《静电场》复习课件

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(2)设滑块第一次与挡板碰撞后沿斜面返回上升的最大高 度为 h1，根据动能定理，
－(mg＋qE)h1－fsinh317°＝－12mv12， 代入数据解得 h1＝0.10 m。 (3)滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能 的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能， Q＝(mg＋qE)h＝0.96 J。 [答案] (1)2.4 m/s (2)0.10 m (3)0.96 J
(2)处理这类问题，首先要进行受力分析以及各力做 功情况分析，再根据做功情况选择合适的规律列式求解。
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(3)常见的几种功能关系 ①只要外力做功不为零，物体的动能就要改变(动能 定理)。 ②电场力只要做功，物体的电势能就要改变，且电 场力的功等于电势能的减少量，W电＝Ep1－Ep2。如果只 有电场力做功，物体的动能和电势能之间相互转化，总 量不变(类似机械能守恒)。 ③如果除了重力和电场力之外，无其他力做功，则 物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变。
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[例3] 如图1－6所示，在倾角
θ＝37°的绝缘斜面所在空间存在
着竖直向上的匀强电场，电场强
图1－6
度E＝4.0×103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹
性挡板。质量m＝0.20 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开
始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回。
已知斜面的高度h＝0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ
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[解析] (1)平衡时，物块受重力 mg，
电场力 qE，斜面的支持力 N 的作用，
如图 1－4 所示，有：qE＝mgtan37°
得：E＝mqgtan37°＝34mqg。
图1－4
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(2)当 E′＝E2时，将滑块受力沿斜面方 向和垂直斜面方向正交分解，如图 1－5
所示，沿斜面方向，有：
mgsin37 °－q2Ecos37 °＝ma，得： a＝gsin37 °－q2×34gqcos37 °＝3 m/s2。
＝0.30，滑块带电荷q＝－5.0×10－4 C。取重力加速度g＝
10 m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。求：
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(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小。 (2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度。 (3)滑块从开始运动到停下来的整个过程中产生的热 量Q。(计算结果保留2位有效数字) [解析] (1)滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦 力为 f＝μ(mg＋qE)cos37°， 设到达斜面底端时的速度为 v1，根据动能定理， (mg＋qE)h－fsinh37°＝12mv12，解得 v1＝2.4 m/s。
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[例 2] 如图 1－3 所示，光滑斜面倾
角为 37°。一质量为 m、电荷量为 q、
带有正电的小物块，置于斜面上。当
沿水平方向加有如图所示的匀强电场
图1－3
时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度
变为原来的12，求： (1)原来的电场强度为多大？
(2)物体运动的加速度大小；
(3)沿斜面下滑距离为 L 时的速度大小。(sin37°＝0.6， cos37°＝0.8，g 取 10 m/s2)
图1－1
与竖直方向的夹角为 θ＝60°时，小球处于平衡状态，则匀
强电场的电场强度大小不可能为
()
mgtan60 ° A. q
mgcos60 ° B. q
mgsin60 ° C. q
mg D. q
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[解析] 取小球为研究对象，其受到重
力 mg、丝线的拉力 F 和电场力 Eq 的
作用，因小球处于平衡状态，则它受到
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1．a、b两个点电荷，相距40 cm，电荷量分别为q1和q2，且 q1＝9q2，都是正电荷；现引入点电荷c，这时a、b、c三个 电荷都恰好处于平衡状态。试问：点电荷c的性质是什么？ 电荷量多大？它放在什么地方？ 解析：点电荷c应为负电荷，否则三个正电荷相互排斥， 永远不可能平衡。 由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用，则三个点电荷 只有处在同一条直线上，且c在a、b之间才有可能都平衡。 设c与a相距x，则c、b相距(0.4－x)，若点电荷c的电荷量为 q3，根据平衡条件列平衡方程：
第章 一末 章小
结
专题归纳例析 专题冲关
阶段质量检测
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专题一 静电力与带电体的平衡问题 (1)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。库仑力实
质也是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力， 注意力学规律的应用及受力分析。
(2)明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力 学平衡问题，其中仅多了一个电场力而己。
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(2)物体在各力的作用下做变速运动(直线或曲线)，物 体所受合外力不为零，利用牛顿第二定律解题。
总之，处理这类问题，就像处理力学问题一样，只是 分析受力时注意别忘了电场力。
3．解题步骤 (1)选择研究对象(以带电体为研究对象)。 (2)分析带电体受的静电力及其他力的情况。 (3)利用牛顿第二定律列方程(有时与动能定理结合)。 (4)代入数值求解。
(3)求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正 确的示例分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形法 则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡 条件去解决。
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[例 1] 如图 1－1 所示，在一沿
纸面方向的匀强电场中，用一绝
缘丝线系一带电小球，小球的质量
为 m、电荷量为 q。为了保证当丝线
图1－5
(3)物块沿斜面做匀加速直线运动，初速度为 0，加速度
为 a，位移为 L，由 vt 2－v02＝2aL，
得：vt＝ 2aL＝ 2×3L＝ 6L。
[答案]
3mg (1) 4q
(2)3 m/s2
(3) 6L
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专题三 静电力做功与能量转化 (1)带电的物体在电场中具有电势能，同时还可能具
有动能和重力势能等机械能，用能量观点处理问题是一种 简捷的方法。
的合外力等于零。由平衡条件知，F
和 Eq 的合力与 mg 是一对平衡力。
图1－2
根据力的平行四边形定则可知，当电场力 Eq 的方向与丝线的
拉力方向垂直时，电场力为最小，如图 1－2 所示。
则 Eq＝mgsinθ，得 E＝mgqsinθ＝ 32mq g。
所以，该匀强电场的场强大小可能值为 E≥ 32mq g，可见，
本题应选 B。
[答案] B
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专题二 应用牛顿第二定律处理带电体在电场中的运动 1．受力情况 带电体在电场中受到电场力作用，还可能受到其他力
的作用，如重力、弹力、Βιβλιοθήκη Baidu擦力等。 2．解题方法
(1)物体在各力的作用下，若处于平衡状态，即静止或 做匀速直线运动，物体所受合外力为零，利用力的平衡条 件解题。