学案2混合场中的物体平衡[向阳教学]

1、学案 混合场中的物体平衡 知识回顾知识回顾 1.电场力电场力 （1）电场力的方向）电场力的方向:正电荷受电场力的方向与场强正电荷受电场力的方向与场强 方向方向 ,负电荷受电场力的方向与场强方向负电荷受电场力的方向与场强方向 . （2）电场力的大小）电场力的大小:F F=qEqE,若为匀强电场若为匀强电场,电场力电场力 则为则为 力力,若为非匀强电场若为非匀强电场,电场力将与电场力将与 有关有关. 2.安培力安培力 （1）方向）方向:用左手定则判定用左手定则判定.F F一定垂直于一定垂直于I I、B B,I I、B B 可以互相垂直也可以互相不垂直可以互相垂直也可以互相不垂直,I I、B B中任

2、一量反中任一量反 向向,F F . 也反向也反向 位置位置恒恒 一致一致相反相反 1基础教学 （2）大小）大小:F F=BILBIL. 此式只适用于此式只适用于B B和和I I互相垂直的情况互相垂直的情况,且且L L是导线的是导线的 长度长度. 当导线电流当导线电流I I与磁场与磁场B B平行时平行时,F F最小 最小=0. 3.洛伦兹力洛伦兹力 （1）洛伦兹力的方向）洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直,又与又与 磁场方向垂直磁场方向垂直,所以洛伦兹力的方向总是垂直于运所以洛伦兹力的方向总是垂直于运 动电荷的速度方向和磁场方向所确定的动电荷

3、的速度方向和磁场方向所确定的 . 洛伦兹力的方向总垂直于电荷运动方向洛伦兹力的方向总垂直于电荷运动方向,当电荷当电荷 的运动方向发生变化时的运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也洛伦兹力的方向也 . 有效有效 平面平面 随之变随之变 化化 2基础教学 由于洛伦兹力的方向总与电荷的运动方向垂直由于洛伦兹力的方向总与电荷的运动方向垂直, 所以洛伦兹力对电荷永不所以洛伦兹力对电荷永不 . （2）洛伦兹力的大小）洛伦兹力的大小:F F洛 洛=qvB qvBsin . 当当 =90时时,F F洛 洛=qvB qvB,此时此时,电荷受到的洛伦兹力最电荷受到的洛伦兹力最 大大; 当当 =0或或180时时,F

4、F洛 洛=0,即电荷在磁场中平行于 即电荷在磁场中平行于 磁场方向运动时磁场方向运动时,电荷不受洛伦兹力作用电荷不受洛伦兹力作用; 当当v v=0时时,F F洛 洛=0,说明磁场只对 说明磁场只对 的电荷产生力的电荷产生力 的作用的作用. 做功做功 运动运动 3基础教学 方法点拨方法点拨 1.带电粒子在电场和重力场中的平衡问题仍然满足带电粒子在电场和重力场中的平衡问题仍然满足 条件条件,且电场一般为匀强电场且电场一般为匀强电场. 2.如果带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动如果带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动, 则一定是则一定是 ,因为因为F F洛 洛 v v. 3.带电粒子在混合

5、场内运动的动力学问题带电粒子在混合场内运动的动力学问题,一般要首一般要首 先结合粒子的运动状态进行先结合粒子的运动状态进行 ,采用矢量三采用矢量三 角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解. 匀速直线运动匀速直线运动 平衡平衡 受力分析受力分析 4基础教学 类型一类型一 电场与重力场中的平衡问题电场与重力场中的平衡问题 例例1 （2009大连模拟）如图大连模拟）如图1所示所示,倾角为倾角为30的粗的粗 糙绝缘斜面固定在水平地面上糙绝缘斜面固定在水平地面上,整个装置处在垂直斜整个装置处在垂直斜 面向上的匀强电场之中面向上的匀强电场之中,一质量为一质量为m m、

6、电荷量为、电荷量为-q q的的 小滑块恰能沿斜面匀速下滑小滑块恰能沿斜面匀速下滑,已知滑块与斜面之间的已知滑块与斜面之间的 动摩擦因数为动摩擦因数为 ,求该匀强电场场强求该匀强电场场强E E的大小的大小. 4 3 图图1 5基础教学 解析解析 受力分析如下图所示受力分析如下图所示,由题意得由题意得 mgmgsin -F Ff=0 F FN-mgmgcos -F F=0 F F=qEqE F Ff= FN 由得由得mgmgsin -（mgmgcos +qEqE）=0 解之得解之得E E= 代入数据得代入数据得E E= 答案答案 q mgmg cossin q mg 6 3 q mg 6 3 6基

7、础教学 拓展探究拓展探究 上例中若电场方向水平向左上例中若电场方向水平向左,则该匀强电场的场强则该匀强电场的场强E 的大小为多少的大小为多少? 解析解析 电场力电场力F F水平向右水平向右,由受力分析知由受力分析知 mgmgsin -F Ff-F Fcos =0 F FN=mgmgcos +F Fsin F F=qEqE F Ff=F FN 解之得解之得E E= E E= 答案答案 )cossin( )cos(sin q mg q mg 15 3 q mg 15 3 7基础教学 预测预测1 （2009上海虹口区）如图上海虹口区）如图2所示，质量为所示，质量为m m的物的物 体带正电体带正电Q

8、Q在斜面上处于静止状态，物体与斜面均在匀在斜面上处于静止状态，物体与斜面均在匀 强电场内，匀强电场强电场内，匀强电场E E方向方向 水平向右水平向右.当斜面的倾角当斜面的倾角 逐渐增逐渐增 大（大（ 90），而该带电体仍静），而该带电体仍静 止在斜面上时，则（止在斜面上时，则（） A.物体克服电场力做功物体克服电场力做功 B.物体所受静摩擦力的方向可能会改变物体所受静摩擦力的方向可能会改变180 C.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐减小物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐减小 D.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐增大物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐增大 解析解析 0 F Ff时，线圈将加速度向左动，最终匀速时，线圈将加速度向左动，最终匀速. R E R Lh 2 )(k R vLh 1 2 )(k R vLh 1 2 )(k 38基础教学 设线圈匀速时的速度为设线圈匀速时的速度为v v，则有，则有=F Ff 解得解得v v=v v1- （3）线圈的加速度最终与磁场的加速度相同，即）线圈的加速度最终与磁场的加速度相同，即 a a= ，设，设t t时刻线圈的速度为时刻线圈的速度