第九章 素养提升课一 静电力作用下的平衡与加速问题-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

素养提升课一　静电力作用下的 平衡与加速问题 　　　　第九章　静电场及其应用 1.会进行静电力作用下物体的受力分析。　 2.能够应用平衡条件解决静电力作用下的平衡问题。　 3.会应用牛顿运动定律结合库仑定律解决带电体的加速运动问题。 学习目标 提升点二　静电力作用下带电体的平衡问题 随 堂 演 练 提升点一　同一直线上三个点电荷的平衡问题 提升点三　静电力作用下带电体的动力学问题 课 时 精 练 内 容 索 引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 提升点一　同一直线上三个点电荷的平衡问题 索引 例1　如图所示，带电荷量分别为＋q和＋4q的两个点电荷A、B，相距为L，求： (1)若A、B固定，在何处放置点电荷C， 才能使C处于平衡状态？ (2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？ C的电荷量的大小和电性对C的平衡无影响。 (3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？ 设放置的点电荷的电荷量为Q，分别对A、B受力分析，根据平衡条件， 共线的三个自由电荷平衡问题的有关特点 1．三个自由电荷的平衡规律 “三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上； “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．只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可。　　 规律总结 针对练1． (2023·江西省丰城中学期中)如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球(均可视为点电荷)a、b、c，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下保持静止状态。若a、b之间的距离小于b、c之间的距离。则以下说法正确的是 A．a对c的静电力一定是引力 B．a对b的静电力可能是斥力 C．三个小球所带电荷量的大小关系是Qc>Qa>Qb D．三个小球所带电荷量的大小关系是Qa>Qb>Qc √ 根据静电力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹异”，所以a、c一定为同种电荷即两电荷间一定为排斥力，所以a、c和b的电性相反，即a对b的静电力一定是引力，故A、B错误；同时根据库仑定律来确定静电力的大小，并由平衡条件来确定各自电量的大小，因此在大小上一定为“两大夹小”“近小远大”，所以Qc>Qa>Qb，故C正确，D错误。 针对练2．(2023·天津市月考)相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为＋4q和－q，如图所示，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 A．－q，在A左侧距A为L处 B．－2q，在A左侧距A为 处 C．＋2q，在B右侧距B为 处 D．＋4q，在B右侧距B为L处 √ 索引 提升点二　静电力作用下带电体 的平衡问题 索引 例2　如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直固定的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带电荷量是多少？(取g＝10 m/s2，小球A、B视为点电荷，k＝9.0×109 N·m2/C2) 答案：　1.0×10－6 C 分析静电力作用下带电体平衡问题的步骤 1．确定研究对象：如果有几个物体相互作用时，要依据题意，用“整体法”或“隔离法”选取合适的研究对象。 2．对研究对象进行受力分析，此时多了静电力F＝ 。 3．根据F合＝0列方程，若采用正交分解，则有Fx＝0，Fy＝0。 4．解方程求出未知量。　　 规律总结 针对练1． 如图所示，质量为m的带电小球N用绝缘丝线悬挂于P点，另一带正电小球M固定在带电小球N的左侧，小球N平衡时，绝缘丝线与竖直方向夹角为θ，且两球球心在同一水平线上。关于小球N的电性和所受库仑力的大小，下列判断正确的是(重力加速度为g) √ 以小球N为研究对象，对其进行受力分析，若使小球N处于平衡状态，则M对小球N的库仑力应水平向右，则小球N带正电；小球N的受力分析图如图所示，根据小球处于平衡状态可知，在水平方向 有F＝FTsin θ，在竖直方向有FTcos θ＝mg，解得 F＝mg tan θ，则小球N所受库仑力大小为mg tan θ， 故B正确。 针对练2．(多选)(2023·甘肃省天水期末)如图所示，用长度不等的绝缘丝线将带电小球A、B悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β(α>β)，两小球恰在同一水平线上，则下列说法正确的是 A．两小球一定带同种电荷 B．A小球的质量一定小于B小球的质量 C．A小球所带电荷量一定大于B小球所带电荷量 D．A小球所受库仑力一定大于B小球所受库仑力 √ √