2008-2009年度河北师大附中高考物理总复习电场第二课时-电场中带电体的动力学问题的分析

2019-2019年度河北师大附中高考物理总复习电场第二课时-电场中带电体的动力学问题(wèntí)的分析第一页，共17页。专题(zhuāntí)一带电体〔可视为点电荷〕在点电荷电场中的平衡问题.明确这里所说的平衡是指带电体的加速度为零的静止或匀速直线运动状态,仍属共点力的平衡问题，仍按平衡条件求解,即合力为零.首先选择研究对象,注意整体法和隔离法相结合；对研究对象受力分析时加上库仑力,库仑力遵循库仑定律；按平衡条件求解.二力平衡用六字方针“等大、反向、共线〞三个非共线力的平衡一般用平衡条件的推论求解,四个及四个以上非共线力的平衡一般用正交分解法求解.根本(gēnběn)思想是“电学搭台,力学唱戏〞第二页，共17页。θABTmgFθ例1．如下图，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置.假设固定的带正电的小球A电量为Q，B球的质量为m，带电量为q，θ＝30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空(zhēnkōng)中，求A、B两球之间的距离为多少？模型化归利用(lìyòng)共点力平衡条件的推论求解三个共点力的平衡问题.对研究对象(duìxiàng)认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学题的根底.构建和谐社会.k值不能代入.解析：对小球B进行受力分析，根据平衡条件得解出A、B两球之间的距离mgkQq3第三页，共17页。例2．用长为L的细线吊着质量为m的带正电荷q的小球，悬于O点，并在O点正下方L处放置一个带正电荷Q的小球，平衡时，细线偏转(piānzhuǎn)一个角度，此时细线上的张力为F,(1)假设使电荷量q加倍，重新稳定后，丝线偏转更大的角度(jiǎodù)，细线上张力变为F′,那么：(2)假设因漏电两带电小球(xiǎoqiú)的电量逐渐减少,在电荷漏完以前,细线上张力变为F′，那么：LQOA

