2.课时跟踪检测练 第九章 静电场及其应用 06 专题进阶练(一) 静电力作用下的平衡与加速问题（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦静电力作用下的平衡与加速问题，涵盖库仑定律、受力分析、平衡条件及牛顿第二定律等核心知识点。课堂导入可从基础静电力概念出发，通过悬挂小球、斜面体等情境问题搭建支架，衔接前后知识，引导学生逐步深入。 其亮点在于以真实情境问题为载体，强化物理观念中的相互作用观念，通过模型建构（点电荷、受力平衡模型）和科学推理（如“两同夹异”规律、几何关系分析）提升科学思维。例如第1题用平衡规律判断电荷性质，第9题结合加速度为零分析动能最大位置，助力学生深化问题解决能力，也为教师提供素养导向的分层教学资源。

专题进阶练(一)　 静电力作用下的平衡与加速问题 (40分钟　70分) (选择题1~7题,每小题6分,共42分) 1.如图所示,水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电轻质小球a、b,左边放一个带正电的固定球,电荷量为+Q,两悬球都保持竖直方向。下面说法中正确的是(　　) A.a球带正电,b球带正电,并且a球带电荷量较大 B.a球带负电,b球带正电,并且a球带电荷量较小 C.a球带负电,b球带正电,并且a球带电荷量较大 D.a球带正电,b球带负电,并且a球带电荷量较小 【解析】选B。根据三个自由电荷的平衡规律中“两同夹异”“两大夹小”可知,要使a、b平衡,必须有a带负电、b带正电,且a球电荷量较小,故B正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 2.如图所示,上端固定在天花板上的绝缘轻绳连接带电小球,带电小球b固定在绝缘水平面上,可能让轻绳伸直且a球保持静止状态的情景是 (　　)   【解析】选C。a球能处于静止状态,则所受合力为零,由题图知a球受重力、绳的拉力和库仑力,这三个力组成封闭三角形时合力为零,或者三力在同一直线上时合力为零,只有C正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 3.(2025·长沙高二检测)如图所示,甲、乙两小球带电量的绝对值均为q,甲用绝缘 支架固定,乙用轻质绝缘细线悬挂在横杆上,当两球处于静止状态时两球心等高, 两球心的连线、悬点与两球心的连线构成等边三角形。已知细线的拉力为F0,静 电力常量为k,重力加速度为g,两球均视为点电荷,下列说法正确的是 (　　) A.两球均带正电 B.乙的质量为 C.甲的质量为 D.两球心间的距离为q √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选D。 选项 选项剖析 对错 A 由两球相互排斥可知,两球带同种电荷,但不一定都带正电 × B 对乙球,由平衡条件可知F0cos30°=m乙g,得m乙= × C 因甲球固定,所以无法求出甲球的质量 × D 设两球心间的距离为L,由库仑定律及平衡条件可知k=F0cos60°,得L=q √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 4.(2025·江门高二检测)如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(均视为点电荷),三球沿一条直线摆放且均处于静止状态,则下列说法正确的是 (　　) A.a对b的静电力一定是斥力 B.b对c的静电力可能是斥力 C.a的电荷量不可能比b的电荷量小 D.若给c施加一个向右的恒力,则三个小球都能向右运动且相互间的距离保持不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选C。若三球沿一条直线摆放且均处于静止状态,则a、c一定是同种电荷,a、b是异种电荷,即“两同夹异”,所以a对b的静电力一定是引力,b对c的静电力一定是引力,故A、B错误;若三球沿一条直线摆放且均处于静止状态,则b对c的静电力大小等于a对c的静电力大小,因为a、c间距离大于b、c间距离,根据静电力公式F=k,可知a的电荷量比b的电荷量大,故C正确;假设给c施加一个向右的恒力后,三个小球能向右运动且互相之间的距离保持不变,以三个小球组成的系统为研究对象可得,三个小球的加速度方向向右,以小球a为研究对象可得,小球的加速度为0,所以假设错误,故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 5.(2025·玉林高二检测)如图所示,绝缘斜面体ABC静止于粗糙的水平面上,∠B=30°,∠C=60°,两个可视为质点的带电物体P、Q分别静止在AB和AC面上,且PQ连线水平。已知AB、AC面均光滑,斜面体和P、Q的质量分别为M、m1、m2,重力加速度为g。下列判断正确的是 (　　) A.P、Q的质量之比是16∶9 B.P、Q带异种电荷,且Q的电荷量等于P的电荷量 C.水平面对斜面体底部有水平向右的静摩擦力 D.水平面对斜面体的支持力等于(M+m1+m2)g √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选D。P、Q两物体均受到自身重力、斜面的支持力及它们之间水平方向库仑力的作用,且三力平衡,根据平衡条件可判断知,P、Q的库仑力一定为引力,所以它们带异种电荷,但根据题目条件,它们电荷量的大小关系不能确定。对P、Q两物体有tan30°=,tan60°=,可得P、Q的质量之比是==,故A、B错误;由于斜面体和P、Q整体处于静止状态,整体在水平方向上不受外力的作用,可知水平面对斜面体底部没有摩擦力作用;在竖直方向上,根据平衡条件可得水平面对斜面体的支持力大小为N=(M+m1+m2)g,故C错误,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 6.