综合•融通 静电力的叠加及电荷的平衡与加速问题（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版）

综合·融通 (融会课—主题串知综合应用) 静电力的叠加及电荷 的平衡与加速问题 带电体除受重力、弹力外，还受库仑力作用，带电体在多个力作用下处于平衡状态或加速运动状态。通过本节课的学习，学会利用矢量合成法则计算多个静电力的合力；学会应用共点力的平衡条件分析带电体的平衡问题；学会应用牛顿第二定律分析带电体的加速问题。 01 02 目 录 主题（一）静电力的叠加 主题（二）带电体的平衡与加速问题 03 课时跟踪检测 3 01 主题(一) 　静电力的叠加　 1．点电荷间静电力的特点：真空中两个静止点电荷之间静电力的大小只跟两个点电荷所带的电荷量及它们之间的距离有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关。 2．静电力叠加原理：若空间存在多个点电荷，某点电荷受到的静电力等于其他点电荷单独存在时对这个点电荷的静电力的矢量和。 [知能融会通] [典例]　 中国的FY­3A卫星可观测到高能质子和高能电子。如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m，k＝9.0×109 N·m2/C2，如果有一高能电子在C点处，它所受的库仑力的大小和方向如何？ [解析]　 电子在C点同时受A、B处点电荷的作用力FA、 FB，如图所示。 由库仑定律得 静电力叠加的计算技巧 (1)静电力叠加遵循平行四边形定则，先求出点电荷所受的每一个静电力，再应用平行四边形定则求合力。 (2)注意两个等大的力的合成，合力一定沿其角平分线方向，可利用对称性求解。 (3)计算静电力时，不但要求出静电力的大小，还要说明静电力的方向。　　 1．如图，带电荷量分别为qa、qb、qc的小球，固定在等边三角形的三个顶点上，qa所受库仑力的合力F方向垂直于qa、qb的连线，则(　 ) A．qb、qc异号，且qc＝2qb B．qa、qb异号，且qb＝2qa C．qa、qc同号，且qc＝2qa D．qa、qb同号，且qb＝2qa [题点全练清] 答案:A　 2．如图所示，在边长为L的正方形4个顶点上，分别固定4个电荷量大小均为q的点电荷A、B、C、D，其中A、D带正电，B、C带负电，则B受到其他三个点电荷库仑力的合力大小是(　 ) 答案： D 02 主题(二) 　带电体的平衡与 加速问题 1．四步解决带电体的平衡与加速问题 [知能融会通] 2．三个电荷的平衡问题 (1)受力特征 三个点电荷中的每一个点电荷受到的其他两个点电荷的静电力必然大小相等、方向相反，即二力平衡。 (2)相关结论 [典例]　 如图所示，带电小球A和B放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B保持间距r不变沿斜面向上加速运动，已知重力加速度为g，静电力常量为k，求： (1)加速度a的大小； (2)F的大小。 1. (多选)如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视为点电荷)，三个小球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，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少 D．a的电荷量一定比b多 [题点全练清] 答案:AD　 解析：根据静电力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹一异”，故A正确，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荷量的大小，因此在大小上一定为“两大夹一小”，故D正确，C错误。 2．(多选)如图所示，水平地面上固定一个 光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ。一根 轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端 系有一个带电小球A，细线与斜面平行。小球A的质量为m、电量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同，间距为d。静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上，则(　 ) 答案:AC　 03 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1．如图所示，竖直放置的绝缘玻璃管上端开口，质量相 等、直径略小于玻璃管的两小球A、B所带电荷量也相等，将 两小球从上端管口放入玻璃管中，平衡时两小球间的距离为L， 若将上方B小球所带的电荷量增加到原来的两倍后再放入玻璃管中，已知两小球运动过程中电荷量不变，管足够长，且不计小球与玻璃管间的摩擦，则再次平衡时两小球间的距离变为(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案：A　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2．(2023·广东深圳检测)干燥的秋冬季节容易使物体 带电，某同学用绝缘细线将一个质量为m的锡箔纸球悬挂 在铁架台上，铁架台置于水平桌