專題1第2講電磁學中的物體平衡PPT課件

1、專題一力與物體的平衡,第2講 電磁學中的物體平衡,電磁學中的物體的平衡問題，除了涉及重力、彈力和摩擦力之外，還涉及電磁學中的靜電力、安培力和洛倫茲力與力學中的共點力平衡問題一樣，電磁學中的物體平衡問題也要遵循合力為零這一平衡條件，所不同的是除了服從力學規(guī)律之外，還要服從電磁學規(guī)律這是解決電磁學中的物體平衡問題的兩條主線,1靜電力作用下的物體平衡問題,【例1】真空中有兩點A和B相距l(xiāng)0=10cm，兩點分別置有點電荷qA=+4Q和qB=-Q.現(xiàn)欲引入第三個點電荷qC置于某點，使qC引入后，三個點電荷受力均達到平衡，求： (1)qC應置于何位置？ (2)qC應為正電荷還是負電荷？其電荷量應為多少？,

2、【例2】如圖所示，一質量為m=1.010-2kg，帶電荷量為q=1.010-6C的小球，用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設電場足夠大，靜止時懸線向左與豎直方向成60角小球在運動過程電荷量保持不變，重力加速度g=10m/s2.(結果保留2位有效數(shù)字)求： (1)畫出小球受力圖并判斷小球帶何種電荷； (2)求電場強度E； (3)若在某時刻將細線突然剪斷， 求經(jīng)過1s時小球的速度v.,2靜電力和重力共同作用下的物體平衡問題,【同類變式】兩個帶電小球分別位于光滑且絕緣的豎直墻壁和水平地面上，B球在水平力F的作用下靜止于如圖所示位置，現(xiàn)將B球向左推過一小段距離，試討論：重新平衡后它們之間的距離，

3、推力F及B球對地壓力各將如何變化？,【解析】以A、B為整體進行研究，受力分析如圖所示，豎直方向FN1=mAg+mBg，故FN1不變由牛頓第三定律得B球的對地壓力不變 又因為B球向左運動，減小 對A球：F庫cos=mAg，減小，則cos增大，故F庫減小，從而知A、B間距離增大 對B球：在水平方向上，推力F=F庫sin，F(xiàn)庫減小，減小，可得F減小,(3)特別應引起注意的是：彈簧既可被拉伸，提供拉力，又可以被壓縮，提供推力或支持力，還可能不伸不縮遇到彈簧問題要根據(jù)題設條件先判斷出形變情況從而確定彈力的方向若形變情況不可預知，應全面分析可能的形變情況 (4)彈簧與繩的彈力不同的特點有：輕繩只能提供拉力

4、或力為零(松弛或直而不繃狀態(tài))，不能提供推力，發(fā)生的形變在瞬間內可以變化，因而張力可以突變；輕彈簧既可以提供拉力或力為零(原長狀態(tài))，也可提供推力；發(fā)生的形變在瞬間內不變化，因而彈力不突變,【例3】設在地面上方的真空室內，存在勻強電場和勻強磁場已知電場強度和磁感應強度的方向是相同的，電場強度的大小E=4.0V/m，磁感應強度的大小B=0.15T.今有一個帶負電的質點以v=20m/s的速度在此區(qū)域內沿垂直場強方向做勻速直線運動，求此帶電質點的電荷量與質量之比q/m以及磁場所有可能的方向(角度可用反三角函數(shù)表示),3重力、電場力和磁場力共同作用下的物體平衡問題,【同類變式】如圖所示，勻強電場方向水

5、平向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里，一質量為m，帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場垂直、與電場成q角射入復合場中，恰好做勻速直線運動求電場強度E和磁感應強度B的大小,【解析】假設微粒帶負電，則所受電場力方向向左，洛倫茲力斜向右下方，這樣微粒不可能做勻速直線運動，即使考慮重力也不可能，故推出微粒帶正電且必須受重力，合力才能為零受力圖如圖所示，將各力分別沿水平方向和豎直方向分解 水平方向：qE=qvBsinq 豎直方向：mg=qvBcosq 聯(lián)立解出B= ，E=,【例4】如圖所示，MN、PQ是間距為L，與水平面成q角的兩條平行光滑且足夠長的金屬導軌，其電阻忽略不計空間存在著磁感應強度為B，方向垂直于

6、導軌平面向上的勻強磁場導體棒ab、cd垂直于導軌放置，且與導軌接觸良好，每根導體棒的質量均為m，電阻均為R，其中ab棒被平行于導軌的絕緣細線固定今將cd棒由靜止釋放，其達到最大速度時下滑的距離為l，若細線始終未被拉斷， 求： (1)cd棒運動過程中細線的最大拉力； (2)cd棒由靜止到最大速度的過程中， cd棒產(chǎn)生的焦耳熱,4和安培力相關的平衡問題,【評析】(1)通電導線(或導體棒)切割磁感線時的平衡問題，一般要綜合應用受力分析、法拉第電磁感應定律，左、右手定則和電路的知識在這類問題中，感應電流的產(chǎn)生和磁場對電流的作用這兩種現(xiàn)象總是相互聯(lián)系的，而磁場力又將電和力兩方面問題聯(lián)系起來(2)感應電流在磁場中受到的安培力對導線(或導體棒)的運動起阻礙作用，把機械能轉化為電能(3)這類題目的特點是運動狀態(tài)影響感應電流在磁場內的受力，受力又反過來影響運動，在動態(tài)分析中找到穩(wěn)定狀態(tài)是解題的關鍵,【同類變式】(2011廣東模擬)如圖所示，U形平行金屬導軌與水平面成37，金屬桿ab橫跨放在導軌上，其有效長度為0.5m，質量為0.2kg，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.1.空間存在豎直向上的磁感應強度為2T的勻強磁場要使ab桿在導軌上保持靜止，則ab中的電流大小應在什么范圍？(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，g取10m/s2),【解析】本題考查在斜面上通