第九章 专题：库仑定律的应用 课件(共20张PPT) 2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

(共20张PPT)
DIJIUZHANG
第九章
学案3　专题：库仑定律的应用
学习目标
1.会利用库仑定律分析同一直线上三个点电荷的平衡问题(重点)。
2.会利用库仑定律分析非共线力作用下带电体的平衡问题(重点)。
3.会处理库仑力作用下带电体的动力学问题(难点)。
A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷(如图)
一、同一直线上三个点电荷的平衡问题
(1)A和B固定，如何放置一个电荷量为q的正点电荷C，才能使点电荷C处于平衡状态？若将C换成等量负电荷C′，C′平衡的位置是否发生变化？
(2)如果A和B是自由的，如何放置第三个点电荷D，使系统处于平衡状态，求D的位置、电性和电荷量大小。
(3)如图，A、B是两个自由的点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有－4Q的负电荷，放置第三个点电荷E，使系统处于平衡状态，求E的位置、电性和电荷量大小。
答案　放在A、B连线上距离B右侧2r处　正电荷　36Q
[要点归纳]　
1.两个电荷固定，第三个电荷平衡问题
只需要确定第三个电荷位置即可，对其电性和所带电荷量没有要求。
2.三个自由电荷的平衡问题
(1)同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，每个电荷受到的合力均为零。根据平衡条件可得，电荷间的关系为：
“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；
“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；
“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；
“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
(2)对于三个自由电荷的平衡问题，只需对其中两个电荷列平衡方程，不必再对第三个电荷列平衡方程。
(2024·重庆市九龙坡区高二期末)如图所示，光滑绝缘的水平桌面的同一直线上，放置三个可视为点电荷的小球M、N和P，其中M和N固定，带电荷量分别为－q1和＋q2，若小球P能保持静止，则
A.P一定带正电，q1＝q2
B.P一定带负电，q1＝q2
C.P可能带正电，q1＞q2
D.P可能带负电，q1＜q2
例1
√
如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的自由点电荷A、B，电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是
例2
√
A、B、C三个点电荷要平衡，三个点电荷必须共线且外侧两点电荷相排斥，中间点电荷吸引外侧两电荷，而且外侧点电荷电荷量大，所以C必须带负电，放在B右侧，
二、非共线力作用下带电体的平衡问题
如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰与A等高，若B的质量为 g，则B的电荷量是多少？(取g＝10 m/s2，小球A、B视为点电荷，k＝9.0×109 N·m2/C2)
例3
答案　1.0×10－6 C
针对训练　(2024·杭州市期末)竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，小球A、B带同种电荷，现用水平向左的推力F作用于小球B，两球分别静止在竖直墙和水平地面上，如图所示，如果将小球B向左推动少许，当两球重新达到平衡时，与原来的平衡状态相比较
A.地面对小球B的支持力不变
B.推力F将不变
C.两小球之间的距离变小
D.竖直墙面对小球A的弹力变大
√
以A球为研究对象，分析受力，如图甲所示，设B对A的库仑力F库与墙壁的夹角为θ，由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为FN1＝mAgtan θ
再以A、B整体为研究对象，分析受力如图乙所示，由平衡条件得：
F＝FN1
FN2＝(mA＋mB)g
FN1减小，则F减小，地面对小球B的支持力一定不变，故A正确，B、C、D错误。
三、含库仑力的动力学问题
(2024·湖北罗田县第一中学高二期中)如图所示，带电小球A和B(可视为点电荷)放在倾角为30°的光滑固定绝缘斜面上，A球的质量为2m，所带电荷量为＋q，B球的质量为m，所带电荷量为－q。沿斜面向上的恒力作用于A球，可使A、B保持间距r不变沿斜面向上做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，静电力常量为k，求：
(1)加速度的大小；
例4
(2)恒力的大小。
总结提升
分析静电力作用下点电荷的平衡或动力学问题，步骤如下：
1.确定研究对象：适当采用“整体法”或“隔离法”；
2.对研究对象进行受力分析，画示意图(受力和运动过程)；
3.根据平衡条件或牛顿第二定律列方程；
4.解方程求出待求量。
BENKEJIESHU
本课结束