新教材高中物理必修三 第九章 专题强化1.docx

1、新教材高中物理必修三 第九章 专题强化1专题强化1静电力作用下的平衡学习目标1会分析带电体的受力情况.2.能根据平衡条件分析带电体的平衡问题一、非共线力作用下带电体的平衡(多选)(2018云南建水高二上期中)如图1所示，用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中三个带电小球质量相等，A球带正电，平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为0.则()图1AB球和C球都带负电荷BB球带负电荷，C球带正电荷CB球和C球所带电荷量不一定相等DB球和C球所带电荷量一定相等答案AD解析以B为研究对象，B球受重力及A、C对B球的静电力而处于平衡状态，则A、C球对B球的静电力的合力应与重力大小相等、方向

2、相反，而静电力的方向只能沿两电荷的连线方向，则A对B的静电力应指向A，C对B的静电力应指向B的左侧，由此可知，B、C都应带负电荷，A对，B错由受力分析图可知，A对B的静电力应为C对B静电力的2倍，故C所带电荷量应为A所带电荷量的一半；同理分析C可知，B所带电荷量也应为A所带电荷量的一半，故B、C所带电荷量相等，C错，D对如图2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10 cm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，若B的质量为30 g，则B带电荷量是多少？(取g10 m/s2，小球A、B视为点电荷，k9.0109 Nm2/C2)图2答案1.0106

3、C解析因为B静止于光滑绝缘的倾角为30的斜面上且恰与A等高，设A、B之间的水平距离为L.依据题意可得：tan 30则L cm10 cm对B进行受力分析如图所示，依据物体平衡条件，解得静电力Fmgtan 303010310 N0.3 N.由q1q2q，依据Fk有：Fk.解得：q C1.0106 C.分析静电力作用下点电荷的平衡问题时，方法仍然与力学中分析物体的平衡方法一样，具体步骤如下：(1)确定研究对象：如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”.(2)对研究对象进行受力分析，此时多了静电力(F).(3)根据F合0列方程，若采用正交分解，则有Fx0，Fy0.(4)求解

4、方程.针对训练1如图3所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上其中O点与小球A间的距离为l，O点与小球B间的距离为l.当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角30.带电小球A、B均可视为点电荷静电力常量为k，则()图3AA、B间静电力大小FBA、B间静电力大小FC细线拉力大小FTD细线拉力大小FTmg答案B解析带电小球A受力如图所示，由几何知识得OCl，即C点为OB中点，根据对称性ABl.由库仑定律知A、B间静电力大小F，细线拉力大小FTF，选项A、C错误；根据平衡条件得Fcos 30mg，得F，细线拉力大小FT，选项B正确，D错误

5、二、同一直线上带电体的平衡如图4所示，带电荷量分别为q和4q的两点电荷A、B，相距L，问：图4(1)若A、B固定，在何处放置点电荷C，才能使C处于平衡状态？(2)在(1)中的情形下，C的电荷量和电性对C的平衡有影响吗？(3)若A、B不固定，在何处放一个什么性质的点电荷C，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？答案见解析解析(1)由平衡条件，对C进行受力分析，C应在AB的连线上且在A、B之间，设C与A相距r，则解得：r(2)在AB间距离A为处，不论C为正电荷还是负电荷，A、B对其作用力的合力均为零，故C的电荷量大小和电性对其平衡无影响(3)若将C放在A、B电荷两边，A、B对C同为向左(或向右)的力，

6、C都不能平衡；若将C放在A、B之间，C为正电荷，则A、B都不能平衡，所以C为负电荷设放置的点电荷C的电荷量大小为Q，与A相距r1，分别对A、B受力分析，根据平衡条件，对电荷A：有对电荷B：有联立可得：r1，Qq(负电荷)即应在AB连线上且在A的右边，与点电荷A相距处放置一个电荷量为q的负电荷共线的三个点电荷在静电力作用下平衡的特点1平衡条件：每个点电荷受到的两个静电力必须大小相等，方向相反2平衡规律可概括为：“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”正、负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷3只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一

7、定平衡，只需根据平衡条件对其中的两个电荷列式即可针对训练2(多选)(2018辛集中学期中)如图5所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是()图5Aa对b的静电力一定是引力Ba对b的静电力可能是斥力Ca的电荷量可能比b的少Da的电荷量一定比b的多答案AD解析根据静电力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹一异”的结论，故A正确，B错误；由平衡条件来确定各电荷量的大小关系，因此在大小上一定为“两大夹一小”，故D正确，C错误1(非共线力作用下的平衡)(2018江西新余一中期中)如图6所示，两根长度均为L的绝缘

