内容正文:
微专题1 库仑定律和电场强度
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/人教物理/ 必修 第三册
[学习目标要求] 1.会利用力学方法分析静电力作用下的平衡问题。2.能够解决静电力作用下的动力学问题。3.能够分析电场线和带电粒子运动轨迹问题。
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关键能力 合作探究
课堂检测 巩固演练
课时作业 素养达标
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静电力作用下的平衡问题
1.带电体在静电力和其他力作用下处于平衡状态,物体所受合外力为零,因此可用共点力平衡的知识分析,常用的方法有正交分解法、合成法等。
2.分析静电力作用下点电荷平衡问题的步骤
(1)确定研究对象。如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”。
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角度1 静电力作用下的静态平衡问题
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[答案] B
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角度2 静电力作用下的动态平衡问题
竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,小球A、B带有同种电荷。现用指向墙面的水平推力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.推力F将变大
B.竖直墙面对小球A的弹力变大
C.地面对小球B的支持力不变
D.两小球之间的距离变小
C
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2.如图所示,一带电小球B用绝缘轻质细线悬挂于O点。带电小球A与带电小球B处于同一水平线上,小球B平衡时细线与竖直方向成θ角(θ<45°)。现在同一竖直面内缓慢向下(不是竖直向下)移动带电小球A,使带电小球B能够保持在原位置不动,直到小球A移动到小球B位置的正下方。对于此过程,下列说法正确的是( )
A.小球A、B间的距离越来越小
B.小球B受到的库仑力先增大后减小
C.轻质细线的拉力一直在减小
D.轻质细线的拉力不可能减小为零
C
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解析:画出小球B的受力图如图所示,则当小球B不动,A缓慢向下移动时,A对小球B的库仑力先减小后增大,根据库仑定律知,A、B间距先增大后减小;轻质细线的拉力FT一直在减小,当A到达B的正下方时,轻质细线的拉力减小为零。故C正确,A、B、D错误。
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静电力作用下的动力学问题
如图所示,质量为m的小球A穿在绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A带正电,电荷量为q。在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速度释放,小球A下滑过程中电荷量不变。不计A与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中。已知静电力常量k和重力加速度g。
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(1)A球刚释放时的加速度是多大?
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(2)当A球的动能最大时,求此时A球与B点的距离。
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名师点评
处理静电场中动力学的问题时,根据牛顿运动定律,结合运动学公式、运动的合成与分解等运动学知识即可解决问题,与力学问题分析方法完全相同。注意在进行受力分析时不要漏掉静电力。
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3.如图所示,在光滑绝缘水平面上P点固定一个带正电的点电荷,在它的右侧N点由静止开始释放一个也带正电的小球(可看作质点),以向右为正方向,下列选项中能反映小球运动速度随时间变化规律的是( )
B
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带电粒子运动轨迹问题
1.带电粒子做曲线运动时,合力指向轨迹曲线的凹侧,速度方向沿轨迹的切线方向。
2.方法
(1)根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向,判断带电粒子所受静电力的方向。
(2)把电场线方向、静电力方向与电荷的电性相联系进行分析。
(3)把电场线的疏密和静电力大小、加速