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文檔簡介
電場力的性質專題精講專題1:庫侖力作用下帶電體的平衡與加速問題1.庫侖力作用下的平衡問題(1)分析帶電體在有庫侖力作用下的平衡問題時,與力學問題一樣,具體方法是:確定研究對象,受力分析,列出平衡方程,聯(lián)立求解。(2)共線的三個點電荷平衡的規(guī)律:①“兩同夾異”,若三者均帶同種電荷,無論怎么放,外側點電荷都不能平衡。異種電荷必放中間,若異種電荷B放外側,它本身不可能平衡。②“兩大夾小”,即放在中間的異種電荷B電荷量最小。若QB>QC,則FBA>FCA,A不能平衡。若QB>QA,則FBC>FAC,C不能平衡。③自由點電荷位置必為“靠小”,即中間電荷靠近電荷量較小的電荷。2.庫侖力作用下的非平衡問題與力學問題的處理方法相同,明確研究對象,分析運動過程,再分析包括庫侖力在內的所有力,依據(jù)牛頓運動定律或者動能定理列方程,并靈活選用整體法和隔離法分析問題?!纠?】如圖所示,電荷量分別為+q和+4q的兩點電荷固定在A、B兩點,已知A、B兩點相距L,問:(1)在何處放置點電荷C,才能使C處于平衡狀態(tài)?(2)C所帶的電荷量和電性對C的平衡有影響嗎?【變式訓練】若上例中A、B不固定,在何處放一個什么性質的點電荷,才可以使三個點電荷都處于平衡狀態(tài)?【技巧與方法】A、B、C三個電荷要平衡,三個電荷必須在一條直線上;外側兩電荷間作用力大小等于中間電荷與外側電荷間作用力,所以外側電荷的電荷量大于中間電荷的電荷量;外側電荷受到另外兩電荷對其作用力的方向相反,則中間電荷與外側兩電荷電性相反,即三個電荷均平衡時滿足“兩大夾小”“兩同夾異”?!踞槍τ柧殹坑柧毥嵌?:帶電體的平衡問題1.如圖所示,完全相同的金屬小球A和B帶有等量異種電荷,中間連有一輕質絕緣彈簧,放在光滑的水平面上,平衡時彈簧的壓縮量為x0?,F(xiàn)將不帶電且與A、B完全相同的另一個小球C與A接觸一下,然后拿走C,待A、B重新平衡后彈簧的壓縮量為x,則()A.x=eq\f(x0,2) B.x>eq\f(x0,2)C.x<eq\f(x0,2) D.x=x02.在一條直線上有兩個相距0.2m的點電荷A、B,A帶電荷量為+Q,B帶電荷量為-16Q?,F(xiàn)引入第三個點電荷C,恰好使三個點電荷處于平衡狀態(tài),問:C的電性如何?應放在何處?所帶電荷量為多少?訓練角度2:帶電體的加速問題3.如圖所示,勻強電場方向沿與水平方向成θ=30°斜向右上方,電場強度為E,質量為m的帶負電的小球以初速度v0開始運動,初速度方向與電場方向一致。(重力加速度為g)(1)若小球帶的電荷量為q=eq\f(mg,E),為使小球能做勻速直線運動,求應對小球施加的恒力F1的大小和方向;(2)若小球帶的電荷量為q=eq\f(2mg,E),為使小球能做直線運動,求應對小球施加的最小恒力F2的大小和方向??键c2:帶電粒子運動軌跡問題分析帶電粒子的運動軌跡問題分析方法1.合力方向與速度方向:合力指向軌跡曲線的內側,速度方向沿軌跡的切線方向。2.分析方法(1)由軌跡的彎曲情況結合電場線確定靜電力的方向。(2)由靜電力和電場線的方向可判斷電荷的正負。(3)由電場線的疏密程度可確定靜電力的大小,再根據(jù)牛頓第二定律F=ma可判斷電荷加速度的大小。(4)根據(jù)力和速度的夾角可以判斷速度變大還是變小,從而確定不同位置的速度大小。【例2】如圖所示,實線為三條方向未知的電場線,從電場中的M點以相同的速度飛出a、b兩個帶電粒子,a、b的運動軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受靜電力作用),則()A.a一定帶正電,b一定帶負電B.靜電力對a做正功,對b做負功C.a的速度將減小,b的速度將增大D.a的加速度將減小,b的加速度將增大【技巧與方法】做曲線運動的物體受到的合力指向曲線凹側,靜電力方向與電場線相切,同一帶電粒子在電場線密集的地方加速度大,在電場線稀疏的地方加速度小?!踞槍τ柧殹俊咀兪?】(多選)如圖所示,帶箭頭的線段表示某一電場中的電場線的分布情況。一帶電粒子在電場中運動的軌跡如圖中虛線所示。若不考慮其他力,則下列判斷正確的是()A.若粒子是從A運動到B,則粒子帶正電;若粒子是從B運動到A,則粒子帶負電B.不論粒子是從A運動到B,還是從B運動到A,粒子必帶負電C.若粒子是從B運動到A,則其加速度減小D.若粒子是從B運動到A,則其速度減小【變式2】一帶負電荷的質點,在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c,已知質點的速率是遞減的。