2025年新教材高中物理第九章静电场及其应用核心考点突破含解析新人教版必修

第九章 静电场及其应用一、三个自由点电荷的平衡问题【典例】如图所示,两个点电荷,电荷量分别为 q1=4×10-9 C 和 q2=-9×10-9 C,两者分别固定在相距 20 cm 的 a、b 两点上,有一种点电荷 q 放在 a、b 所在直线上,且静止不动,该点电荷所处的位置是何处( )A.a 的左侧 40 cm B.a、b 的中点C.b 的右侧 40 cm D.无法确定【解析】选 A。根据平衡条件,它应在 q1 点电荷的左侧,设距 q1 距离为 x,有=,将 q1=4×10-9 C,q2=-9×10-9 C 代入,解得 x=40 cm,故选项 A 对的。【措施技巧】三个自由点电荷共线平衡特点 两同夹异——正负电荷互相间隔;两大夹小——中间电荷电量最小;近小远大——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。【素养训练】 如图所示,三个点电荷 q1、q2、q3固定在一条直线上,q2与 q3间距离为 q1与 q2间距离的 2 倍,每个点电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比 q1∶q2∶q3 为( )A.(-9)∶4∶(-36) B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶(-6) D.3∶2∶6【解析】选 A。每个点电荷所受静电力的合力为零,由口诀“三点共线,两大夹小,两同夹异”,可排除 B、D 选项,考虑 q2 的平衡:由 r12∶r23=1∶2,据库仑定律得 q3=4q1;考虑 q1 的平衡:r12∶r13=1∶3,同理得 q3=9q2,即 q2= q3= q1,故 q1∶q2∶q3= 1∶ ∶4=9∶4∶36。考虑电性后应为(-9)∶4∶(-36)或 9∶(-4)∶36。故只有 A 对的。二、静电力作用下的平衡问题【典例】如图所示,把电荷量为-q 的小球 A 用绝缘细线悬起。若将带电荷量为+q 的带电小球B 靠近 A,当两个带电小球在同一高度且相距 r 时,两小球均处在静止状态,细线与竖直方向成α 角。A,B 两球均可视为点电荷,静电力常量为 k,则小球 A 的质量为 ( )A. B.C.D.【解析】选 B。对小球 A 受力分析,库仑力 F=,小球 A 静止,处在平衡状态,将拉力 T 沿水平和竖直方向分解,在水平方向上,Tsin α=F,在竖直方向上,Tcos α =mg,联立可得 m=,选项 B 对的。【措施技巧】静电力作用下平衡问题的求解措施静电力跟重力、弹力、摩擦力同样,都是性质力,受力分析时应包括静电力。对的判断静电力的大小和方向后,即可将题目转化为力学问题,然后根据力学知识进行求解。【素养训练】 如图所示,用绝缘轻质细线悬吊一种质量为 m、电荷量为 q 的小球,在空间中施加一种匀强电场,使小球保持静止时细线与竖直方向成 θ 角,则所加匀强电场的电场强度的最小值为(...