物理3-1人教版精品习题第一章静电场.doc

本章优化总结 　　　　　　　电场中的平衡问题同号电荷相互排斥异号电荷相互吸引库仑力实质上就是电场力与重力、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．明确带电粒子在电场中的平求解这类问题时需应用有关力的平衡知识在正确的受力分析的基础上运用平行四边形定则、三角形定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灵活运用方法(如合成分解法、矢量图示法、相似三角形法、整体法等)去解决．如图所示在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中用一绝缘细线系一带电小球小球的质量为m电荷量为q.为了保证当细线与竖直方向的夹角为60时小球处(　　) A.　　　　　　　　 C. D. [解析]　取小球为研究对象它受到重力mg、细线的拉力F和电场力Eq的作用．因小球处于平衡状态则它受到的合外F和Eq的合力与mg是一对平衡力．根据力的平行四边形定则可知当电场力Eq的方向与细线拉力方向垂直时电场力为最小如图所示则Eq＝mgsin得最小场强E＝所以选项、C、D正确． [答案]　 1.如图所示悬挂在O点的一根不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在同一水平线上处于受力平衡时悬线偏离竖直方向的角度为θ若两次实验中B的电荷量分别为q和q分别为30和45则q为(　　) A．2 B．3 C．2 D．3 解析：选由A的受力分析图可得 ＝mg由库仑定律得F＝式中r＝l(l为绳长)由以上三式可解得＝因q不变则＝＝2 　　　　　　　带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动是指带电粒子在运动过程中同时受到电场力及其他力的作用．较常见的是在运动过程中带电粒子同时受到重力和电场力的作用．由于带电粒子在复合场中的运动是一个综合电场力、电势能的力学问题研究的方法与质点动力学的研究方法相同它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内环上套有一个质量为m、带正电的珠子．空间存在水平向右的匀强电场如图所示．珠子所受的静电力是其重力的将珠子从环上最低位置A点由静止释放则：(1)珠子所能获得的最大动能是多大？(2)珠子对环的最大压力是多大？[解析]　珠子只能沿光滑绝缘圆环做圆周运动运动过程中除圆环的弹力外还受竖直向下的重力和水平A点开始沿逆时针方向做圆周运动重力做负功电场力做正功．当两个力做的总功最多时动能最大同时在这点所受圆环的支持力也最大．珠子在运动过程中受到的重力和电场力的大小、方向都不发生变化则重力和电场力的合力大小、方向也不变这样就可以用合力来代替重力和电场力当珠子沿合力方向位移最大时合力做功最多动能最大．(1)由qE＝设qE、mg的合力F合与竖直方向的夹角为θ则有＝解得θ＝37设珠子到达B点时动能最大则珠子由A点静止释放后从A到B的过程中做加速运动如图所示在B点时动能最大由动能定理得qEr－mgr(1－)＝E解得在B点时的动能即最大动能E＝(2)设珠子在B点受到的圆环弹力为F有F－F合＝即F＝F合＋＝＋＝＋＝由牛顿第三定律得珠子对圆环的最大压力为[答案]　(1)　(2) 2.如图所示为一绝缘光滑轨道竖直放置在水平向右的匀强电AB与电场线平行是与AB相切、半径为R的圆形轨道．今有质量为m、带电荷量为＋q的小球在电场力作用下从A点由静止开始沿轨道运动小球经过最高点D时对轨道的压力恰好为零则A点与圆形轨道的最低点B间的电势差为多大？解析：小球从A到D的过程中有两个力做功即重力和电场力做功由动能定理得＝qU－mg·2R小球在D点时重力提供向心力由牛顿第二定律得＝m联立解得U＝所以U＝U＝答案： 　　　　　　　电场中功能关系的应用带电的物体在电场中具有一定的电势能同时还可能具有动能和重力势能等．因此涉及与电场有关的功和能的问题可用以下两种功和能的方法来快速简捷的因为功与能的关系法既适用于匀强电场又适用于非匀强电场且使用的同时不需考虑中间过程；而力与运动的关系法不仅只适用于匀强电场而且还需分析其中间过程的受力情况、运动特点等．用动能定理处理应注意：(1)明确研究对象、研究过程．(2)分析物体在所研究过程中的受力情况弄清哪些力做功做正功还是负功．(3)弄清所研究过程的初、末状态．应用能量守恒定律时应注意：(1)明确研究对象和研究过程及有哪几种形式的能参与了转化．(2)弄清所研究过程的初(3)应用守恒或转化列式求解．如图所示在倾角θ＝37的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场场强E＝4.0×10在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m＝0.20 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 滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.30滑块带电荷q＝－5.0×10－4 C取重力加速度g＝1