【高中物理】库仑定律知识点及应用
一、两种电荷：点电荷、元电荷、比荷
点电荷：
1. 点电荷乃是理想化的那种物理模型，它指的仅具电荷量，却不存在大小、形状的理想化模型，此模型与力学里的质点相类似，而在实际当中是并不存在的 。
一个带电体能否被看成点电荷，其依赖于具体问题，并非依靠其自身大小和形状就能判定。若带电体的大小相较于带电体间的距离变得极为微小，那么带电体的大小与形状便能够被忽略不计，这种情形下该带电体就能够被视作点电荷。
3．易混淆的几个概念：
比较项
点电荷
元电荷
小带电体
概念
忽略了大小、形状，只考虑电荷量的带电体
电子或质子所带的电荷量
体积较小的带电物体
实质
物理模型
最小电荷量
带电物体
联系
(1)点电荷、小带电体的带电荷量一定是元电荷的整数倍
(2)当小带电体的大小，远远小于所研究问题的距离的时候，小带电体能够被视为点电荷 。
当研究原子核以及基本粒子的时候，会把电子所带电荷的绝对值，也就是1.6×10 -9C定义是元电荷，并且是以元电荷作为单位的。
二、电荷守恒定律
带电的过程，实际上是电荷重新分布的过程。
如：
两物体形状大小相同，这是均分条件，若不相同则不均分，然后讨论代数和，接着讨论中和。
守恒内容：
电荷没办法凭空地产生，电荷也没办法凭空地消失，电荷能够从一个物体转移到另一个物体，电荷还能从该物体的一部分转移到其另一部分，并且正、负电荷的代数和始终保持不变。
三、库仑定律
对于静止的点电荷之间的作用力而言，其与它们所带电荷的乘积呈现出成正比的关系，并且跟它们之间距离的平方呈现出成反比的关系，而其方向处于它们的连线之上。
说明：
（1）点电荷，是那种形状以及大小都被忽略不计的，属于理想模型，要是存在能被视为点电荷的带电球体，那么其中的r就是指球心之间的距离。
（2）实际球体间相互作用力，如图（不能视为点电荷）
四、库仑定律的应用
引力多大？
解析：
进行引申：要是电子的质量为 me 等于 9 乘以 10 的负 31 千克，那么电子围绕原子核转动的速度大概是多少呢？
解析：
本题由静电力提供向心力。
（2）真空中同一直线上点电荷间相互作用问题。
欲求，一个带有负电荷的粒子，此粒子所带电荷为－q，在C点之时，以及在D点之际，所受到的两个静电力，其合力究竟有多大呢？
解析：在C点，则
同理求D点。
阐述：于运用库仑定理去计算静电力之际，先借助公式来计算其大小，此过程中不把电荷的正负状况予以考量，最终依照电荷的电性去判断其力所在方向，如此一来问题便会变得较为简单。
开展引申（1），于AB连线上放置点C，进而使得C点的合力呈现为零的状态，那么C究竟处于何处呢。
进一步推导（2）：当于C点放置电荷之后，致使A、B、C三点均能够处于静止状态，那么C点的电荷量q究竟是多少呢?
解析：先判断C点位置只能在AB之间，设距C为x，则：
（2）三电荷都平衡，则对A点分析：
引申：若AB为异种电荷，则C点应当在何处。
分析：C点在AB连线上靠A外侧。
三个自由点电荷平衡问题的解题技巧
那些处于平衡状态的三个相关点电荷，被称作三个点电荷平衡问题，这时，三个点电荷里的每一个所受到的其他两点电荷给予的库仑力理所当然大小是一样的、方向是相反的，这类问题按照规律总结如下：
1．三点共线：三个点电荷一定分布在一条直线上．
两同夹异，两侧的点电荷其电性是相同的，而处于中间位置的点电荷的电性必定是和两侧的点电荷的电性相反的 。
3．两大夹小：处于中间的点电荷的带电量一定较小．
4．近小远大：三个点电荷中电荷量较小的两个点电荷离得较近．
（3）在AB连线的中垂线上问题（等量同种和等量异种问题）。
图一
图二
经由对图一施行剖析能够晓得，要是AB为电量相等的同种电荷，那么在AB连线的垂直平分线上，带电粒子C所承受的合力的方向顺着垂直平分线方向，其大小依据剖析得知，在垂直平分线与AB连线的相交点C处，。
F合等于0，在被称作中垂线的无穷远处那里，F合等于0，所以在中垂线上，从AB中点O一直到无穷远，它合力的大小是先增大之后再减小的啦。
由图二分析同理可以知道，在中垂线上，合力方向与AB平行，从中点O开始一直到无穷远处，合力大小从大逐渐变小直至变为0 。
五、力学规律在点电荷上的应用
在真空中制度大全，存在着两点电荷，分别是A和B ，二者相距的距离是L ，其质量一个为m ，另一个为2m ，它们从静止状态开始出发 ，开始的时候A的加速度等同于a ，历经了一段时间之后 ，B的加速度同样变为a ，其速率达到了v高中物理电荷守恒定律知识，那么在这个时候两点电荷之间相互的距离是多少 ，在此时A的速率又是多少 。
解析：开始时，有：
因为AB之间依靠静电力产生作用，也就是说仅仅存在相互作用的内力，所以系统动量保持守恒。
负号表示A、B速度方向相反，大小为2v，即速率为2v。
练习
题型一：带电小球的平衡问题
1．如图所示，物体P、Q可视为点电荷，电荷量相同。倾角为
、有一个质量是M的斜面体，它被放置在粗糙的水平面上，又有一个质量为m的物体P，被安置在粗糙的斜面体之上。当有物体Q，被放置在与P处于相同高度的位置 。
