專題二電場力磁場力的物體平衡

專題二電場力磁場力的物體平衡第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二一、靜電力1．正電荷所受靜電力的方向與電場方向______，負電荷所受靜電力的方向與電場方向__________2．靜電力是一種性質(zhì)力，分析有關(guān)靜電力問題的方法同力學(xué)的分析方法，只不過是比力學(xué)中多了一個電場力而已．相同相反．第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二二、安培力1．方向：用左手定則判定．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(xiàn)也反向．2．大?。篎＝BIL.(1)此式只適用于B和I互相垂直的情況，且L是導(dǎo)線的_____長度．(2)當(dāng)導(dǎo)線電流I與磁場B平行時，F(xiàn)最小＝0.有效第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二三、洛倫茲力1．洛倫茲力方向既與電荷的運動方向垂直，又與磁場方向垂直，所以洛倫茲力方向總是垂直于運動電荷的速度方向和磁場方向所確定的_________2．由于洛倫茲力方向總與電荷運動方向垂直，所以洛倫茲力對電荷永不________3．洛倫茲力的大?。篎洛＝qvBsinθ，θ為v與B的夾角．當(dāng)θ＝90°時，F(xiàn)洛＝qvB，此時，電荷受到的洛倫茲力最大；當(dāng)θ＝0°或180°時，F(xiàn)洛＝0，即電荷在磁場中平行于磁場方向運動時，電荷不受洛倫茲力作用；當(dāng)v＝0時，F(xiàn)洛＝0，說明磁場只對______的電荷產(chǎn)生力的作用．平面．做功．運動第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1．對于靜電力作用下的電荷的平衡問題，常用的解題方法有：正交分解法、相似三角形法、動態(tài)分析法等．2．對于安培力、洛倫茲力作用下的平衡問題，常常需要畫出側(cè)視圖、截面圖，將立體情境轉(zhuǎn)化為平面問題．第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二解決帶電體的平衡問題時，首先明確研究對象，對帶電體進行受力分析，尤其注意其余的帶電體對它的庫侖力，根據(jù)帶電種類確定庫侖力的方向，利用物體的平衡條件列方程進行求解．電場力重力作用下帶電體的平衡第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二(2011·遼寧大連市第二次模擬)如圖1－2－1所示，放在水平地面上的光滑絕緣圓筒內(nèi)有兩個帶正電小球A、B，A位于筒底靠在左側(cè)壁處，B在右側(cè)筒壁上受到A的斥力作用處于靜止．若A的電量保持不變，B由于漏電而下降少許重新平衡，下列說法正確的是A．A對筒底的壓力變小B．B對筒壁的壓力變大C．A、B間的庫侖力變小D．A、B間的電勢能減小第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二【答案】B第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1．分析帶電體的平衡問題常用的方法有正交分解法，對連接體問題，常常是先整體后隔離進行分析．2．帶電體的重力是否考慮，應(yīng)視具體情況而定：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1．把一帶正電小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使小球a能靜止在如圖1－2－2所示的位置上，需在MN間放一帶電小球b，則A．帶正電，放在A點B．帶負電，放在A點C．帶負電，放在C點D．帶正電，放在C點第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二解析

小球b放在A點，若小球b帶正電，小球a受到小球b豎直向上的排斥力F，當(dāng)F＝mg時，小球a可以靜止在如圖的位置上，A正確；小球b放在A點，若小球b帶負電，小球a受到小球b豎直向下的吸引力作用，小球a受到的三個力(重力、彈力、電場力)的合力不可能為零，小球a不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，B錯誤；小球b放在C點，若小球b帶正電，小球a受到小球b的排斥力，方向沿C點和小球a的連線斜向上，小球a受到的三個力(重力、彈力、電場力)的合力不可能為零，小球a不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二D錯誤；小球b放在C點，若小球b帶負電，小球a受到小球b的吸引力作用，方向沿C點和小球a的連線斜向下，小球a受到的三個力(重力、彈力、電場力)的合力可以為零，小球a可以處于靜止?fàn)顟B(tài)，C正確．答案AC第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二如圖1－2－3所示，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場垂直、與電場成θ角射入復(fù)合場中，恰好做勻速直線運動．求電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大?。亓﹄妶隽β鍌惲ψ饔孟挛矬w的平衡第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二【審題指導(dǎo)】由于不知帶電粒子的正負，所以可用假設(shè)的方法，但要注意粒子受力必須平衡，以保證粒子做勻速直線運動．【解析】

