2015-2016學(xué)年高中物理第1章電荷的相互作用2探究電荷相互作用規(guī)律導(dǎo)學(xué)案滬科版選修3

學(xué)案 2 探究電荷相互作用規(guī)律 目標(biāo)定位1.知道點(diǎn)電荷的概念.2.理解庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式及其適用條件，會(huì)用庫(kù)侖定 律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 基礎(chǔ)自學(xué)屠實(shí) 重點(diǎn)互動(dòng)探究 一、庫(kù)侖定律 問(wèn)題設(shè)計(jì) 1. 如圖 1 所示， 用摩擦起電的方法分別讓球形導(dǎo)體 A和通草球B帶上同種電荷，并使球形導(dǎo) 體A與通草球B處在同一水平面上. (1) 使通草球B處于同一位置，增大或減小其所帶的電荷量，通草球 B所受作用力的大小如 何變化？ (2) 保持導(dǎo)體A和通草球B的電荷量不變，改變兩者之間的距離，通草球 B所受作用力的大 小如何變化？ (3) 以上說(shuō)明，哪些因素影響電荷間的相互作用力？這些因素對(duì)作用力的大小有什么影響？ 答案(1)增大小球所帶的電荷量，小球受到的作用力增大；減小小球所帶的電荷量，小球 受到的作用力減小. (2)兩者距離增大，作用力變??；距離減小，作用力變大 電荷量和電荷間的距離.電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大， 隨著電荷間距離的 增大而減小. 2. 庫(kù)侖研究電荷間相互作用的裝置叫庫(kù)侖扭秤， 該裝置是利用什么方法顯示力的大??？通過(guò) 庫(kù)侖的實(shí)驗(yàn)，兩帶電體間的作用力 F與距離r的關(guān)系如何？ 答案 該裝置通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度來(lái)比較力的大小，力越大，懸絲扭轉(zhuǎn)的角度越大 .力F與 1 距離r的二次方成反比：F*卩 知識(shí)，探究 圖 1 2 要點(diǎn)提煉 1. 庫(kù)侖定律： 真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間相互作用力的大小，跟它們的電荷量 5 與q2的 乘積成正比，跟它們的距離 r的二次方成反比，作用力的方向沿著它們的連線 .表達(dá)式：F =k 2.式中的k為靜電力常量，數(shù)值為 k= 9.0 x 109 N-m2/C2. r 2. 庫(kù)侖定律的適用范圍：真空中的點(diǎn)電荷 . 3. 點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的帶電體，是一種理想化的物理模型 當(dāng)帶電體間 的距離比它們自身的大小大得多， 以至于帶電體的形狀、 大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的 相互作用力的影響可以忽略時(shí)，帶電體可以看做點(diǎn)電荷 延伸思考 1. 有人說(shuō)：點(diǎn)電荷是指帶電荷量很小的帶電體，對(duì)嗎？為什么？ 答案 不對(duì)點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒(méi)有大小、形狀的帶電體，是一種理想化的物理模型 . 當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多， 以至于帶電體的形狀、 大小及電荷分布狀況對(duì) 它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，帶電體可以看做點(diǎn)電荷 .一個(gè)物體能否被看做點(diǎn) 電荷，是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的，不能單憑其大小和形狀而定 2. 還有人根據(jù)F= kqq推出當(dāng)r T0時(shí)，F(xiàn)TB,正確嗎？ 答案 從數(shù)學(xué)角度分析似乎正確， 但從物理意義上分析卻是錯(cuò)誤的 因?yàn)楫?dāng)rT0時(shí)，兩帶電 體已不能看做點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用了 二、靜電力的疊加 問(wèn)題設(shè)計(jì) 已知空間中存在三個(gè)點(diǎn)電荷 A B C, A對(duì)C的靜電力是否因 B的存在而受到影響？ A、B是 否對(duì)C都有力的作用？如何求 A B對(duì)C的作用力？ 答案 A對(duì)C的靜電力不受B的影響，A B對(duì)C都有力的作用，A、B對(duì)C的作用力等于 A、 B單獨(dú)對(duì)C的作用力的矢量和. 