专题1——力与物体的平衡第2课时

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1、第2课时混合场中的物体平衡基础回扣1.电场力(1)电场力的方向:正电荷受电场力方向与场强方向,负电荷受电场力方向与场强方向.(2)电场力的大小:F=qE,若为匀强电场,电场力则为力,若为非匀强电场,电场力将与有关.2.安培力(1)方向:用左手定则判定.F一定垂直于I、B,I、B可以互相垂直也可以互相不垂直,I、B任一量反向,F.一致相反恒位置也反向(2)大小:F=BIL.①此式只适用于B和I互相垂直的情况,且L是导线的长度.②当导线电流I与磁场B平行时,F最小=0.3.洛伦兹力(1)洛伦兹力的方向①洛伦兹力方

2、向既与电荷的运动方向垂直,又与磁场方向垂直,所以洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的.②洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向,当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也.有效平面随之变化③由于洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对电荷永不.(2)洛伦兹力的大小:F洛=qvBsinθ.当θ=90°时,F洛=qvB,此时,电荷受到的洛伦兹力最大;当θ=0°或180°时,F洛=0,即电荷在磁场中平行于磁场方向运动时,电荷不受洛伦兹力作用;当v=0时,F洛=0,说明磁场只对的电荷产生力的作用.思路

3、方法1.电场最基本的特征是对放入的电荷有,与带电粒子所处的无关.2.带电粒子在电场和重力场中的平衡问题仍然满足条件,且电场一般为匀强电场.做功运动力的作用运动状况平衡3.如果带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动,则一定是,因为F洛⊥v.4.带电粒子在混合场内运动的动力学问题,一般要首先结合粒子的运动状态进行,采用矢量三角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解.匀速直线运动受力分析题型1电场和重力场内的物体平衡例1(2009·苏州市模拟)如图1-2-1所示,将两个质量均为m的小球用两根长l的绝缘细线相连悬挂于O点,A球带正

4、电,带电量为q,B球不带电.(设重力加速图1-2-1度为g,小球可视为质点)(1)若加一个水平向右的匀强电场,使悬线OA向右偏离竖直方向30°角,且整个装置处于平衡状态.求匀强电场的场强大小.(2)若让B球带负电,带电量也为q,细线仍然是拉直状态.加上电场强度为第(1)问中的场强大小的电场后,整个装置从图示位置到达新的平衡位置的过程中,系统的电势能是增加还是减少?变化量为多大?(不计A、B间的相互作用)解析(1)系统稳定后的各球位置如下图甲所示,对A、B球组成的系统进行受力分析可知qE=2mgtan30°,解得E=.(2)

5、由于两个小球组成的系统受电场力为零,因此绳OA为竖直方向;B球受到的电场力为FB=qE′=q=mg,对其进行受力分析可知ab绳与竖直方向夹角为θ=arctan=30°,则稳定后各小球的位置如图乙所示,B球在移动过程中电场力做功W=qE′lsinθ=mgl,由于电场力做正功,因此系统的电势能减少,且ΔEp=mgl.答案(1)E=(2)减少mgl1.电场力的方向与电性和场强的方向有关,匀强电场中电场力为恒力.2.电场和重力场内的平衡问题,仍然是力学问题.力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中.预测演练1(200

6、9·山东调研)如图1-2-2所示,叠放在一起的A、B两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中,其中B带正电q,A不带电；它们一起沿绝缘水平面以某速度匀速运动.现突然使B的带电量消失,A带图1-2-2上+q的电荷量,则A、B的运动状态可能为（）A.一起匀速运动B.一起加速运动C.A加速,B减速D.A加速,B匀速解析在A带上+q的电荷量的情况下,如果电场力F=qE大于A、B之间的最大静摩擦力,则A、B之间产生相对滑动,A做加速运动,B做减速运动;如果电场力F=qE小于或等于A、B之间的最大静摩擦力,则A、B仍共同运动,整体受力不变,

7、仍做匀速直线运动.AC题型2混合场内的物体平衡例2(2009·北京市朝阳区模拟)如图1-2-3所示,在正交坐标系Oxyz的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上).匀强磁场的方向与xOy平面平行,且与x轴的夹角为60°.一质量为m，电荷量为+q的带电质点从y轴上的点P(0,h,0)沿平行于z轴方向以速度v0射入场区,重力加速度为g.(1)若质点恰好做匀速圆周运动,求电场强度的大小及方向.图1-2-3(2)若质点恰沿v0方向做匀速直线运动,求电场强度的最小值Emin及方向.(3)若电场为第

8、(2)问所求的情况,当带电质点从P点射入撤去磁场,求带电质点运动到xOz平面时的位置.思路导引(1)质点在电场、磁场和重力场的混合场中恰好做匀速圆周运动,说明质点的受力具有什么特点?答案说明电场力和重力二力平衡,即qE=mg.(2)质点恰好在混合场内做匀速直线运动,又说明了质