综合•融通 静电力作用下的平衡与加速问题（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（人教版）

静电力作用下的 平衡与加速问题 综合·融通 (融会课—主题串知综合应用) 带电体的平衡与加速问题属于典型的力电综合问题，通过本节课的学习应学会进行静电力作用下物体的受力分析、力的合成与分解，能够应用平衡条件解决静电力作用下的平衡问题；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。 01 02 03 目 录 主题(一)　同一直线上三个点电荷的平衡问题 主题(二)　非共线力作用下带电体的平衡问题 主题(三)　带电体的加速问题 04 课时跟踪检测 3 01 主题(一)　同一直线上三个点 电荷的平衡问题 　 共线的三个自由点电荷的平衡问题 (1)平衡条件：每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等，方向相反。 (2)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 [知能融会通] [典例]　(选自鲁科版教材课后练习)两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距l。如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互之间的静电力作用下处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，放在何处，电荷量又是多少？ [解析]　要引入第三个小球后三个小球均处于平衡状态，第三个小球应放在两个小球连线上，且带负电。 求解三个自由点电荷平衡问题的思路 解决三个自由点电荷的平衡问题时，首先应根据三个自由点电荷的平衡问题的规律确定出点电荷的电性和大体位置。求点电荷间的距离时，对未知电荷量的电荷列平衡方程；求未知电荷的电荷量时，对其中任意已知电荷量的电荷列平衡方程求解。　　 [变式拓展]　在上述典例中，若把两个带正电的小球固定，其他条件不变，则结果如何？ 对同一直线上三个点电荷平衡问题的两点提醒 (1)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。 (2)在三个共线点电荷的平衡问题中，若仅让其中一个电荷平衡，则只需要确定其位置即可，对其电性和所带电荷量没有要求。　 (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. 如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，现引入第三个点电荷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(　 ) 答案：C　 02 主题(二)　非共线力作用下带 电体的平衡问题 分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样，具体步骤如下： (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。 [知能融会通] [典例]　(2023·河北邯郸高二联考)如图所示，长为 L的绝缘细线的一端连接一个质量为m的金属小球A，另 一端固定在一竖直墙壁左边檐角上的O点，使小球A刚好 贴着墙壁，在墙壁上画好一个以O为圆心的量角刻度尺；取一个与A完全相同的小球B，B连接绝缘直杆，绝缘杆另一端也固定于O点，保持绝缘杆竖直。现让A、B带上电荷，当A、B平衡时，发现A、B的高度相同，且细线偏离竖直方向的夹角为θ，已知重力加速度为g，下列说法正确的是(　 ) 1. (多选)如图所示，在粗糙绝缘的水平地面上有 一带正电的物体A，另一带正电的点电荷B沿着以A为 圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的上方经过，若此过程 中A始终保持静止，A、B均可视为质点。则下列说法正确的是(　 ) [题点全练清] A．物体A受到地面的支持力先增大后减小 B．物体A受到地面的支持力保持不变 C．物体A受到地面的摩擦力先减小后增大 D．静电力对点电荷B先做正功后做负功 答案：AC　 解析：对物体A受力分析，如图所示，由平衡条 件可得Ff＝Fcos θ，FN＝Fsin θ＋mg，A、B之间距离 不变，则F大小不变，θ由小于90°增大到大于90°的 过程中，Ff先减小到零后反向增大，FN先增大后减小， A、C正确，B错误；因A对B的静电力与B运动的速度方向始终垂直，故静电力对B不做功，D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