要點(diǎn)提煉 1. 如果存在兩個(gè)以上點(diǎn)電荷，那么每個(gè)點(diǎn)電荷都要受到其他所有點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力 兩個(gè) 點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變 .因此，某點(diǎn)電荷受到的作用力， 等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和 2. 任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的 .所以，如果知道帶電體上的電荷分布， 根據(jù)庫(kù)侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向 呈典例精埜 一、對(duì)點(diǎn)電荷的理解 3 例 1】下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法中，正確的是 （ ） A. 只有電荷量很小的帶電體才能看成是點(diǎn)電荷 B. 體積很大的帶電體一定不能看成是點(diǎn)電荷 C. 當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小遠(yuǎn)小于它們之間的距離時(shí)，可將這兩個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷4 D. 切帶電體都可以看成是點(diǎn)電荷 解析 本題考查點(diǎn)電荷這一理想模型 .能否把一個(gè)帶電體看成點(diǎn)電荷，關(guān)鍵在于我們分析時(shí) 是否考慮它的體積大小和形狀 .能否把一個(gè)帶電體看做點(diǎn)電荷，不能以它的體積大小而論， 應(yīng)該根據(jù)具體情況而定.若它的體積和形狀可不予考慮時(shí)，就可以將其看成點(diǎn)電荷 .故選 C. 答案 C 、庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用 Q和+3Q的相同金屬小球（均可視為點(diǎn)電荷），固定在相距為r r F.兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?，則兩球間靜電力 的大小為（ ） 1 ATF 12 3 B.4F 4 C.3F D.12F 解析 兩帶電金屬小球接觸后， 它們的電荷量先中和后均分，由庫(kù)侖定律得： F=葉,F =k = k4!.聯(lián)立得F= 3F, C 選項(xiàng)正確. r 2 r 3 答案 C 針對(duì)訓(xùn)練 有三個(gè)完全相同的金屬小球 A B C, A所帶電荷量為+ 7Q, B所帶電荷量為一Q C不帶電.將A B固定起來(lái)，然后讓 C反復(fù)與A、B接觸，最后移去 C, A、B間的相互作用 力變?yōu)樵瓉?lái)的（ ） 1 2 4 5、 A.7倍 B. 7 倍 C. 7 倍 D. 5 倍 答案 C 解析 C與A、 B反復(fù)接觸, 最后 A、B C三者所帶電荷量均分, 即qA =qB,= ,7Q+ =qc 一 Q 2Q 、一 e , 2Q-2 Q 4kC2 A B間的作用力F = k - 2 = 廠， r r 7Q- Q 7kQ 原來(lái)A B間的作用力F= k孑 , 所以4，即4F. 三、多個(gè)點(diǎn)電荷間靜電力的疊加 【例 3 如圖 2 所示，分別在 A B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷 Q= + 2X 10 T4 C 和Q= 2X 10 一14 C.在例 2 兩個(gè)分別帶有電荷量一 的兩處，它們間靜電力的大小為 5 AB的垂直平分線上有一點(diǎn) C,且AB= AG= BG 6X 10 _2 m.如果有一高能電子靜止放在 C點(diǎn)處, 則它所受的靜電力的大小和方向如何? c 電荷的作用力FA、FB,如圖所示. 由庫(kù)侖定律F= k牛g得 =9.0 X 109X 2X 10二 T2X 10 _9 N UX ( =8.0 X 10 一21 N FB=恙=8.0 X 10 _21 N r 由矢量的平行四邊形定則和幾何知識(shí)得靜止放在 C點(diǎn)的高能電子受到的靜電力 F= FA= FB= 8.0 X 10 21 N，方向平行于 AB連線由B指向 A. 答案 8.0 X 10t N 方向平行于 AB連線由B指向A 例 4】如圖 3 所示，兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量分別為 q1 = 4X 10 9 C 和 q2= 9X 10 c,分別固 定于相距 20 cm 的a、b兩點(diǎn)，有一個(gè)點(diǎn)電荷 q放在a、b所在直線上且靜止不動(dòng)，該點(diǎn)電荷 所處的位置是（ ） f 圖 3 A. 