A

＝F′＝＞F′C.F′＜FD.F≠mgmgTF对研究对象认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学题的根底.模型化归利用矢量Δ与几何Δ相似求解三个共点力的平衡问题.第四页，共17页。例3.如下图，在两根固定的绝缘光滑的细杆上，穿有能自由滑动的金属小球，两球质量均为9kg，电量都是-2×10－5C，求当小球处于(chǔyú)平衡状态时，它们离开地面的高度〔细杆与竖直方向成45°〕mgNF45°对研究对象认真受力分析,按比例画出受力分析示意图是解力学(lìxué)题的根底.模型化归利用共点力平衡(pínghéng)条件的推论求解三个共点力的平衡(pínghéng)问题.45°45°解：根据平衡条件得小球离开地面的高度第五页，共17页。例4.两条长都为L的细线下悬挂质量为m1、m2的带同种电荷的小球，处于平衡态时，两线与竖直方向的夹角分别为α、β.讨论(tǎolùn)当m取不同值时，α、β角的关系.αβm1gm2gT1T2FF’β当m1>m2时,α<β当m1=m2时,α=β当m1<m2时,α>β作图要标准(biāozhǔn)观察要细致思路要清晰列式要标准(biāozhǔn)θ1α解：对小球进行受力分析，根据(gēnjù)平衡条件结合正弦定理得①②③联立解出第六页，共17页。例5．两个小球质量分别为m1、m2，电量分别为q1、q2，用丝线悬挂于同一点.静止后它们恰好位于(wèiyú)同一水平面上，细线与竖直方向间的夹角分别为α、β，且α>β，由此可知：〔〕A.m1=m2，q1<q2，q1/q2=sinβ/sinα.B.m1=m2，q1>q2，q1/q2=sinα/sinβ.C.q1<q2，m1/m2=tgα/tgβ.D.q1、q2不一定(yīdìng)相等，m1/m2=tanβ/tanα.αβDT2m2gF'βFT1m1gα作图要标准观察要细致思路(sīlù)要清晰列式要标准解：对两个小球，根据平衡条件得②①与两个小球所带电量大小无关．第七页，共17页。⑵AB段细线的张力(zhānglì).⑶BC段细线的张力(zhānglì).例6.三个可视为质点的金属小球A、B、C，质量都是m，带电(dàidiàn)量都是+q.连接小球的绝缘细线长度都是L，静电力恒量为k，重力加速度为g，求：⑴OA段细线所受的拉力.ABCLLO解：〔1〕以A、B、C为研究对象〔3〕以C为研究对象:〔2〕以B、C为研究对象整体法和隔离法相结合第八页，共17页。专题二库仑定律与牛顿运动定律及动量守恒定律的综合(zōnghé)应用库仑力作用于带电体，同样产生加速度，物体的运动(yùndòng)状态发生改变，由此而引出的动力学问题，使其应用范围扩展到与牛顿运动(yùndòng)定律及动量能量等问题相结合的领域.第九页，共17页。例1.质量分别为m和2m的两个点电荷A、B，放在光滑绝缘的水平面上(miànshànɡ)，相距为d.它们由静止开始运动，刚开始时，A的加速度为a，经过一段时间后，B的加速度增大为a，这时两个电荷间距离是多少？AB初状态(zhuàngtài):末状态(zhuàngtài):解：根据根据牛顿第二定律的瞬时性.静电力具有力的共性.力的作用效果是产生加速度或者使物体发生形变.电学搭台,力学唱戏.第十页，共17页。例2.一根放在水平(shuǐpíng)面上内部光滑的绝缘玻璃管，管内有两个完全一样的弹性金属小球A和B.如下图，带电量分别为Q和－5Q，两球从图中位置由静止释放，当两球再次同时经过图中位置时，A球的瞬时加速度为释放时的多少倍？ABQ－5Q解:初状态(zhuàngtài)末状态(zhuàngtài)两球带异种电荷,接触时电量先中和,后平分.各带-2Q①②因此牛顿第二定律的瞬时性静电力具有力的共性.力的作用效果是产生加速度或者使物体发生形变.两个完全相同的金属小球接触时的电量分配规律.第十一页，共17页。例3.在足够(zúgòu)大的光滑绝缘水平面上，有两个带正电的小球A、B相距L，假设A球的电量为B球的3倍，B球的质量为A球的3倍，两小球由静止开始在电场力的作用下运动，两个小球可以看成是点电荷.当它们相距2L时，求：⑴加速度大小之比.⑵速率之比.⑵根据(gēnjù)动量守恒定律力学思想方法是主线，受力运动分析(fēnxī)是关键++AB解：⑴根据牛顿第二定律因此因此第十二页，共17页。例4.电子(diànzǐ)绕核的运动可以等效为一环形电流.设氢原子模型中,电子(diànzǐ)绕原子核以半径为r做匀速圆周运动，电子(diànzǐ)的质量为m,电子(diànzǐ)的电量为e,静电力恒量为k,那么其等效电流为多大？解:根据牛顿(niúdùn)第二定律①其等效(děnɡxiào)电流为②联立以上两式解出电子和质子之间的静电力是其万有引力的2.3×1039倍.所以在研究微观带电粒子间的相互作用时,经常把万有引力忽略不计.第十三页，共17页。例5.质量为m、带电量(diànliàng)为-q的小球用一根长为L的绝缘细线悬于A点，如果悬点A处放一带电量(diànliàng)为+Q的点电荷，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，求小球在最低点的速度最小值。+QA-q解:小球(xiǎoqiú)刚好到达最高点时从最低点到最高点,机械能守恒(shǒuhénɡ).①②联立①②两式解出小球在最低点的速度最小值变速圆周运动的根本解法是最高点、最低点的牛顿第二定律和从最低点到最高点的机械能守恒定律(或动能定理)绳模型的临界条件.第十四页，共17页。例6.在光滑的水平直线轨道上，有质量分别为2m和m，带电量分别为+q、+2q的A、B两个小球，相距很远，相向运动。某时刻速度大小为vA=v，vB=v，由于静电斥力，它们不会相碰，那么以下判断(pànd