,OB,OC,OD,OE,OF上数字的排列规律分别为:6n-5,6n-4,6n-3,
6n-2,6n-1,6n.
(3)因为2007÷6=334…3,所以数字“2007”在第三条射线上,即在射线OC上.
20.(1)如图线段AE上三点B、C、D,假设点A、E分别为甲、乙站,而B、C、D分别为
中途三站,因为这样线段的条数共有10条,故最多有10种不同的票价.
(2)一条线段上有往返两种车票,所以有20种车票.
19.根据路程、速度、时间之间关系可以求出每个景点之间行驶时间如图,从景点A到
C的所有路线中,可以算出路线“A-B-E-C”用时最少.
18.答案如图:
16.(1)5cm
(2) cm
17.略
11. 0,7,30 12.平行 13. 垂线段最短 14.4 15.6,28
1.A 2. D 3. B 4. A 5. B 6. C 7. B 8. D 9. A 10. B
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