在a點(diǎn)左側(cè) 40 cm 處 B. 在a點(diǎn)右側(cè) 8 cm 處 C. 在b點(diǎn)右側(cè) 20 cm 處 D. 無(wú)法確定 解析 此電荷電性不確定，根據(jù)平衡條件，它應(yīng)在 q1點(diǎn)電荷的左側(cè)，設(shè)距 5 距離為X,由 k 追 2，將數(shù)據(jù)代入，解得 X= 40 cm ,故 A 項(xiàng)正確. X X + 答案 A 解析電子帶負(fù)電荷，在C點(diǎn)同時(shí)受 A B兩點(diǎn) 6 課堂要點(diǎn)小結(jié) 自我，檢測(cè) 1. （對(duì)點(diǎn)電荷的理解）對(duì)點(diǎn)電荷的理解，你認(rèn)為正確的是 （ ） A. 點(diǎn)電荷可以是帶電荷量很大的帶電體 B. 點(diǎn)電荷的帶電荷量可能是 2.56 X 10 20 C C. 只要是均勻的球形帶電體，不管球的大小，都能被看做點(diǎn)電荷 D. 當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對(duì)它們的相互作用力的影響可忽略時(shí)， 這兩個(gè)帶電體都能看做點(diǎn)電荷 答案 AD 解析 能否把一個(gè)帶電體看做點(diǎn)電荷， 不是取決于帶電體的大小、 形狀等，而是取決于研究 問(wèn)題的實(shí)際需要，看帶電體的形狀、大小和電荷分布情況對(duì)電荷之間的作用力的影響是否可 以忽略. 2. （庫(kù)侖定律的理解與應(yīng)用）相隔一段距離的兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力為 F,現(xiàn)使其中 一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍，同時(shí)將它們間的距離也變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍，貝陀們之間 的靜電力變?yōu)椋?） F F A. q B.4 F C.2 F D. 4 答案 A qq 2qq 1 q2 F 、 解析 F= k , F = k 2= k=，選 A. r Lr 2 r 2 3.（靜電力的疊加）如圖 4 所示，等邊三角形 ABC邊長(zhǎng)為L(zhǎng),在頂點(diǎn)A、B處有等量同種點(diǎn)電 荷Q、 、QB, Q= Q=+ Q,求在頂點(diǎn)C處的正點(diǎn)電荷 Q所受的靜電力. A 圖 4 答案 -QQ 3k 2，方向?yàn)榕c AB連線垂直向上 解析 正點(diǎn)電荷Q在C點(diǎn)的受力情況如圖所示， Q、QB對(duì)Q的作用力大小和方向都不因其他 檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)咸功快樂(lè) 7 電荷的存在而改變，仍然遵守庫(kù)侖定律8 Q對(duì)Q作用力：FA= kL，同種電荷相斥， QB對(duì)CC作用力：FB= kQL?，同種電荷相斥， 因?yàn)?QA= Q=+ Q 所以 FA= FB, QC受力的大?。篎= 3FA= 3kQLQQ,方向?yàn)榕cAB連線垂直向上. 4. （靜電力的疊加）如圖 5 所示，在一條直線上的三點(diǎn)分別放置 Q= + 3X 10 一9C、Q= 4X 10 Q= + 3X 10 9 C 的A、B、C點(diǎn)電荷，試求作用在點(diǎn)電荷 A上的靜電力的大小. rm A受到B C電荷的靜電力如圖所示，根據(jù)庫(kù)侖定律有 FBA=竺=9x 109x 4X1 7 3x 10 一9 N = 1.08 x 10 -3 N r BA kQQA 9x 109x 3x 10 9x 3x 10 一9 5 FCA= rCr = 2 N=9x 10 N 規(guī)定沿這條直線由 A指向C為正方向，則點(diǎn)電荷A受到的合力大小為 一 3 一 5 一 4 9X 10 ) N = 9.9 x 10 N. 40 分鐘課時(shí)作業(yè) 題組一對(duì)點(diǎn)電荷的理解 1. 關(guān)于點(diǎn)電荷，以下說(shuō)法正確的是 （ ） A. 足夠小的電荷就是點(diǎn)電荷 B. 一個(gè)電子不論在何種情況下均可視為點(diǎn)電荷 C. 在實(shí)際中點(diǎn)電荷并不存在 D. 個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷， 不是看它尺寸的絕對(duì)值， 而是看它的形狀和尺寸對(duì)相互作用 力的影響能否忽略不計(jì) 答案 CD 解析 點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型， 一個(gè)帶電體能否看成點(diǎn)電荷不是看其大小， 而是應(yīng) 具體問(wèn)題具體分析，看它的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)相互作用力的影響能否忽略不計(jì) . 