专题一 第2讲 电磁学中的物体平衡教案

1、第2讲 电磁学中的物体平衡一、要点回顾1库仑力：f= kq1q2/r2 ，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 。二、方法指导： 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

2、第一讲 三、问题突破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

3、电荷量【切入点】从电容器和力学中的平衡状态入手【解析】设电容器电容为c.第一次充电后两极板之间的电压为u两极板之间电场的场强为e式中d为两极板间的距离按题意，当小球偏转角1时，小球处于平衡位置设小球质量为m，所带电荷量为q，则有tcos1mgtsin1qe式中t为此时悬线的张力联立式得tan1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为q，此时小球偏转角2，则tan2联立式得代入数据解得q2q【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3重力、电场力和 磁场力共 同作用下的物体平衡问题【例3】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

4、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 【例4】 (2012天津卷)如图124所示，金属棒mn两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由m向n的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()a棒中的电流变大，角变