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库仑力也称为静电力,它具有力的共性.它与学过的重力、弹力、摩擦力是并列的.它具有力的一切性质,它是矢量,合成与分解时遵循平行四边形定则.

4.如图1-2-4,半径均为r1的两个金属球,彼此之间的距离为L,其中L远远大于球的半径r1.它们都带正电荷,电荷量分别为Q1、Q2,则它们之间的静电力为( )

图1-2-4

A.C.

kQ1Q2

L+2r1kQ1Q2

L2

B.D.

kQ1Q2L+2r1kQ1Q2

r21

2 【解析】 将两个金属球看作点电荷,其间距为L+2r1,根据库仑定律F=则B项正确,A、C、D项错误.

【答案】 B

kQ1Q2

L+2r1

2

5.半径相同的两个金属球A、B(可以看作点电荷)带有相等的电荷量,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开,这时A、B两球之间的相互作用力的大小是( )

A. 8C.3F 8

F B. 43F D.

4

F【解析】 两球相互吸引,说明带异种电荷,设电荷量分别为q,假设A球带正电,当第三个不带电的小球C与A球接触后,A、C两球带的电荷量平分,每球带电荷量为+当再

2把C球与B球接触后,两球的电量先中和再平分,每球的带电量为-,由库仑定律F=k2

4rqqq1q2

可知,当移开C球后,由于r不变,所以A、B两球之间的相互作用力的大小为F1=,故正

8确答案为A.

【答案】 A

6.如图1-2-5所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知:三角形边长为1 cm,B、C电荷量为qB=qC=1×10 C,A电荷量为qA=-2×10 C,A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为( )

【导学号:29682004】

-6

-6

F

图1-2-5

A.180 N,沿AB方向 B.1803 N,沿AC方向 C.180 N,沿∠BAC的角平分线 D.1803 N,沿∠BAC的角平分线

【解析】 qB、qC电荷对qA带电金属球的库仑力大小相等,故:

kqAqB9×109

F=F1=F2=2=r=180 N

-6-6

2

0.01

N 两个静电力,夹角为60°,故合力为:

F′=2Fcos 30°=2×180 N×方向沿∠BAC的角平分线 故选D. 【答案】 D

3

=1803 N 2

计算库仑力的基本步骤

(1)明确研究对象q1、q2,特别是电性和电荷量的关系. (2)明确q1、q2之间的距离r. (3)根据库仑定律F=kq1q2

列方程. r2

(4)根据同种电荷相斥,异种电荷相吸确定力的方向.

1.3 静电与生活

学 习 目 标 1.了解静电现象及其在生活、生产中的应用.(重点) 2.了解尖端放电现象,知道避雷针的原理.(难点) 3.知道静电与现代科技及静电危害与控制. 知 识 脉 络

雷 电 与 避 雷

[先填空]

1.自然界中雷电产生的主要原因是云层的相互摩擦,导致了云层间异种电荷的大量积聚,而靠近地面的云层中电荷的大量积聚,会使地面因静电感应而引起感应电荷.

2.云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏以上的电压.这个电压足以击穿空气,产生几十万安培的电流,电流生热使空气发光产生闪电,空气受热突然膨胀发出巨响形成雷电.

3.避雷针是利用尖端放电的原理避雷的. [再判断]

1.云层间带有大量的异种电荷,其主要原因是感应起电.(×)

2.云层和云层之间的高电压击穿空气,形成强电流,就产生了雷电.(√)

3.避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地.(×) [后思考]

如图1-3-1,验电器的金属杆上端为什么要固定一个金属球?

图1-3-1

【提示】 验电器的金属杆上固定一个金属球是为了防止尖端放电现象,使验电器在电压较高时也不会失去电荷.

[合作探讨]

探讨1:雷电是怎样形成的?

【提示】 雷电产生的主要原因是云层相互摩擦,云层间产生大量异种电荷,形成很高的电压.这个电压可以击穿空气,产生很强的电流,导致雷电的产生.

探讨2:避雷针是怎样避雷的?

【提示】 避雷针是通过“尖端放电”的原理来避雷的. [核心点击]

1.电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位置,电荷比较密集;平坦的位置,电荷比较稀疏.导体尖端部位的电荷特别密集,会产生尖端放电.避雷针就是应用了导体尖端放电的原理.

2.带电云层靠近建筑物时,同种电荷受到排斥,流入大地,建筑物上留下了异种电荷.当电荷积累到一定程度时,会发生强烈的放电现象,可能产生雷击.如果建筑物上安装了避雷针,在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出,逐渐中和云中的电荷,就能保护建筑物,使其免遭雷击.

1.(多选)下列关于雷电现象的认识正确的是( ) A.打雷闪电是天上的雷公电母在控制着

B.闪电是由于高压放电使空气在高温的情况下发光的结果 C.雷声是由于空气在高温下膨胀的结果 D.先发生闪电后发出雷声

【解析】 雷电是一种自然现象,是由于高压放电,产生几十万安培的瞬间电流.电流生热使空气发光,使空气受热突然膨胀发出巨响,是同时发生的,只是光的传播速度比声音快,所以我们是先看到闪电后听到雷声.

【答案】 BC

2.避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( ) A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B.避雷针的尖端向云层放电,中和了云层中的电荷 C.云层与避雷针发生摩擦,避雷针上产生了电荷 D.以上解释都不正确

【解析】 带电荷的云层靠近避雷针时,在避雷针尖端感应出与云层电性相反的电荷,达到一定程度就向空中放电,中和云层中的电荷,从而避免遭受雷击,故B项正确.

【答案】 B

3.在建筑物顶部装有一避雷针,当带正电的云层接近避雷针并放电时,避雷针中( )

【导学号:29682005】

A.不会形成电流 B.会形成电流,方向向上 C.会形成电流,方向向下 D.会形成电流,方向不定

【解析】 当带正电的云层接近避雷针时,发生尖端放电,空气中的负离子向云层运动,正离子向避雷针运动,形成方向向下的电流,C正确.

【答案】 C