答案 9.9 x 10 4 N 解析 點(diǎn)電荷A同時(shí)受到 B和C的靜電力作用，因此作用在 A上的力應(yīng)為兩靜電力的合力 可先根據(jù)庫(kù)侖定律分別求出 B、C對(duì)A的靜電力，再求合力 rm 0.01 2 0.03 FA= FBA FCA= (1.08 x 10 操千曲而后曉聲觀千劃而后識(shí)器 9 因此大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷和小的帶電體一定能看成點(diǎn)電荷的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的， 所 以A B錯(cuò)，C D 對(duì). 2. 下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說(shuō)法正確的是 （ ） A. 任何帶電體，都可以看成是電荷全部集中于中心的點(diǎn)電荷 B. 球狀帶電體一定可以看成點(diǎn)電荷 C. 點(diǎn)電荷就是元電荷 D. 個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷應(yīng)以具體情況而定 答案 D 解析 一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷， 是相對(duì)于具體問(wèn)題而言的， 不能單憑其大小和形狀及帶 電荷量的多少來(lái)判斷，因此 D 正確，A、B 錯(cuò)誤.元電荷是電荷量，點(diǎn)電荷是帶電體的抽象， 兩者的內(nèi)涵不同，所以 C 錯(cuò) 題組二對(duì)庫(kù)侖定律的理解 3. 關(guān)于庫(kù)侖定律，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A. 庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的球體 B. 根據(jù)F= k,當(dāng)兩電荷的距離趨近于零時(shí)，靜電力將趨向無(wú)窮大 C. 若點(diǎn)電荷qi的電荷量大于q2的電荷量，貝U qi對(duì)q2的靜電力大于q2對(duì)qi的靜電力 D. 庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式相似，都是平方反比定律 答案 D 解析 點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體的近似， 只有帶電體的大小和形狀對(duì)電荷的作用力影響可忽略不 計(jì)時(shí)，實(shí)際帶電體才能視為點(diǎn)電荷， 故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；當(dāng)兩個(gè)電荷之間的距離趨近于零時(shí)，不 能再視為點(diǎn)電荷，公式 F= 不能用于計(jì)算此時(shí)的靜電力，故選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；qi和q2之間的 靜電力是一對(duì)相互作用力， 它們的大小相等，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；庫(kù)侖定律與萬(wàn)有引力定律的表 達(dá)式相似，研究和運(yùn)用的方法也很相似，都是平方反比定律，故選項(xiàng) D 正確. 4. 要使真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的靜電力增大到原來(lái)的 4 倍，下列方法可行的是（ ） A.每個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量都增大到原來(lái)的 2 倍，電荷間的距離不變 B.保持點(diǎn)電荷的電荷量不變， 使兩個(gè)電荷間的距離增大到原來(lái)的 2 倍 C. 一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量加倍， 另一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量保持不變， 同時(shí)使兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離 i 減小為原來(lái)的- D.