假設(shè)微粒帶負電，則所受電場力方向向左，洛倫茲力斜向右下方，這樣微粒不可能做勻速直線運動，即使考慮重力也不可能，故推出微粒帶正電且必須受重力，合力才能為零．受力圖如右圖所示，將各力分別沿水平方向和豎直方向分解．第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二由于F洛＝qvB，方向始終與B方向垂直，因此帶電粒子在混合場內(nèi)做直線運動時一定是勻速直線運動，即重力、靜電力和洛倫茲力的合力為零，常作為綜合性問題的隱含條件．第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2．(2011·安徽合肥模擬題)在例2中若在某時刻撤去電場，則在此后的一小段時間內(nèi)，帶電質(zhì)點將A．可能做直線運動B．可能做勻減速運動C．一定做曲線運動D．可能做勻速圓周運動解析

帶電質(zhì)點在運動過程中，重力做功，速度大小和方向發(fā)生變化，洛倫茲力的大小和方向也隨之發(fā)生變化，故帶電質(zhì)點不可能做直線運動，也不可能做勻減速運動和勻速圓周運動，C正確．答案C第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二解決安培力作用下物體的平衡問題時，根據(jù)需要畫出導(dǎo)體棒受力的正視圖或側(cè)視圖、俯視圖，然后分析導(dǎo)體棒受力，利用平衡方程進行求解．安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二(2011·天津理綜)(18分)如圖1－2－4所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l＝0.5m，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m＝0.02kg，電阻均為R＝0.1Ω，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B＝0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運動，而棒cd恰好能夠保持靜止．取g＝10m/s2，問第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二(1)通過棒cd的電流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每產(chǎn)生Q＝0.1J的熱量，力F做的功W是多少？第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二【規(guī)范解答】解：從b端向a看，ab棒受力圖．(1)棒cd受到的安培力為Fcd＝IlB(2分)棒cd在共點力作用下平衡，則Fcd＝mgsin30°(2分)由①②式，代入數(shù)據(jù)解得I＝1A(1分)根據(jù)楞次定律可知，棒cd中的電流方向由d至c(1分)(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等Fab＝Fcd (2分)對棒ab，由共點力平衡知F＝mgsin30°＋IlB(2分)代入數(shù)據(jù)解得F＝0.2N (1分)第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二答：(1)1A方向由d至c

(2)0.2N

(3)0.4J第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二解安培力作用下物體平衡問題步驟是：(1)根據(jù)需要畫出物體受力的正視圖、側(cè)視圖或俯視圖，將立體情境轉(zhuǎn)化為平面問題．(2)畫出受力示意圖．(3)根據(jù)平衡條件列方程．第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3．(2011·廣東珠海模擬)如圖1－2－5所示，在傾角為θ的斜面上固定兩條光滑導(dǎo)軌MN、PQ，電阻不計，導(dǎo)軌處于垂直于斜面向上的勻強磁場中．在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，并對其施加一平行斜面向上的恒定的作用力，使其加速向上運動．某時刻在導(dǎo)軌上再由靜止放置一個與ab相同的金屬棒cd，cd棒恰好能保持靜止，且ab棒同時由加速運動變?yōu)閯蛩龠\動，則A．外力大小為mgsinθB．外力大小為2mgsinθC．放置cd棒前外力的功率保持不變D．金屬棒cd受到的安培力大小為mgsinθ第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二解析

cd棒置于導(dǎo)軌上時，恰好能保持靜止，說明受到的安培力與重力沿斜面向下的分力相等，即F安＝mgsinθ，所以D項正確．cd棒置于導(dǎo)軌上之前，ab棒雖然切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但不能形成回路，沒有電流，不受安培力，放上cd棒瞬間電路閉合，產(chǎn)生了電流，也就會受到安培力，此時ab棒勻速運動，故有F外＝mgsinθ＋F安，顯然F外＝2mgsinθ，B項正確，A項錯誤；放置cd棒前外力不變，速度不斷增大，所以外力的功率逐漸增大，C項錯誤．答案BD第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二命題角度對于本部分知識，庫侖力作用下帶電體的平衡有可能是2012年高考命題的知識點，因為此類題目即能考查電場力的知識，又能考查共點力的平衡知識．導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡仍將是2012年高考命題的知識點，并且此類題目有可能以計算題的形式出現(xiàn)，綜合性較強.第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二【解析】

對a處小球進行隔離分析，如圖所示，小球處于平衡狀態(tài)，則FOasin30°＋Fqcos30°＝mg，F(xiàn)Oacos30°＝Fq＋Fqsin30°，聯(lián)立解得FOa＝mg，又利用對稱性可知FOa＝FOb，則選項B正確．【答案】

B第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二如圖1－2－7甲所示，一質(zhì)量為m、通有電流I