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时间:2018-12-16
《2017-2018学年高一物理 电学专题提升 专题02 库仑力作用下的平衡及加速问题》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、专题02库仑力作用下的平衡及加速问题一:专题概述库仑力作用下的平衡及加速问题的分析方法与纯力学的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了电场力,本专题重点训练这方面的内容。解决库仑力作用下的平衡及加速问题,首先确定研究对象,根据问题的需要,选择“整体法”或“隔离法”,再受力分析,列平衡方程来求解。二:典例精讲1.库仑力作用下的平衡问题典例1:如图所示,质量为m、电荷量为Q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,另一个带电量也为Q的带电小球B固定于O点的正下方,已知绳长OA为2l,O到B点的距离为l,平衡时AB带电小球处于同一高度,已知重力加速度为g,静电力常量为k。则()A.A、B
2、间库仑力大小为B.A、B间库仑力大小为C.细线拉力大小为D.细线拉力大小为【答案】D【解析】由几何关系可知,OA与OB的夹角为600,则AB间距离:,则A、B间库仑力大小为,选项A错误;根据平行四边形法则可知,AB间的库仑力为:,细线的拉力,或者,选项BC错误,D正确;故选D.2.三个点电荷的平衡问题典例2:如图所示,在光滑绝缘水平面上放置电荷量分别为q1、q2、q3的三个点电荷,三者位于一条直线上,已知q1与q2之间的距离为l1,q2与q3之间的距离为l2,三个点电荷都处于静止状态.(1)若q2为正电荷,判断q1和q3的电性;(2)求q1、q2、q3三者电荷量大小之比.【答案】
3、(1)负,负 (2)2∶1∶23.库仑力作用下电荷的加速问题典例3:光滑的绝缘水平面上的带电小球A和B,质量分别为m1=2g、m2=1g;它们的带电荷量相等,q1=q2=10-7C,A球带正电,B球带负电,如图所示.(1)现有水平恒力F1向右作用于A球,此时A、B一起向右运动,且保持距离d=0.1m不变,如图所示,试问F1多大?它们如何运动?(2)若水平恒力F2向左作用于B球,两球一起向左运动,也保持距离d=0.1m不变,试问F2多大?【答案】(1)2.7×10-2N 两球一起向右做匀加速直线运动 (2)1.35×10-2N【解析】(1)A、B两球间相互作用的静电力为恒力,其大小
4、为F=k=9×109×N=9×10-3NF1作用于A时,两球一起向右做匀加速直线运动,由B的受力情况可求得加速度为以AB整体为研究对象,作用于A球向右的恒力为F1=(m1+m2)a1=(2×10-3+1×10-3)×9N=2.7×10-2N.三总结提升1.静电场中带电体平衡问题的解题思路(1)确定研究对象.如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”,确定研究对象.(2)对研究对象进受力分析.有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力,而尘埃、液滴等一般需考虑重力.注意多了一个库仑力.(3)列平衡方程(F合=0或Fx=0,Fy=0)或用平衡条件推论分析。2.库仑
5、定律及库仑力的两点注意(1)库仑定律适用于真空中的点电荷,其正负不表示力的大小,而表示力的性质.(2)库仑力具有力的共性,如两个点电荷间的库仑力满足牛顿第三定律.3.电荷平衡模型(1)模型构建对由三个自由电荷组成的系统,且它们仅靠彼此间的静电力作用而处于平衡状态,该系统即为三电荷平衡模型.(2)模型条件(1)三个点电荷共线.(2)三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡,不受其他外力.(3)任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等,方向相反,为一对平衡力.(3)模型特点(1)“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上.(2)“两同夹异”——正负电荷相互间隔.(3)“两大夹小
6、”——中间电荷的电荷量最小.(4)“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷.四提升专练1.(多选)下列选项中,A球系在绝缘细线的下端,B球固定在绝缘平面上,它们带电的种类以及位置已在图中标出.A球能保持静止的是( ).【答案】AD2.两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别为m1和m2,带电荷量分别是q1和q2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与中垂线方向成α1角和α2角,且两球处于同一水平线上,如图所示,若α1=α2,则下述结论正确的是( ).A.q1一定等于q2 B.一定满足=C.m1一定等于m2 D.必须同时满足q1=q2、m1=m2【答案】C【解析】
7、分别对两小球进行受力分析,如图所示,由平衡条件得F-FTsinα1=0;FTcosα1-m1g=0.所以tanα1==.同理tanα2==.因为α1=α2,所以m1=m2.3.如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°,则为( ).A.2 B.3
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