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第九章 静电场及其应用
章 末 小 结
方法归纳提炼
进考场练真题
知识网络构建
知识网络构建
静
电
场
及
其
应
用
1.60×10-19C
正比
反比
静
电
场
及
其
应
用
力
正电荷
平行四边形
静
电
场
及
其
应
用
强弱
方向
正电荷
无穷远处
静电场
及其应
用
方法归纳提炼
一、电场强度的叠加
电场强度是矢量,当在同一个空间中出现多个点电荷的电场或者其他电场,利用平行四边形定则或三角形定则计算合场强。
例1
A
思路引导:要认真分析各段圆环在O点产生的场强,画出矢量图,最后用矢量合成法则求解。
二、静电场中的平衡问题
1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。库仑力实质上是静电力,与重力、弹力一样,它也是一种性质力。在解题中要注意力学规律的应用及受力分析。
2.带电体在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中仅多了一个静电力而已。
3.求解这类问题时,需应用有关力学的平衡知识,在正确的受力分析基础上,运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡条件,灵活选用方法(如合成法、分解法、矢量图解法、相似三角形法、整体法与隔离法等)求解。
(多选)(2021·清华大学自主招生)如图所示,用等长绝缘线分别悬挂两个质量、电荷量都相同的带电小球A和B,两线上端固定于O点,B球固定在O点正下方。当A球静止时,两悬线间夹角为θ,能保持夹角θ不变的方法是 ( )
A.同时使两悬线长度减半
B.同时使A球的质量和电荷量都减半
C.同时使两球的质量和电荷量都减半
D.同时使两悬线长度和两球的电荷量都减半
例2
BD
思路引导:在夹角不变情况下,小球受力分析重力、库仑力、拉力,三力平衡,根据平衡得到各量间的关系进行判断。
三、静电场中力和运动问题
带电物体在电场中受到静电力作用,还可能受到其他力的作用,如重力、弹力、摩擦力等,在诸多力的作用下物体所受合力可能不为零,做匀变速运动或非匀变速运动。处理这类问题,首先要对物体进行受力分析,再明确其运动状态,最后根据其所受的合力和所处的状态,合理地选择牛顿第二定律、运动学公式、平抛运动知识以及圆周运动知识等相应的规律解题。
(2021·广东省台山侨中高二上学期期中)如图所示,一带电量为+q、质量为m的小球,从距地面高2h处以一定的初速度水平抛出,在距抛出点水平距离为s处有根管口比小球大的竖直细管,细管的上口距地面高为h,为了使小球能无碰撞地落进管口通过管子,可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场,求:
(1)小球的初速度;
(2)应加电场的电场强度。
思路引导:(1)要明白“无碰撞地落进管口”的含义。
(2)牛顿运动定律结合运动学公式求电场强度。
例3
进考场练真题
典题
A
思路引导:本题考查了库仑定律、受力分析等知识,意在考查考生应用平衡条件处理问题的能力。
二、临场真题练兵
1.(2019·全国卷Ⅰ,15)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则 ( )
A.P和Q都带正电荷
B.P和Q都带负电荷
C.P带正电荷,Q带负电荷
D.P带负电荷,Q带正电荷
D
解析:A、B错:细绳竖直,把P、Q看作整体,在水平方向不受力,对外不显电性,带异种电荷;C错,D对:如果P、Q带不同性质的电荷,受力如图所示,由图知,P带负电、Q带正电时符合题意。
2.(2018·浙江卷,8)电荷量为4×10-6C的小球绝缘固定在A点,质量为0.2 kg、电荷量为-5×10-6C的小球用绝缘细线悬挂,静止于B点。A、B间距离为30 cm,AB连线与竖直方向夹角为60°。静电力常量为9.0×109N·m2/C2,小球可视为点电荷。(g=10 m/s2)下列图示正确的是
( )
B
B
D