如图所示,光滑绝缘的水平面上的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(可视为质点),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 (　　) 【解析】选B。N点的小球由静止释放后,受到向右的库仑力作用,开始向右运动, 根据库仑定律F=k可知,随着两者之间距离的增大,小球受到的库仑力在减小, 根据牛顿第二定律a=知,小球的加速度减小,在v-t图像中的斜率减小,故B正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 7.(多选)(2025·武汉高二检测)如图所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、 QB,A球固定,B球用长为L的绝缘细线悬挂在O点,静止时A、B相距为d。若A球 电荷量保持不变,B球缓慢漏电,不计两小球半径,则下列说法正确的是 (　　) A.细线对B球的拉力不变 B.A、B球靠近,它们间的库仑力逐渐变大 C.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的 D.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】选A、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 8.(8分)(2025·运城高二检测)如图所示,真空中两个相同的小球带有等量同种电荷,质量均为0.1 g,分别用10 cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板上的一点,当平衡时B球偏离竖直方向60°,A球竖直悬挂且与绝缘墙壁接触(两带电小球均可视为点电荷),静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2。g取10 m/s2,求: (1)两个小球所带电荷量;(4分) 答案:(1)×10-7 C 【解析】(1)对B球受力分析如图甲所示。B球受力平衡,则拉力与库仑力的合力大小等于重力,方向与重力方向相反,由几何知识可知F=mg=FTB 根据库仑定律得F=k 联立解得q=×10-7 C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 (2)墙壁受到的压力大小和细线对A球拉力的大小。(4分) 答案:(2)×10-3 N　1.5×10-3 N 【解析】(2)对A球受力分析如图乙所示。 A球受力平衡,水平方向有FN=Fsin60°=mgsin60°=×10-3 N 由牛顿第三定律可知,墙壁受到小球的压力大小为×10-3 N,方向水平向左。 竖直方向有FTA=mg+Fcos60°=1.5×10-3 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 9.(10分)如图所示,质量为m的小球A放在绝缘斜面上,斜面的倾角为α。小球A带正电,电荷量为q。在斜面上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷,将小球A由距B点L处无初速度释放。小球A下滑过程中电荷量不变。不计A与斜面间的摩擦,整个装置处在真空中。已知静电力常量k和重力加速度g。求: (1)A球刚释放时的加速度是多大?(5分) 答案:(1)gsinα- (2)当A球的动能最大时,A球与B点的距离是多大?(5分) 答案:(2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解题指南】解答本题从以下两个方面分析: (1)分析小球的受力情况,确定小球的运动情况,由牛顿第二定律求解加速度; (2)小球做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,当小球的加速度为零时,小球的速度最大,动能最大。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 【解析】(1)根据牛顿第二定律mgsinα-F=ma 根据库仑定律F=k 联立以上各式解得a=gsinα- (2)当A球受到的合力为零,即加速度为零时,速度最大,动能最大。设此时A球与B点间的距离为R,则mgsinα= 解得R= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 10.(10分)如图,带电荷量Q=+2×10-6 C的小球A固定在光滑绝缘桌面的上方,距桌面的高度AO=h=0.3 m,一个质量为m=5×10-3 kg、带电荷量q=-2×10-7 C的小球B在桌面上以小球A在桌面上的投影点O为圆心做匀速圆周运动,其运动半径为r=0.4 m。重力加速度g=10 m/s2,静电力常量k=9×109 N·m2/C2。求: (1)小球A、B之间的库仑力F的大小;(4分) 答案:(1)1.44×10-2 N　 【解析】(1)根据图中几何关系可知, 小球A、B之间的距离为L== m=0.5 m。 根据库仑定律可知,小球A、B之间的库仑力大小为F=|k|= || N=1.44×10-2 N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 (2)小球B运动的线速度v的大小。(6分) 答案:(2)0.96 m/s 【解析】(2)设库仑力与竖直方向的夹角为θ,则有sinθ==0.8, 以小球B为对象,根据牛顿第二定律可得Fsinθ=m 解得小球B运动的线速度大小为v==0.96 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 选题清单 $