保持點(diǎn)電荷的電荷量不變， 將兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離減小為原來(lái)的 i 4 答案 A 解析 根據(jù)庫(kù)侖定律F= 可知，當(dāng)r不變時(shí)，qi、q2均變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍，F(xiàn)變?yōu)樵瓉?lái)的 410 倍，A 正確.同理可求得 B、C、D 中F均不滿足條件，故 B C、D 錯(cuò)誤. 5. 兩個(gè)半徑為R的帶電球所帶電荷量分別為 qi和q2，當(dāng)兩球心相距 3R時(shí)，相互作用的靜電 力大小為（ ） qq2 C.Fv k眾 答案 D 解析 因?yàn)閮汕蛐木嚯x不比球的半徑大很多， 所以兩帶電球不能看做點(diǎn)電荷， 必須考慮電荷 在球上的實(shí)際分布.當(dāng)qi、q2是同種電荷時(shí)，相互排斥，電荷分布于最遠(yuǎn)的兩側(cè)，電荷中心 3R;當(dāng)qi、q2是異種電荷時(shí)，相互吸引，電荷分布于最近的一側(cè)，電荷中心距離 所示，三個(gè)完全相同的金屬小球 a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上 .a和c帶 正電，b帶負(fù)電，a所帶的電荷量比b所帶的電荷量小.已知c受到a和b的靜電力的合力可 用圖中四條有向線段中的一條來(lái)表示，它應(yīng)是 （ ） 圖 1 A. Fi B. F2 C. F3 答案 B 解析 據(jù)同電相斥，異電相吸規(guī)律，確定金屬小球 c受到a和b的靜電力方向，考慮 a 的帶電荷量小于 b的帶電荷量，故 Re 與&的合力只能為Fa,選項(xiàng) B 正確. 7. 如圖 2 所示，有三個(gè)點(diǎn)電荷 A、B、C位于一個(gè)等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，已知 A、B都帶 正電荷，A所受B、C兩個(gè)電荷的靜電力的合力如圖中 FA所示，那么可以判定點(diǎn)電荷 C所帶 電荷的電性（ ）A.F= k qq2 B.F k qiq2 R 題組三 D.無(wú)法確定 距離大于 6.如圖 1 D.F4 ,D 正確. 小于 3R, 靜電力的疊加 UQ - -pb 11 A. 一定是正電 B. 一定是負(fù)電 C. 可能是正電，也可能是負(fù)電 D. 無(wú)法判斷 答案 B 解析 因A B都帶正電，所以靜電力表現(xiàn)為斥力，即 B對(duì)A的作用力沿BA的延長(zhǎng)線方向, 而不論C帶正電還是帶負(fù)電， A和C的作用力方向都必須在 AC連線上，由平行四邊形定則 知，合力必定為兩個(gè)分力的對(duì)角線，所以 A和C之間必為引力，所以 C帶負(fù)電，故選 B. 題組四 電荷的平衡問(wèn)題 8. 如圖 3 所示，三個(gè)點(diǎn)電荷qi、q2、q3固定在一直線上，q2與qs間距離為qi與q2間距離的 2 倍，每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個(gè)電荷的電荷量之比為 答案 C 解析 小球a受到重力、支持力和靜電力的作用處于平衡狀態(tài)時(shí)，才能靜止在斜面上 可知搐 - t）c 圖 2 A.( 9) : 4 : ( 36) B.9 : 4 : 36 C.( 3) : 2 : ( 6) D.3 : 2 ：6 答案 A 解析本題可運(yùn)用排除法解答 .分別取三個(gè)電荷為研究對(duì)象，由于三個(gè)電荷只在靜電力作用 下保持平衡，所以這三個(gè)電荷不可能是同種電荷，這樣可立即排除 B、D 選項(xiàng)，故正確選項(xiàng) 只可能在 A、C 中.若選q2為研究對(duì)象，由庫(kù)侖定律知： k = 嚴(yán)3 2,因而得:qi=-4q3, r j r 4 即q3 = 4qi.選項(xiàng) A 恰好滿足此關(guān)系，顯然正確選項(xiàng)為 A. 9.如圖 4 所示，把一帶正電的小球 a放在光滑絕緣斜面上, MN間放一帶電小球 b,貝U b應(yīng)（ ） 欲使球a能靜止在斜面上，需在 A.帶負(fù)電，放在A點(diǎn) C.帶負(fù)電，放在C點(diǎn) 圖 4 B. 帶正電， 放在B點(diǎn) D.帶正電，放在C點(diǎn) 12 只有小球b帶負(fù)電、放在 C點(diǎn)才可使a受合力為零，故選 C. 10.如圖 5 所示，水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面，斜面與水平面的夾角為 0 . 一根輕質(zhì) 絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端，另一端系有一個(gè)帶電小球 代細(xì)線與斜面平行小球A的 質(zhì)量為m電荷量為q.