8、细线分别系住质量相等、电荷量均为Q的小球a、b，并悬挂在O点当两个小球静止时，它们处在同一高度，且两细线与竖直方向的夹角均为30，已知静电力常量为k，则每个小球的质量为()图6A. B. C. D.答案A解析根据库仑定律和平衡条件可得mgtan k，解得m.2(非共线力作用下的平衡)(2018浙江11月选考)电荷量为4106 C的小球绝缘固定在A点，质量为0.2 kg、电荷量为5106 C的小球用绝缘细线悬挂，静止于B点A、B间距离为30 cm，AB连线与竖直方向夹角为60.静电力常量为9.0109 Nm2/C2，小球可视为点电荷下列图示正确的是()答案B解析A、B间的静电力FABk|2 N，

9、Gmg2 N，A对B作用力与B的重力相等，所以FAB与G的合力与竖直方向的夹角为60.3(同一直线上电荷的平衡)(多选)(2018周口市高二期末)如图7，有三个点电荷的电荷量的绝对值分别为q1、q2、q3，三个点电荷在同一条直线上，在静电力作用下均处于平衡状态，除静电力之外不考虑其他力的作用，并且q1、q2间的距离小于q2、q3间的距离，则q1、q2、q3所必须满足的关系为()图7Aq1与q3是同种电荷，且与q2为异种电荷Bq2q1q3Cq1q3q1q2q2q3D.答案ABD解析根据三个共线点电荷平衡的规律“两大夹小”“两同夹异”“近小远大”可知A、B正确；根据库仑定律和平衡条件有，F，解得，

10、C错误，D正确1一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接，在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在图中，小球M能处于静止状态的是()答案B2(2019唐山一中高二上月考)如图1所示，A为带正电的金属板，其所带电荷量为Q，在金属板的垂直平分线上，距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘细线悬挂于O点，小球受水平向右的静电力，绝缘细线与竖直方向的夹角为，小球保持静止，静电力常量为k，重力加速度为g，则小球与金属板之间的静电力大小为()图1Ak Bk C. Dmgtan 答案D解析A为带正电的金属板，此时不能将其看成点电荷，所以不能使用库仑定律求小球受到的

11、静电力，故A、B错误；小球受到的静电力方向向右，重力竖直向下，则小球的受力情况如图所示，由平衡条件得Fmgtan ，故C错误，D正确3.如图2所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为30和45，两小球可看成点电荷，则为()图2A2 B3 C2 D3 答案C解析由A的受力分析图可得Fmgtan ，由库仑定律有F，式中rlsin (l为悬线长度)，由以上三式可解得qB，因qA、m、l、g

12、、k不变，则2.4(多选)如图3所示，质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2的两小球，分别用绝缘轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为和()，两小球恰在同一水平线上，那么()图3A两球一定带异种电荷Bq1一定大于q2Cm1一定小于m2Dm1所受的静电力一定大于m2所受的静电力答案AC解析由于两带电小球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项A正确根据牛顿第三定律可知，两小球受到的静电力大小相等，无法判断电荷量的大小，选项B、D错误设轻丝线与竖直方向的夹角为，根据平衡条件可得两球之间的静电力Fmgtan，因此m1gm2g，即m1m2，选项C正确5.相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为4q和

13、q，如图4所示，现引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是()图4Aq，在A左侧距A为L处B2q，在A左侧距A为处C4q，在B右侧距B为L处D2q，在B右侧距B为处答案C解析A、B、C三个电荷要平衡，必须三个电荷在一条直线上，外侧二个电荷相互排斥，中间电荷吸引外侧两个电荷，所以外侧两个电荷距离大，要平衡中间电荷的引力，必须外侧电荷电荷量大，中间电荷电荷量小，所以C必须带正电，在B的右侧设C所在位置与B的距离为r，则C所在位置与A的距离为Lr，要能处于平衡状态，所以A对C的静电力大小等于B对C的静电力大小，设C的电荷量大小为Q，则有：k，解得rL.对点电荷A，其

14、受力也平衡，则：k，解得：Q4q，即C带正电，电荷量为4q，在B的右侧距B为L处6.(2019湖州市期中)如图5所示，质量为m、带电荷量为q(q0)的小球A用绝缘细线悬挂于O点，细线长为l.当将电荷量为q的点电荷B置于空间某位置时，小球A静止，悬线与竖直方向的夹角30，A、B连线与竖直方向的夹角恰好也为30，则A、B之间的距离为()图5Al Bq Cq Dq答案B解析对小球A受力分析，受竖直向下的重力，B对A斜向左上的静电力，受斜向右上的细线的拉力，由题意知小球A静止，则小球受力平衡，设此时点电荷B与小球A间的距离为r，则，解得距离rq，选项B正确7.在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图6所示现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()图6A. B. C3 D.答案D解析设三角形边长为L，即AB、AC距离为L，则AD距离为L.以小球A为研究对象，由库仑定律知，B、C对A球的静电力大小均为Fk，两力的合力大小为F合2Fcos 30k，球A、D间的静电力大小为F3k，根据平衡条件得F合F，即k3k，所以Qq，则Q与q