2011高中物理冲刺电磁场.ppt

专题一 力与物体的平衡;;1．静电力作用下的物体平衡问题;【解析】本题涉及库仑定律的应用和共点力平衡两方面的知识，解决本题的关键在于：从力的平衡入手，依据平衡条件，通过推理来确定点电荷qC应满足的条件 ． 由于qA、qB带异种电荷，所以qC只有放在AB连线的延长线上才有可能平衡．考虑到qA所带的电量较大，则qC只能置于AB延长线靠B的外侧(如图所示)．设离B的距离为x，根据库仑定律及qC的平衡条件可得：;得x=l0=10cm;【例2】如图1-2-1所示，空气中有两个带同种电荷的小球A、B，A被长为l的绝缘细绳悬于固定点O，B被绝缘支架固定于O点的正下方l处，由于缓慢漏电，A球缓慢下降，则在此过程中绳的拉力和两球间的库仑斥力大小如何变化 ?;【解析】 A球受到重力mg，B球对它的库仑斥力F1和悬线的拉力F2的作用，由于漏电A球缓慢下降的过程中始终处于平衡状态，则F1与F2的合力与mg等大反向．由几何关系可知力的三角形和三角形OAB相似，如图所示，则 ， 有;【例3】有三根长度皆为L=1.0m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别挂有质量皆为m=1.0×10-2kg的带电小球A和B，它们的电荷量分别为-q和+q，q=1.0×10-7C，A、B之间用第三根线连接起来．空间中存在大小为E=1.0×106N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示．现将OB之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置．求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少．(不计两带电小球间相互作用的静电力);【解析】图(1)中虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中?、?分别表示细线OA、AB 与竖直方向的夹角．A 球受力如图(2)所示． 由平衡条件 :;由平衡条件：T2sinb=qE，T2cosb=mg 联立以上各式并代入数据，得a=0°，b=45° 由此可知，A、B球重新达到平衡的位置如图(4)所示． 与原来位置相比，A球的重力势能减少了 EA=mgL(1-sin60°) B球的重力势能减少了EB=mgL(1-sin600+cos45°) A球的电势能增加了WA=qELcos60° B球的电势能减少了WB=qEL(sin45°-sin30°) 两种势能总和减少了W=WB-WA+EA+EB 代入数据解得W=6.8*10-2J.; (1)本题将带电体的平衡问题与能量问题相结合，关键是分析OB之间的线烧断后AB线及OA线与竖直方向的夹角．问题的实质是要在受力分析的基础上处理好平衡问题．(2)在不用考虑相互作用的几个物体内部的某些细节时，可利用整体法求解，常可收到化难为易、化繁为简、事半功倍的效果．当研究内部之间的相互作用时，应采用隔离法．隔离法与整体法常需要交叉使用，从而使解题思路和方法更简捷明了．整体法与隔离法是解决物理问题时常用的基本思维方法．本题若用整体法极容易求解OA绳与竖直方向的夹角，不妨一试。;3．重力、电场力和磁场力共同作用下的物体平衡问题 ;【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． 由合力为零的条件，可得出：;因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁场方向也与电场力方向相反． 设磁场方向与重力方向夹角为q，则有 qEsinq=qvBcosq，;【同类变式1】如图1-2-3所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m，带电荷量为q的微粒以速度v与磁场垂直、与电场成θ角射入复合场中，恰好做匀速直线运动．求电场强度E和磁感应强度B的大小． ;【解析】假设微粒带负电，则所受电场力方向向左，洛伦兹力斜向右下方，这样微粒不可能做匀速直线运动，即使考虑重力也不可能，故推出微粒带正电且必须受重力，合力才能为零．受力图如图所示，将各力分别沿水平方向和竖直方向分解．;4．与安培力相关的平衡问题 ;【解析】滑块在斜面上的受力情况如图所示．滑块达到稳定速度时，合力为零．由力平衡条件得，;解答本题的关键是：(1)能够想象出滑块的受力情况并能用不同的视图表示出来．同时注意运用“摩擦力Ff与速度v反向，F洛与v相垂直”寻找力方向间的关系．(2)会分析滑块达到稳定运动时与所求速度相关的条件． ;【例5】(2009·昆明市模拟)如图1-2-5所示，MN、PQ是间距为L，与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属导轨，其电阻忽略不计．空间存在着磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场．导体棒ab、cd垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，每根