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

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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，只是在原來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〃人电荷量为0的带电小球〃用绝缘细线悬挂于。点，另一个带电量也为0的带电小球B固定于0点的正下方，已知绳长创为2厶0到〃点的距离为/,平衡吋力〃带电小球处于同一高度,已知重力

2、加速度为g,静电力常量为乩则（）A.弭、〃间库仑力大小为B.A.〃间库仑力大小为2加gC.细线拉力大小为J亍血gD.细线拉力大小为仝线©9/2【答案】D【解析】由几何关系可知，OA与OB的夹角为60°,则AB间距离：r=2£sin60°=V3L,则A.〃间库仑ko2kQ2力大小为F=幺°=芒,选项A错误；根据平行四边形法则可知，AB间的库仑力为:（屁）〜3厶2F=7ngtan6Oz=也mg细线的拉力“盏f或者仁。爲咱等=磐，选项BC错误，D正确；故选D.1.三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G、

3、4、G的三个点电荷，三者位于一条直线上,已知G与戲之间的距离为0与G之间的距离为A,三个点电荷都处于静止状态.⑴若G为正电荷，判断6和@的电性；（2）求G、戲、G三者电荷量大小之比.【答案】（1）负，负（2）f护）：1:（号【解析】⑴?2为正电荷时，假设@1为正电荷，要使0受力平衡"3应为正电荷，但此时分析的受力情况,?2对91有向左的斥力，对①也有向左的斥力，0所受合力向左，不能平衡，因此，为正电荷时，①只能为负电荷.同理可知，◎为员电荷.〔2）三个点电荷所受合力都等于霧，根据共点力平衡条件和库仑定律有对器联立可解得血：92：殆=

4、（琴少：I：2.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M和〃，质量分别为血=2g、nk=lg；它们的带电荷量相等，＜71=G=1（）7C,昇球带正电，〃球带负电，如图所示.（1）现有水平恒力幷向右作用于/球，此时久〃一起向右运动，且保持距离d=o.1m不变，如图所示,试问已多大？它们如何运动？（2）若水平恒力辰向左作用于〃球，两球一起向左运动，也保持距离d=0.1m不变，试问£多大？【答案】（1）2.7X10—2“两球一起向右做匀加速直线运动（2）1.35Xl（rN【解析】（1）久〃两球间相互作用的静电力为恒

5、力，其大小为A=A-^-=9X109X10X］。=9XW3Nr20.12人作用于/时，两球一起向右做匀加速直线运动，由〃的受力情况对求得加速度为F=9x2glxlO'3A=m/s"=9m/以整体为研究对象，作用于力球向右的恒力为E=(ZZ71+zzfe)=(lxIO-5+2xl{)-3)x4.5N=1.35x10-2N.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

6、象.如果有儿个物体相互作用时，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号鸟.⑶列平衡方程(厂合4)或斥4))或用平衡条件推论分析。2.库仑定律及库仑力的两点注意(1)库仑定律(心呼

7、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

8、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”一一三个点电荷分布在同一直线上.⑵“两同夹异”一一正负电荷相互间隔.⑶“两大夹小”一一中间电荷的电荷量最小.⑷“近小远大”一一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，外球系在绝缘细线的下端,〃球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置己在图中标出.A球能保持静止的是（）.B【

9、答案】AD【解析】对带电小球丄进行受力分析，小球卫受到重力、线的拉力和库仑力的作用，小球/能保持静止,说明三个力的合力为零.2.两个大小相同的尘球带有同种电荷，质量分别为勿和如带电荷量分别是G和G，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张