高中物理 第1章 电荷的相互作用学案 沪科版选修3-1-沪科版高二选修3-1物理学案VIP免费

第1章电荷的相互作用章末总结电荷的相互作用电荷的相互作用一、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3C，静止于真空中，相距r＝2m.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，q3＝－1C且AC＝1m，求q3受的静电力．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21针对训练下列各组共线的三个自由电荷，可以平衡的是()A．4Q4Q4QB．4Q－5Q3QC．9Q－4Q36QD．－4Q2Q－3Q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：(1)C球的电性和电荷量；(2)水平力F的大小．图31．(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2．(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，θ＝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53.(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10cm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，2若B的质量为30g，则B带电荷量是多少？(取g＝10m/s2)图63答案精析网络构建摩擦感应1.6×10－19C总量k题型探究例1(1)0(2)0(3)3×1010N，方向沿AB的连线由A指向B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F＝F1＋F2，代入数据得F＝3×1010N，方向沿AB的连线由A指向B.例2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L－r，根据库仑定律，对A、B列平衡方程：对电荷A：k＝k对电荷B：k＝k联立解得：r＝L，Q＝q.针对训练C例3(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F2sin30°＝F1，即F2＝2F1，故qC＝2q.(2)由牛顿第二定律，对A球：a＝＝对系统整体：F＝3ma，故F＝3k达标检测1．C2.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F＝mgtanθ4根据库仑定律得F＝k解得r＝＝3．1.0×10－6C解析设A、B间的距离为L，依题意可得：L＝＝cm＝10cm对B球受力分析如图所示，其中静电力F＝k由平衡条件知F＝mgtan30°联立解得q＝＝代入数据得：q＝1.0×10－6C.5