關于b點電場強度E的方向,下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)()ABCD【變式3】(多選)圖中實線是一簇未標明方向的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動過程中只受靜電力的作用,根據(jù)此圖可做出正確判斷的是()A.帶電粒子所帶電荷的符號B.電場強度的方向C.帶電粒子在a、b兩點的受力方向D.帶電粒子在a、b兩點的加速度何處較大1.(多選)一帶電粒子從電場中的A點運動到B點,軌跡如圖中虛線所示。不計粒子所受重力,則()A.粒子帶正電荷B.粒子加速度逐漸減小C.A點的速度大于B點的速度D.粒子的初速度不為零2.如圖所示,把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上,欲使球a能靜止在斜面上,需在MN間放一帶電小球b,則b應()A.帶負電,放在A點 B.帶正電,放在B點C.帶負電,放在C點 D.帶正電,放在C點3.如圖所示,A和B均可視為點電荷,A固定在絕緣支架上,B通過絕緣輕質細線連接在天花板上,由于二者之間庫侖力的作用細線與水平方向成30°角。A、B均帶正電,電荷量分別為Q、q,A、B處于同一高度,二者之間的距離為L。已知靜電力常量為k,重力加速度為g,則B的質量為()A.eq\f(kQq,gL2) B.eq\f(\r(2)kQq,gL2)C.eq\f(\r(3)kQq,gL2) D.eq\f(\r(3)kQq,3gL2)4.如圖所示的電場中,虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運動軌跡,a、b、c是軌跡上的三個點,則()A.粒子一定帶負電B.粒子一定是從a點運動到b點C.粒子在c點的加速度一定大于在b點的加速度D.粒子在電場中c點的速度一定大于在a點的速度5.如圖所示,三個點電荷q1、q2、q3固定在一直線上,q2與q3間距離為2r,q1與q2間距離為r,每個電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個電荷的電荷量之比為()A.(-9)∶4∶(-36) B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶(-6) D.3∶2∶66.在光滑絕緣的水平地面上放置四個相同的金屬小球,小球A、B、C位于等邊三角形的三個頂點上,小球D位于三角形的中心,如圖所示?,F(xiàn)使小球A、B、C都帶電荷量為Q的正電荷,使小球D帶電荷量為q的負電荷,若四個小球均處于靜止狀態(tài)且可以看作點電荷,則小球D帶電荷量q為()A.eq\f(1,3)Q B.3QC.eq\f(\r(3),3)Q D.eq\r(3)Q7.(多選)如圖所示,可視為點電荷的小球A、B分別帶負電和正電,B球固定,其正下方的A球靜止在絕緣斜面上,則A球受力個數(shù)可能為()A.可能受到2個力作用B.可能受到3個力作用C.可能受到4個力作用D.可能受到5個力作用8.在光滑的絕緣水平面上,質量均為m、帶電荷量分別為+q和-q的甲、乙兩個小球在水平力F(作用在甲上)的作用下一起做勻加速直線運動,靜電力常量為k,則甲、乙兩球之間的距離r為()A.eq\r(q\f(k,F)) B.qeq\r(\f(2k,F))C.2qeq\r(\f(k,F)) D.2qeq\r(\f(F,k))9.(多選)在光滑絕緣的水平面上,相距一定的距離放有兩個質量分別為m和2m的帶電小球(可視為質點)A和B。在t1=0時,同時將兩球無初速釋放,此時A球的加速度大小為a;經一段時間后,在t2=t時,B球的加速度大小也變?yōu)閍。若釋放后兩球在運動過程中并未接觸,且所帶電荷量都保持不變,則下列判斷正確的是()A.兩個小球帶的是同種電荷B.兩個小球帶的是異種電荷C.t2時刻兩小球間的距離是t1時刻的eq\r(2)倍D.t2時刻兩小球間的距離是t1時刻的eq\f(\r(2),2)倍10.(多選)兩個通電小球帶電后相互排斥,如圖所示。兩懸線跟豎直方向各有一個夾角α、β,且兩球在同一水平面上。兩球質量用m和M表示,所帶電荷量用q和Q表示。若已知α>β,則一定有關系()A.兩球一定帶同種電荷B.m一定小于MC.q一定大于QD.m受到的靜電力一定大于M所受的靜電力11.如圖所示,光滑絕緣的水平面上固定著A、B、C三個帶電小球,它們的質量都為m,彼此間距離均為r,A、B帶正電,電荷量均為q?,F(xiàn)對C施加一個水平力F的同時放開三個
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