一轮电场力的性质的描述资料.ppt

【解题探究】 (1)珠子从A点释放后,受几个力的作用? 提示：受重力、电场力、环的弹力共3个力的作用。 (2)珠子在哪个位置的动能最大? 提示：当重力、电场力的合力与弹力反向时,切向加速度为零,珠子的动能最大。 【解析】设珠子的带电量为q,电场强度为E,珠子在运动过程中受到三个力作用,电场力FE=qE= mg,方向水平向右,重力mg竖直向下,环的弹力FN垂直圆环方向。其中只有电场力和重力能对珠子做功。其合力大小为 它与竖直方向间夹角为θ,则 珠子从A点释放后沿着圆环向右运动,当它对初位置A的偏角小于θ时,合力F对珠子做正功,珠子的动能增大;当它对初始位置A的偏角大于θ时,合力F对珠子做负功,珠子的动能减小。可见,只有当珠子的偏角恰等于θ时,即其速度方向垂直F时,珠子的动能达最大值。由动能定理得珠子动能的最大值为 Ekm=FE·rsinθ-mg·r(1-cosθ) 答案： mgr 【总结提升】求解带电粒子在复合场中运动的基本思路 (1)确定研究对象。 (2)进行受力分析(注意重力是否能忽略)。 (3)根据粒子的运动情况,运用牛顿运动定律结合运动学公式、动能定理或能量关系列方程式求解。 【加固训练】(多选)如图所示,整个空间存在水平向左的匀强电场,一 长为L的绝缘轻质细硬杆一端固定在O点,另一端固定一个质量为m、电 荷量为+q的小球P,杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动,电场的电场强 度大小为E= 。先把杆拉成水平,然后将杆无初速度释放,重力 加速度为g,不计空气阻力,则(　　) A.小球到最低点时速度最大 B.小球从开始至最低点过程中动能一直增大 C.小球对杆的最大拉力大小为 mg D.小球可绕O点做完整的圆周运动 【解析】选B、C。如图所示,小球受到的重力和电场力分别为mg和 qE= mg,此二力的合力为F= mg、与竖直方向成30°角,可知 杆转到与竖直方向夹角为30°时小球速度最大,A错,B对;设小球的最 大速度为v,从释放到小球达到最大速度的过程,应用动能定理有： F(1+ )L= mv2,设小球速度最大时,杆对小球的拉力为Fm,对小球 应用向心力公式有：Fm-F= ,解得Fm= mg,C对;根据等效性可 知杆最多转过240°角,速度减小为0,小球不能做完整的圆周运动,D错。 【资源平台】备选角度：利用补偿法求解电场强度 【典例】在某平面上画一个半径为r的圆： (1)若在圆周上等间距地分布n(n≥2)个相同的点电荷, 则圆心处的合场强为多少? (2)若有一半径同样为r,单位长度带电量为q(q0)的均匀带电圆环上有一个很小的缺口Δl(且Δl?r),如图所示,则圆心处的场强又为多少? 【规范解答】(1)当n分别取2、3、4时圆心处的场强均为零,结合点 电荷电场的对称性可知,n个相同的点电荷在圆心处的合场强为零。 (2)可以把均匀带电圆环视为由很多点电荷组成,若将缺口补上,再根 据电荷分布的对称性可得,圆心O处的合场强为零,由于有缺口的存在, 圆心O处的电场即为缺口相对圆心O的对称点产生的电场,其电场强度 为该处电荷(可视为点电荷)在O点的电场强度(包括大小和方向)。其 电场强度的大小为E=k ,方向由圆心O指向缺口。 答案：(1)零　(2)k ,方向由圆心O指向缺口 建模提能之7　三电荷平衡模型 1.模型构建： (1)三个点电荷共线。 (2)三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡,不受其他外力。 (3)任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等,方向相反,为一对平衡力。 2.三电荷平衡模型的规律： (1)“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。 (2)“两同夹异”——正负电荷相互间隔。 (3)“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。 (4)“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。 3.解决三电荷平衡问题应注意的两点： (1)此类题目易误认为只要三个点电荷达到平衡就是“三电荷平衡模型”,而没有分析是否满足模型成立的条件。如果三个点电荷已达到平衡,但若其中某个点电荷受到了外力作用,仍不是“三电荷平衡模型”。 (2)原则上对于三个点电荷中的任意两个进行受力分析,列平衡方程,即可使问题得到求解,但选取的两个点电荷不同,往往求解难度不同,要根据不同的题目进行选取。 【典例】如图所示三个点电荷q1、q2、q3在一条直线上,q2和q3的距离为q1和q2距离的两倍,每个点电荷所受静电力的合力为零,由此可以判定,三个点电荷的电荷量之比q1∶q2∶q3为(　　) A.(-9)∶4∶(-36) B.9∶4∶36 C.(-3)∶2∶(-6) D.3∶2∶6 【解题探究】 (1)如何确定q1、q3的电量关系? 提示：由q2受合力为零得