人教版高二物理选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动专题带电体的平衡课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第9节带电粒子在电场中的运动
专题带电体的平衡
包头市百灵庙中学
史殿斌
1.带电物体在电场中处于平衡状态就是带电物体处于静止或匀速直线运动状态。属于共点力平衡问题，遵循平衡条件，即带电物体所受的合外力为零。
2.首先选择研究对象，注意整体法和隔离法相结合。
3.带电物体在重力、弹力、摩擦力的基础上再增加了电场力，其电场力的大小可以为：F=qE或F=kQq/r2，方向是正电荷受到电场力与电场强度方向相同，负电荷受到电场力与电场强度方向相反；或者两个点电荷之间的电场力方向是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
4.带电物体的平衡问题的合外力为零的方法：
（1）带电物体受力为多个力共线时，利用平衡条件，合外力为零求解。
（2）带电物体受力为三个非共线力时，求解此类平衡问题的方法利用围三角形的方法。即合成其中两个力其合力与第三个力一定等大反向；或者分解其中一个力，分解在另两个力的反方向上。这样就可以将所受的三个力组成一个三角形。所围三角形不同，解三角形方法也不同。
解三角形的方法：
①若所围的三角形为直角三角形，利用解直角三角形的方法求解。
②若所围的三角形为等腰三角形，可利用分力相等的合力公式：F=2F1cosθ/2求解。
③若所围的三角形为一般的斜三角形，可利用正弦定理或三角形相似求解。
（3）带电物体受力为三个以上非共线力时，利用正交分解的方法求解。
【典例试做】
1.如图所示，水平放置的充电平行金属板相距为d，其间形成匀强电场，一带正电的油滴从下极板边缘射入，并沿直线从上极板边缘射出,油滴的质量为m，带电荷量为q，则（
）
A．场强的方向竖直向上
B．由此求得油滴的初速度v0
C．两极板间的电势差为mgd/q
D．油滴的电势能增加了mgd
【解析】
由于电场力只能竖直方向，带电油滴沿直线运动，因此油滴是受到竖直向下的重力和竖直向上电场力且合力为零。油滴沿初速度方向做匀速直线运动。即qU/d=mg
U=mgd/q
电场力做功W=qU=mgd，电场力做正功，电势能减小。
故应选择AC
【典例试做】
2．如图所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为m=0.9g，分别用长为L=10cm的绝缘细线悬挂于天花板上的一点，平衡时B球偏离竖直方向600角，A球竖直悬挂且与绝缘墙壁接触。求：
（1）每个小球所带的电荷量
（2）每条细线的拉力
【解析】
（1）B球所受的力有重力、细线拉力、电场力，如图所示。B球受的力为非线性三个力作用，
三个力所围的三角形与三角形
△OAB相似。即
F=TB=mg=9×10-3N
由于F=kq2/L2
q=1.0×10-7C
（2）A球所受的力有重力、拉力、支持力、电场力，如图所示。A球受的力为非线性四个力作用，利用正交分解可得：
TA=Fcosθ+mg=1.35×10-2N
（1）每个小球所带的电荷量
为q=1.0×10-7C
（2）细线对A球的拉力为
1.35×10-2N；
细线对B球的拉力为9×10-3N。
【课堂训练】
1．如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球?a、b、c（均可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下处于静止状态。则以下判断正确的是（
）
A．a对b的静电力一定是引力
B．a对b的静电力可能是斥力
C．a的电荷量可能比b的少
D．a的电荷量一定比b的多
AD
2．如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q＞0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的相同轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为L，已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（
）
A．
B．
C．
D．
C
3．如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A。在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ。若两次实验中B的电量分别为q1和q2，θ分别为300和450，则q2/q1为（
）
A．
　　　B．　　　
C．　　　
D．
C
4．如图所示，质量分别是mA、mB，?电荷量分别为qA、qB大小可以不计的两个带电小球A和B。它们带有同种电荷而互相排斥，静止在同一水平面，
绝缘细线与竖直方向的夹角分别
为α和β。A和B两小球所受绝缘
细线拉力分别为FA和FB。
则以下叙述的结论正确的是（　　）
A．无论A和B两小球所带的电荷量是否相同，但它们之间的排斥力总是相同的
B．A和B两小球质量的关系式是mAgtanα＝mBgtanβ
C．A和B两小球所受绝缘细线拉力的关系式是FAsinα＝FBsinβ
D．若α＜β，则一定有mA＜mB和qA＜qB
ABC
5.如图所示，两个带有同种电荷的小球A和B用等长的绝缘细线悬挂在天花板上的同一点，它们的质量分别为mA和mB，带电量分别为qA和qB。它们由于静
电排斥力使两细线偏离竖直位置，
它们与竖直线所成的角度分别为
α和β。A和B两小球所受绝缘细
线拉力分别为FA和FB。
则下列叙述正确的是（　　）
A．比较它们与竖直线所成的角度的大小与两小球所带电量的大小无关
B．A和B两小球质量的关系式是mAgtanα＝mBgtanβ
C．A和B两小球质量的关系式是mAgsinα＝mBgsinβ
D．A和B两小球所受绝缘细线拉力的关系是FA＞FB
ACD
6.如图所示，已知带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA＝OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d.，为使平衡时AB间距离减为d/2。可采用以下哪些方法（
）
A.只将小球A、B的质量都增加到原来的4倍
B.只将小球B的质量增加到原来的8倍
C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的四分之一
D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍
BD
7.如图所示，在倾角为θ=370的绝缘粗糙斜面上B处有质量为m=1kg、电荷量为q=+2.0×10-5C的物体（可视为质点）。在和斜面处于同一平面内与B点等高处、相距r=30cm的A点固定带电荷量Q=+1.0×10-5C的点电荷。现发现物体在斜面上处于静止状态。（重力加速度g=10m/s2，静电力常量k=9.0×109N?m2/C2，sin370=0.6）求：
（1）物体受到库仑力的大小
（2）物体受到的摩擦力大小和方向
F=20N
Ff=10N，方向沿斜面向下
8.如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下细线?受力分别是TA、TB。现在使A、B带同号电荷，此时上、下细线受力分别?为TA′、TB′。则（
）
A．TA′＝TA，TB′＞TB
B．TA′＝TA，TB′＜TB
C．TA′＜TA，TB′＞TB
D．TA′＞TA，TB′＜TB
A
9.质量相同的小球A、B分别带有+3q和-q电量，两段等长绝缘细线悬挂在O点如图(a)所示，当系统处于水平向右的匀强电场中并静止时，可能出现的状态应是（
）
D
10．如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。两个带有同种电荷的小球A、B分别位于竖直墙面和水平地面上，且处于同一竖直平面内。若用图示方向的水平推力F作用于小球B，则两球静止于图示位置。如果将小球B向左推动少许，并待两球重新达到平衡时，与原来相比（
）
A．两小球间距将增大
B．竖直墙面对小球A的弹力增大
C．推力F将减小
D．地面对小球B的弹力一定不变
AC