2013年高考物理二轮专题复习课件：电磁学中的物体平衡.ppt

专题一 力与物体的平衡 1库仑力：F=k ，方向沿 两点电荷 的连线2电场力：F=qE 3安培力：F=BIlsinq ，其中q是 B与l 的夹角，方向由左手定则判定 4洛伦兹力：F=qvBsinq ，其中q是 B与v 的夹角，方向由左手定则判定 洛伦兹力特点：洛伦兹力永远不 做功，只能改变带电粒子的 速度 和动量，不能改变带电粒子的 速率。方法指方法指导导：在从题给的条件出发，根据电磁力的特点，认真分析好物体所受的电磁力(包括电场力、安培力、洛伦兹力等)后，电磁学中的物体平衡问题就转化为力学中的物体平衡问题后续的解题方法与力学中的物体平衡问题解题方法相同，详见专题一第一讲 1静电力作用下的物体平衡问题【例1】三个电荷量均为Q(带正电)的小球，放在水平绝缘的桌面上，分别位于等边三角形的三个顶点，如图所示在三角形的中心O点应放置什么性质的电荷，才能使三个带电小球都处于静止状态？其电荷量是多少？2电场力和重力共同作用下的物体平衡问题【例2】(2012全国理综卷)如图122所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为/6.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到/3，且小球与两极板不接触求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量图122【切入点】从电容器和力学中的平衡状态入手【点评】(1)正确找出电容器的带电量Q与场强E之间的关系(2)列出相应的平衡方程【例3】有三根长度皆为 L=1.0m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别挂有质量皆为 的带电小球A和B，它们的电荷量分别为q和+q，A、B之间用第三根线连接起来空间中存在大小为 的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示现将 OB 之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B 球最后会达到新的平衡位置求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了 多少(不计两带电小球间相互作用的静电力)【切入点】平衡与能量综合问题应从受力分析入手，确定新平衡位置再计算能量变化 【解析】图(1)中虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中a、b分别表示细线OA、AB 与竖直方向的夹角A球受力如图(2)所示由平衡条件：T1sina+T2sinb=qE，T1cosa=mg+T2cosb B球受三力作用，受力如图(3)所示 由平衡条件：T2sinb=qE，T2cosb=mg联立以上各式并代入数据，得a=0，b=45由此可知，A、B球重新达到平衡的位置如图与原来位置相比，A球的重力势能减少了EA=mgL(1sin60)B球的重力势能减少了EB=mgL(1sin60+cos45)A球的电势能增加了WA=qELcos60 B球的电势能减少了WB=qEL(sin45sin30)两种势能总和减少了W=WBWA+EA+EB 代入数据解得答案：【点评【点评】(1)本题将带电体的平衡问题与能量问题相结合，关键是分析OB之间的线烧断后AB线及OA线与竖直方向的夹角问题的实质是要在受力分析的基础上处理好平衡问题(2)在不用考虑相互作用的几个物体内部的某些细节时，可利用整体法求解，常可收到化难为易、化繁为简、事半功倍的效果当研究内部之间的相互作用时，应采用隔离法隔离法与整体法常需要交叉使用，从而使解题思路和方法更简捷明了整体法与隔离法是解决物理问题时常用的基本思维方法本题若用整体法极容易求解OA绳与竖直方向的夹角，不妨一试3重力、电场力和 磁场力共 同作用下的物体平衡问题【例4】设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0V/m，磁感应强度的大小B=0.15T.今有一个带负电的质点以v=20m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电荷量与质量之比q/m以及磁场所有可能的方向(角度可用反三角函数表示)【切入点】带电质点无特别说明则一定要考虑重力；做匀速直线运动，重力、电场力、洛伦 兹力三 个力的合力一定为零【解析】根据带电质点做匀速直 线运 动的条件，得知此带电质 点所受的重力、电场力和洛伦兹 力的合力必定为零由此推知此 三个力在同一竖直平面内，如图 所示质点 的速度垂直纸面向外4与安培力相关的平衡问题 图124