小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球 B,兩球心的高度相同、 間距為d.靜電力常量為k，重力加速度為g,兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷 小球A靜止在斜面 B.當(dāng)*、ymgs；0時(shí)，細(xì)線上的拉力為 o C. 當(dāng)*尸時(shí)，細(xì)線上的拉力為 0 D. 當(dāng)弓=. 時(shí)，斜面對(duì)小球 A的支持力為 0 d l ktan 0 答案 AC 2 解析 根據(jù)庫(kù)侖定律，A B球間的庫(kù)侖力F庫(kù)=離，選項(xiàng) A 正確；小球A受豎直向下的重力 d 的大小等于重力與庫(kù)侖力的合力大小時(shí)，細(xì)線上的拉力等于零，如圖所示， kq2 則mtan 0，所以q= mga-，選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；斜面對(duì)小 球的支持力N始終不會(huì)等于零，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤. 球，正好使三個(gè)小球都處于平衡狀態(tài) .求: (1) 第三個(gè)小球帶的是哪種電荷? (2) 應(yīng)放在什么地方？ (3) 電荷量是Q的多少倍？ 答案(1)帶負(fù)電 放在+ Q和+ 9Q兩個(gè)小球連線之間，距離+ Q0.1 m 處mg水平向左的庫(kù)侖力 F庫(kù)=器，由平衡條件知，當(dāng)斜面對(duì)小球的支持力 11.有兩個(gè)帶電小球, 電荷量分別為+ Q和+ 9Q在真空中相距 0.4 m.如果引入第三個(gè)帶電小 上，則( 13 解析 根據(jù)受力平衡分析，引入的第三個(gè)小球必須帶負(fù)電， 放在+ Q和+ 9Q兩個(gè)小球的連線 之間.設(shè)第三個(gè)小球帶電何量為 q,放在距離+ Q為x處，由平衡條件和庫(kù)侖定律有: 以第三個(gè)帶電小球?yàn)檠芯繉?duì)象： kQ- q k9Q- q x2 x 2 解得x= 0.1 m ” 2X10一3 * * *K 3X 1）一2 以+ Q為研究對(duì)象: 14 /曰 9Q 得q=厲 12.如圖 6 所示，把質(zhì)量為 0.2 g 的帶電小球A用絕緣絲線吊起，若將帶電荷量為 4X 10 8C 的小球B靠近它，當(dāng)兩小球在同一高度且相距 3 cm 時(shí)，絲線與豎直方向夾角為 45 . g取 10 m/s 2,則: 圖 6 (1)此時(shí)小球B受到的靜電力F的大小為多少？ 小球A帶何種電荷？ (3)小球A所帶電荷量大小是多少？ 答案 (1)2 X10 N (2)負(fù)電荷 (3)5 X10 C 解析 根據(jù)題給條件，可知小球 A處于平衡狀態(tài)，分析小球 A受力情況如 圖所示.mg小球A的重力.T：絲線的張力 F：小球B對(duì)小球A的靜電力 三個(gè)力的合力為零 一 3 一 3 F= mgan 45 = 0.2 X 10 X 10X 1 N = 2X 10 N. qA “ qB 題中小球A B都視為點(diǎn)電荷，它們相互吸弓 I,其作用力大小 F= 片 - _ qA “ qB F= k 孑=mgan 45 1 F 夸克帶電荷量為一 3。，e為電子所帶電荷量的大小.如果質(zhì)子是由三個(gè)夸克組成的，且各 個(gè)夸克之間的距離都為I，I = 1.5 x 10 T5 m,試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力 . 答案 上夸克之間的靜電力為 45.5 N,是排斥力；上夸克與下夸克之間的靜電力為 22.8 N, 是吸引力 解析 質(zhì)子帶電荷量為+ e,所以它是由 2 個(gè)上夸克和 1 個(gè)下夸克組成的.按題意，三個(gè)夸克 必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處，這時(shí)上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為 2 2 代入數(shù)據(jù)，得Fuu= 45.5 N，是排斥力 上夸克與下夸克之間的靜電力為 1 2 產(chǎn) 3e 2 e2 2 9 -C = 5X 10 C. 所以小球B受到的靜電 15 Fud = k p2 = 9*|2 代入數(shù)據(jù)，得Fud= 22.8 N，是吸引力所以 qA 9.0 X 109X4X 10一 小球B受到的靜電力與小球 A受到的靜電力為對(duì)作用力和反作用力, 力大小為 2X 10一3 N.小球A與小球B相互吸引，小球 B帶正電，故小球 A帶負(fù)電. 13.已經(jīng)證實(shí)質(zhì)子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電荷量為 fe,