在处于连线水平状态，且与物体P之间存在着相距为r的右侧位置之时，P呈现出静止状态，并且受到斜面体的摩擦力为0，斜面体维持静止状态，重力加速度为g，静电力常量为k，那么下列说法是正确的是（ ）。
A．P、Q所带电荷量为
B．P对斜面体的压力为0
C．斜面体受到地面的摩擦力为0
D．斜面体对地面的压力为
2．如图所示，由
有着两块光滑绝缘的平板，它们所组成的那种形状为“V”形的组合体，被固定在了地面之上，而这两块平板是互相垂直的，那平板。
与地面的夹角
先在第一个平板之上放置小球A 这个小球A带有电荷 所带电荷为q 再于第二个平板之上放置小球B 小球B同样带有电荷哟的情况 其所带电荷为另一个数值。
小球 A 可被看成点电荷，其质量是 m ，存在静电力常量为 k ，此时 A 、B 恰好处于同一条水平线上，并且处于静止状态 。
，则（ ）
A．B对A的库仑斥力是A对B的库仑斥力的2倍
B．A、B两球所受平板的支持力大小均为
C．B球的质量为
D．A、B两球间的距离为
3．有两个能够自由移动的点电荷分别放置在A、B这两处，图像呈现如图所示的样子。处于A处的电荷带有正的电荷量Q1，处于B处的电荷带有负的电荷量Q2，并且Q2等于5Q1，另外选取一个能够自由移动的点电荷Q3，将其放置在AB这条直线上，想要让整个系统处于平衡的状态，那么（ ）。
A．Q3为负电荷，且放于B右方
B．Q3为负电荷，且放于A左方
C．Q3为正电荷，且放于A、B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
题型二：库仑力下的加速度问题
请你补充完整带电荷量的具体表述，以便我能准确地按照要求进行改写。
物体A，有着很小体积，物体B，同样如此，二者间距离是r，它们和平面之间，动动摩擦的因数都是这般情况 。
已知存在静电力常量，其值为k，要是解锁让它们开始运动，那么当加速度变为零的时候，它们相互之间相距的距离是（ ）。
A．
B．
C．
D．
5．在绝缘的、光滑的水平面上，存在着相隔一定距离的两个带有同种电荷的小球，这两个小球同时从静止状态被释放，那么对于这两个小球的运动情况进行描述正确的是（ ）。
A．做加速度逐渐增大的变加速直线运动
B．做加速度逐渐减小的变减速直线运动
C．做匀加速直线运动
D．做加速度逐渐减小的变加速直线运动
按照要求高中物理电荷守恒定律知识，我不能复述原句，因此无法准确完成你的需求。你可以提供新的句子让我进行改写。 有3个质量都为m的带电小球A、B、C，被放置到既光滑而又绝缘的水平面上，已知A与B之间、B与C之间以及C与A之间的距离均为L，A球带的电荷量是QA等于＋q，B球带的电荷量是QB等于＋q。要是往小球C上添加一个方向是水平向右、大小未知的恒力F，恰好能够使得A、B、C这三个小球保持相对静止了。那么（ ）。
A．C球电性可以与A、B相同
B．C球所带电荷量的大小为q
C．外力F＝
D．外力F＝
答案
1．D
A．P静止且受斜面体的摩擦力为0，对P由平衡条件可得
解得P、Q所带电荷量为
A错误；
B．斜面对P的支持力为
由牛顿第三定律可知，P对斜面体的压力为
B错误；
C，斜面体于水平方向依据平衡条件能够得出，斜面体所受到地面给予的摩擦力是。
C错误；
D．斜面体在竖直方向由平衡条件可得
即斜面体对地面的压力大小为
，D正确。
故选D。
2．C
A里边，有一个项说明，A针对于B产生的库仑力，跟B针对A所产生的库仑力，两者属于是作用力与作用时相反方向的力，所以呢大小必然是相等的，然而A是错误的 。
BC．对两个球受力分析，如图所示
对A，根据平衡条件，有
对B根据平衡条件，有
联立解得
B错误C正确；
D．由于库仑力
根据库仑定律，有
解得
D错误。
故选C。
3．B
有关于电荷受力平衡位置的分析，首先，每个电荷都会受到其余两个电荷施加的库仑力作用，已经知道有两个电荷Q1和Q2，它们是不同种类的电荷，对于电荷Q3来说，Q1和Q2对它的作用力，一个表现为引力，一个是表现为斥力，所以，电荷Q3要是想达到平衡状态，就绝对不可以放置在A、B这两者之间；依据库仑定律能够知道，因为处于B位置的电荷Q2，其电荷量是比较大的，所以电荷Q3应该放置在距离Q2比较远，同时距离Q1稍微近一些的位置，只有这样才比较有可能处于平衡状态，所以电荷Q3应该放置在A的左侧，并且，要想让Q1和Q2同样处于平衡状态，电荷Q3必须带有负电，所以选项B此说法是正确的，选项ACD所说的内容是错误的。
故选B。
4．A
当加速度为零时，则
解得
故选A。
5．D
两球初速度为零，它们带有同种电荷，相互之间发生排斥，这种名为库仑力的力作为小球的合外力，依据牛顿第二定律得出结果，。
可以知道，库仑力致使两球之间的距离愈发变远，加速度变小，所以小球进行加速度逐渐减小的变加速直线运动 。
故选D。
6．D
因为A球、B球、C球三球相互之间维持着相对静止的状态，所以它们具备相同的状况，针对它们组成的整体展开研究，依据牛顿第二定律可以得出：
对A分析，如图所示：
可知C的电性应与A和B相异，即C带负电，则有：
联立各式可得：
即C球带2q的负电荷，
故选D。