专项提升Ⅰ 静电力作用下的平衡-2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修第三册）

专项提升Ⅰ 静电力作用下的平衡 1．学会分析同一直线上自由电荷的平衡问题. 2．学会分析非共线力作用下带电体的平衡问题． 3．通过静电力作用下平衡的知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一、同一直线上三个点电荷的平衡问题 【重难诠释】 共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点 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． 知识点二、非共线力作用下带电体的平衡 【重难诠释】 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． (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. [例题1] （多选）如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1、q2之间的距离与q2、q3之间的距离之比为2：1，每个电荷都只受静电力且处于平衡状态。如果q2为负电荷，则（　　） A．q1为正电荷，q3为正电荷 B．q1为负电荷，q3为负电荷 C．q1比q3的带电荷量少 D．q2比q3的带电荷量少 [例题2] （多选）如图所示，同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q2间距离的2倍。下列说法正确的是（　　） A．若q1、q3为正电荷，则q2为负电荷 B．若q1、q2为负电荷，则q3为正电荷 C．q1：q2：q3＝36：4：9 D．q1：q2：q3＝9：6：36 [例题3] 真空中，在A、B两点分别固定电荷量为+2Q和﹣Q的点电荷，A、B间距离为r，已知静电力常量为k，则： （1）A、B连线的中点处的场强大小为多少； （2）现引入第三个点电荷，若要使其处于平衡状态，求其所放位置。 [例题4] 如图所示，小球A、C均带正电，B球带负电，A球在绝缘的粗糙水平地面上，B球由绝缘的细线拉着，C球处在与B球等高的位置，A、B、C三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形。若细线与竖直方向的夹角为60°，mC＝6mB，则A、B、C三球所带电荷量大小之比为（　　） A．2：1：4 B．1：2：4 C． D． [例题5] 如图，绝缘轻直杆（质量不计）两端分别固定绝缘带电小球a、b，c为另一绝缘带电小球，通过绝缘细线悬挂在P点，三小球均可视为点电荷。现仔细调整轻杆在空间的位置，发现ac连线与竖直方向成30°角，bc连线与竖直方向成60°角，直杆与竖直方向的夹角为60°时，三个小球均能处于静止状态，且绝缘细线处于竖直状态。下列说法正确的是（　　） A．a、b、c带同种电荷 B．a、b带异种电荷，b、c带同种电荷 C．a、b的电荷量之比为3：1 D．a、b的质量相等 [例题6] （多选）如图，光滑绝缘圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c位于圆环最高点，ac连线与竖直方向成60°角，bc连线与竖直方向成30°角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．a、b小球一定带同种电荷 B．a、c小球可能带同种电荷 C．a、b小球电量之比为 D．a、b小球电量之比为 1. 如图所示用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中．三个带电小球质量相等，A球带正电，平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为零．则（　　） A．B球带正电荷，C球带负电荷 B．B球带负电荷，C球带正电荷 C．B球和C球所带电量不一定相等 D．B球和C球所带电量一定相等 2. 如图所示，三个带电小球A、B、C静止在光滑水平地面上，A带正电，电荷量为q（q＞0），A、B之间距离为L，B、C之间距离为2L，则（　　） A．B球带正电 B．C球带负电 C．B球电荷量为﹣q D．C球电荷量为4q 3. 光滑绝缘水平面上，有两个带电小球甲、乙，电荷量分别为和+Q和+9Q，相距为L，如果引入第三个带电小球丙，正好使三个小球都处于平衡状态，则（　　） A．丙球电荷量为 B．丙球带正电 C．丙球可能带正电，也可能带负电 D．丙球放在甲、乙连线之间距离甲处 4. 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。已知小