高考物理二輪復(fù)習(xí)課件：電磁學(xué)中的物體平衡

1、專題一 力與物體的平衡,第2講 電磁學(xué)中的物體平衡,1庫侖力：F= k ，方向沿 兩點(diǎn)電荷 的連線 2電場(chǎng)力：F= qE 3安培力：F= BIlsinq ，其中q是 B與l 的夾角，方向由左手定則判定 4洛倫茲力：F= qvBsinq ，其中q是 B與v 的夾角，方向由左手定則判定 洛倫茲力特點(diǎn)：洛倫茲力永遠(yuǎn)不 做功 ，只能改變帶電粒子的 速度 和動(dòng)量，不能改變帶電粒子的 速率 。,方法指導(dǎo)： 在從題給的條件出發(fā)，根據(jù)電磁力的特點(diǎn)，認(rèn)真分析好物體所受的電磁力(包括電場(chǎng)力、安培力、洛倫茲力等)后，電磁學(xué)中的物體平衡問題就轉(zhuǎn)化為力學(xué)中的物體平衡問題后續(xù)的解題方法與力學(xué)中的物體平衡問題解題方法相同，

2、詳見專題一第一講,1靜電力作用下的物體平衡問題,【例1】三個(gè)電荷量均為Q(帶正電)的小球，放在水平絕緣的桌面上，分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，如圖所示在三角形的中心O點(diǎn)應(yīng)放置什么性質(zhì)的電荷，才能使三個(gè) 帶電小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)？其 電荷量是多少？,2電場(chǎng)力和重力共同作用下的物體平衡問題,【例2】(2012全國理綜卷)如圖122所示，一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點(diǎn)現(xiàn)給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為Q和Q，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為/6.再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到/3，且小球與兩極板不接觸求第二次充電使電容器正極

3、板增加的電荷量,圖122,【切入點(diǎn)】從電容器和力學(xué)中的平衡狀態(tài)入手,【點(diǎn)評(píng)】 (1)正確找出電容器的帶電量Q與場(chǎng)強(qiáng)E之間的關(guān)系(2)列出相應(yīng)的平衡方程,【例3】有三根長度皆為 L=1.0m 的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端分別掛有質(zhì)量皆為 的帶電小球A和B，它們的電荷量分別為-q和+q， ，A、B之間用第三根線連 接起來空間中存在大小為 的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí)A、B球的位置如圖所示現(xiàn)將 OB 之間的線燒斷，由 于有空氣阻力， A 、B 球最后會(huì) 達(dá)到新的平衡位置求最后兩球 的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和與燒斷 前相比改變了 多少( 不計(jì)兩帶 電小球間相互

4、作用的靜電力),【切入點(diǎn)】平衡與能量綜合問題應(yīng)從受力分析入手，確定新平衡位置再計(jì)算能量變化,【解析】圖(1)中虛線表示A、B球原來的平衡位置，實(shí)線表示燒斷后重新達(dá)到平衡的位置，其中a、b分別表示細(xì)線OA、AB 與豎直方向的夾角A球受力如圖 (2)所示由平衡條件： T1sina+T2sinb=qE， T1cosa=mg+T2cosb B球受三力作用，受力如圖(3)所示,由平衡條件：T2sinb=qE， ，T2cosb=mg 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)，得a=0，b=45 由此可知，A、B球重新達(dá)到平衡的位置如圖 與原來位置相比， A球的重力勢(shì)能減少了EA=mgL(1-sin60) B球的重力勢(shì)能減少

5、了EB=mgL(1-sin60+cos45) A球的電勢(shì)能增加了WA=qELcos60 B球的電勢(shì)能減少了WB=qEL(sin45-sin30) 兩種勢(shì)能總和減少了W=WB-WA+EA+EB 代入數(shù)據(jù)解得,答案：,【點(diǎn)評(píng)】 (1)本題將帶電體的平衡問題與能量問題相結(jié)合，關(guān)鍵是分析OB之間的線燒斷后AB線及OA線與豎直方向的夾角問題的實(shí)質(zhì)是要在受力分析的基礎(chǔ)上處理好平衡問題(2)在不用考慮相互作用的幾個(gè)物體內(nèi)部的某些細(xì)節(jié)時(shí)，可利用整體法求解，?？墒盏交y為易、化繁為簡(jiǎn)、事半功倍的效果當(dāng)研究內(nèi)部之間的相互作用時(shí)，應(yīng)采用隔離法隔離法與整體法常需要交叉使用，從而使解題思路和方法更簡(jiǎn)捷明了整體法與隔離法

6、是解決物理問題時(shí)常用的基本思維方法本題若用整體法極容易求解OA繩與豎直方向的夾角，不妨一試,3重力、電場(chǎng)力和 磁場(chǎng)力共 同作用下的物體平衡問題 【例4】設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E=4.0V/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.15T.今有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v=20m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量與質(zhì)量之比q/m以及磁場(chǎng)所有可能的方向(角度可用反三角函數(shù)表示),【切入點(diǎn)】 帶電質(zhì)點(diǎn)無特別說明則一定要考慮重力； 做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力、電場(chǎng)力、洛倫 茲力三 個(gè)力的合力一定為零 【解析】 根據(jù)帶電質(zhì)點(diǎn)做勻