【学案导学设计】高中物理 第1章 电荷的相互作用章末总结 沪科版选修31.doc

【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第1章 电荷的相互作用章末总结 沪科版选修3-1电荷的相互作用一、库仑定律的基本应用带电体受静电力作用时，分析方法同力学中的方法：可以把力进行合成和分解，可以与其他力相平衡，同样满足平衡条件或牛顿第二定律，只不过比力学中多了一个静电力例1如图1所示，两个正点电荷q1、q2的电荷量都是3 c，静止于真空中，相距r2 m.图1(1)在它们的连线ab的中点o放入正点电荷q，求q受的静电力(2)在o点放入负点电荷q，求q受的静电力(3)在连线上a点左侧的c点放上负点电荷q3，q31 c且ac1 m，求q3受的静电力解析(1)在a、b连线的中点上，放入的正点电荷q受到两个正点电荷q1、q2静电力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零(2)如果在o点放入负点电荷q，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零(3)在连线上a的左侧放入负点电荷q3，则受到q1和q2向右的吸引力，大小分别为f1和f2，其中x为a、c之间的距离q3受的静电力为ff1f2，代入数据得f31010 n，方向沿ab的连线由a指向b.答案(1)0(2)0(3)31010 n，方向沿ab的连线由a指向b二、静电力作用下的三电荷平衡问题同一直线上的三个自由点电荷，彼此间存在相互作用的静电力，在三个电荷都处于平衡状态的情况下，每个电荷受其余两个电荷的作用力的合力为零，因此可以对三个电荷分别列平衡方程求解(解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可)同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，电荷间的关系为：“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”例2如图2所示，带电荷量分别为q和4q的两点电荷a、b，相距l，求在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？图2解析由平衡条件知，点电荷必在a、b之间，且带负电设该电荷带电荷量为q，距a为r，则距b为lr，根据库仑定律，对a、b列平衡方程：对电荷a：kk对电荷b：kk联立解得：rl，qq.答案应在a、b连线的中间，距al处，放置一个带负电的电荷，电荷量大小为q针对训练下列各组共线的三个自由电荷，可以平衡的是()a4q4q4q b4q5q3qc9q4q36q d4q2q3q答案c解析由“两同夹异”排除a项；由“两大夹小”排除b项；由三自由点电荷共线平衡电荷量的关系可判断答案d错，c正确三、静电力与牛顿第二定律的结合带电体在静电力作用下运动，带电体的受力满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉静电力若选取整个系统为研究对象，系统内物体间相互作用的静电力为内力；若选取某个带电体为研究对象，不能漏掉其他带电体对其施加的静电力例3如图3所示，光滑绝缘的水平面上固定着a、b、c三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，a、b带正电，电荷量均为q.现对c施加一水平向右的力f的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持间距r不变，求：图3(1)c球的电性和电荷量；(2)水平力f的大小答案(1)负电2q(2)3k 解析(1)a球受到b球静电力f1和c球静电力f2后，产生水平向右的加速度，故f2必为引力，c球带负电a球受力如图所示，故f2sin 30f1，即f22f1，故qc2q.(2)由牛顿第二定律，对a球：a 对系统整体：f3ma，故f3k 1(静电力与牛顿第二定律的结合)如图4所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是()图4a速度变大，加速度变大 b速度变小，加速度变小c速度变大，加速度变小 d速度变小，加速度变大答案c2(库仑定律的基本应用)如图5所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球b，静止在图示位置，若固定的带正电小球a的电荷量为q，b球的质量为m，带电荷量为q，30，a和b在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求a、b两球间的距离图5答案 解析如图所示，小球b受竖直向下的重力mg、沿绝缘细线的拉力t、a对它的静电力f.由力的平衡条件，可知fmgtan 根据库仑定律得fk解得r 3(静电场中的受力平衡问题)如图6所示，a、b是两个带等量同种电荷的小球，a固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，b静止于光滑绝缘的倾角为30的斜面上且恰与a等高，若b的质量为30 g，则b带电荷量是多少？(取g10 m/s2)图