高中物理高中物理選修選修3-1浙浙第第4講習(xí)題課電場的力的性質(zhì)講習(xí)題課電場的力的性質(zhì) 目標定位1.會處理電場中的平衡問題.2.會處理庫侖力與牛頓第二定律結(jié)合的綜合問題1庫侖定律(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力的大小，跟它們的電荷量q1與q2的乘積成 ，跟它們的距離r的平方成 ，作用力的方向沿著它們的 正比正比反比反比連線連線真空中真空中 點電荷點電荷 任何電場任何電場 N/C 真空真空 正電荷正電荷 所受電場力所受電場力 3場強疊加原理和應(yīng)用(1)當(dāng)空間有幾個點電荷同時存在時，它們的電場就互相疊加，形成合電場，這時某點的場強就是各個點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的 (2)場強是矢量，遵守矢量合成的 定則矢量和矢量和平行四邊形平行四邊形一、庫侖力作用下的平衡1庫侖力與前面學(xué)習(xí)過的重力、彈力和摩擦力一樣都是矢量，在分析物體受力時，只要注意庫侖力就可以了2兩帶電體間的靜電力遵循牛頓第三定律處理過程中選取研究對象時，要注意整體法和隔離法的靈活運用；常用的數(shù)學(xué)知識和方法有直角三角形和正交分解法等3三電荷系統(tǒng)的平衡問題同一直線上的三個自由點電荷，彼此間存在相互作用的庫侖力，在三個電荷都處于平衡的情況下，每個電荷受其余兩個電荷的作用力的合力為零，因此可以對三個電荷分別列平衡方程求解(解題時只需列其中兩個電荷的平衡方程即可)【例1】如圖141所示，光滑水平面上相距為L的A、B兩個帶正電小球，電荷量分別為4Q和Q.要在它們之間引入第三個帶電小球C，使三個小球都只在相互庫侖力作用下而處于平衡，求： 圖141 借題發(fā)揮同一直線上的三個自由點電荷都處于平衡狀態(tài)時，電荷間的關(guān)系為：“兩同夾異”、“兩大夾小”、“近小遠大”?！纠?】如圖142所示，真空中兩個相同的小球帶有等量同種電荷，質(zhì)量 均為m，分別用絕緣細線懸掛于絕緣天花板的上同一點，平衡時，B球偏離豎直方向角，A球豎直且與墻壁接觸，此時A、B兩球位于同一高度且相距L.求：圖圖142甲甲乙乙 (3)選A為研究對象，對A球受力分析如圖乙所示： A球受力平衡：NF庫mgtan 由牛頓第三定律得：墻受到小球A的壓力大小為mgtan ， 方向水平向左二、電場線與運動軌跡1電場線的特點(1)由電場線的疏密可以判斷場強的大小；(2)根據(jù)電場線的切線方向可知場強的方向2由場強方向，結(jié)合電荷的正負可判斷電荷所受電場力方向；由FqE可知電場力大小，再根據(jù)牛頓第二定律Fma可判斷電荷加速度大小3物體做曲線運動的條件：合力在軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線【例3】如圖143所示，直線MN是某電場中的一條電場線(方向未畫出)，虛線是一帶電的粒子只在電場力的作用下，由a到b的運動軌跡，軌跡為一拋物線下列判斷正確的是()圖圖143 A電場線MN的方向一定是由N指向M B帶電粒子由a運動到b的過程中速度一定逐漸減小 C帶電粒子在a點的速度一定小于b點的速度 D帶電粒子在a點的加速度一定大于在b點的加速度 答案C 解析由于該粒子只受電場力作用且做曲線運動，物體所受外力指向軌跡內(nèi)側(cè)，所以粒子所受電場力一定是由M指向N，但是由于粒子的電荷性質(zhì)不清楚，所以電場線的方向無法確定，故A錯誤；粒子從a運動到b的過程中，電場力與速度成銳角，粒子做加速運動，速度增大，故B錯誤，C正確；由a到b的運動軌跡為一拋物線，說明粒子一定受恒力，即帶電粒子在a點的加速度等于在b點的加速度，故D錯誤，故選C.三、電場力與牛頓第二定律的結(jié)合【例4】如圖144所示，帶電小球A和B放在光滑絕緣水平面上，質(zhì)量分別為mA2 g，mB1 g；所帶電荷量值qAqB107 C，A帶正電，B帶負電，現(xiàn)有水平向右的恒力F作用于A球，可使A、B一起向右運動，且保持間距d0.1 m不變，試問F多大？圖圖144答案答案2.7102 N圖圖145