專題二電場(chǎng)力磁場(chǎng)力的物體平衡第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、靜電力1．正電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)方向______，負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)方向__________2．靜電力是一種性質(zhì)力，分析有關(guān)靜電力問(wèn)題的方法同力學(xué)的分析方法，只不過(guò)是比力學(xué)中多了一個(gè)電場(chǎng)力而已．相同相反．第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、安培力1．方向：用左手定則判定．F一定垂直于I、B，I、B可以互相垂直也可以互相不垂直，I、B任一量反向，F(xiàn)也反向．2．大小：F＝BIL.(1)此式只適用于B和I互相垂直的情況，且L是導(dǎo)線的_____長(zhǎng)度．(2)當(dāng)導(dǎo)線電流I與磁場(chǎng)B平行時(shí)，F(xiàn)最小＝0.有效第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、洛倫茲力1．洛倫茲力方向既與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，又與磁場(chǎng)方向垂直，所以洛倫茲力方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向和磁場(chǎng)方向所確定的_________2．由于洛倫茲力方向總與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)電荷永不________3．洛倫茲力的大小：F洛＝qvBsinθ，θ為v與B的夾角．當(dāng)θ＝90°時(shí)，F(xiàn)洛＝qvB，此時(shí)，電荷受到的洛倫茲力最大；當(dāng)θ＝0°或180°時(shí)，F(xiàn)洛＝0，即電荷在磁場(chǎng)中平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷不受洛倫茲力作用；當(dāng)v＝0時(shí)，F(xiàn)洛＝0，說(shuō)明磁場(chǎng)只對(duì)______的電荷產(chǎn)生力的作用．平面．做功．運(yùn)動(dòng)第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．對(duì)于靜電力作用下的電荷的平衡問(wèn)題，常用的解題方法有：正交分解法、相似三角形法、動(dòng)態(tài)分析法等．2．對(duì)于安培力、洛倫茲力作用下的平衡問(wèn)題，常常需要畫出側(cè)視圖、截面圖，將立體情境轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題．第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二解決帶電體的平衡問(wèn)題時(shí)，首先明確研究對(duì)象，對(duì)帶電體進(jìn)行受力分析，尤其注意其余的帶電體對(duì)它的庫(kù)侖力，根據(jù)帶電種類確定庫(kù)侖力的方向，利用物體的平衡條件列方程進(jìn)行求解．電場(chǎng)力重力作用下帶電體的平衡第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2011·遼寧大連市第二次模擬)如圖1－2－1所示，放在水平地面上的光滑絕緣圓筒內(nèi)有兩個(gè)帶正電小球A、B，A位于筒底靠在左側(cè)壁處，B在右側(cè)筒壁上受到A的斥力作用處于靜止．若A的電量保持不變，B由于漏電而下降少許重新平衡，下列說(shuō)法正確的是A．A對(duì)筒底的壓力變小B．B對(duì)筒壁的壓力變大C．A、B間的庫(kù)侖力變小D．A、B間的電勢(shì)能減小第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二【答案】B第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．分析帶電體的平衡問(wèn)題常用的方法有正交分解法，對(duì)連接體問(wèn)題，常常是先整體后隔離進(jìn)行分析．2．帶電體的重力是否考慮，應(yīng)視具體情況而定：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．把一帶正電小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使小球a能靜止在如圖1－2－2所示的位置上，需在MN間放一帶電小球b，則A．帶正電，放在A點(diǎn)B．帶負(fù)電，放在A點(diǎn)C．帶負(fù)電，放在C點(diǎn)D．帶正電，放在C點(diǎn)第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二解析

小球b放在A點(diǎn)，若小球b帶正電，小球a受到小球b豎直向上的排斥力F，當(dāng)F＝mg時(shí)，小球a可以靜止在如圖的位置上，A正確；小球b放在A點(diǎn)，若小球b帶負(fù)電，小球a受到小球b豎直向下的吸引力作用，小球a受到的三個(gè)力(重力、彈力、電場(chǎng)力)的合力不可能為零，小球a不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，B錯(cuò)誤；小球b放在C點(diǎn)，若小球b帶正電，小球a受到小球b的排斥力，方向沿C點(diǎn)和小球a的連線斜向上，小球a受到的三個(gè)力(重力、彈力、電場(chǎng)力)的合力不可能為零，小球a不能處于靜止?fàn)顟B(tài)，第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二D錯(cuò)誤；小球b放在C點(diǎn)，若小球b帶負(fù)電，小球a受到小球b的吸引力作用，方向沿C點(diǎn)和小球a的連線斜向下，小球a受到的三個(gè)力(重力、彈力、電場(chǎng)力)的合力可以為零，小球a可以處于靜止?fàn)顟B(tài)，C正確．答案AC第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二如圖1－2－3所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場(chǎng)垂直、與電場(chǎng)成θ角射入復(fù)合場(chǎng)中，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．重力電場(chǎng)力洛倫力作用下物體的平衡第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二【審題指導(dǎo)】由于不知帶電粒子的正負(fù)，所以可用假設(shè)的方法，但要注意粒子受力必須平衡，以保證粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．【解析】

假設(shè)微粒帶負(fù)電，則所受電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，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．受力圖如右圖所示，將各力分別沿水平方向和豎直方向分解．第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二由于F洛＝qvB，方向始終與B方向垂直，因此帶電粒子在混合場(chǎng)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，即重力、靜電力和洛倫茲力的合力為零，常作為綜合性問(wèn)題的隱含條件．第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．(2011·安徽合肥模擬題)在例2中若在某時(shí)刻撤去電場(chǎng)，則在此后的一小段時(shí)間內(nèi)，帶電質(zhì)點(diǎn)將A．可能做直線運(yùn)動(dòng)B．可能做勻減速運(yùn)動(dòng)C．一定做曲線運(yùn)動(dòng)D．可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析

帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力做功，速度大小和方向發(fā)生變化，洛倫茲力的大小和方向也隨之發(fā)生變化，故帶電質(zhì)點(diǎn)不可能做直線運(yùn)動(dòng)，也不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)，C正確．答案C第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二解決安培力作用下物體的平衡問(wèn)題時(shí)，根據(jù)需要畫出導(dǎo)體棒受力的正視圖或側(cè)視圖、俯視圖，然后分析導(dǎo)體棒受力，利用平衡方程進(jìn)行求解．安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問(wèn)題第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2011·天津理綜)(18分)如圖1－2－4所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l＝0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m＝0.02kg，電阻均為R＝0.1Ω，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能夠保持靜止．取g＝10m/s2，問(wèn)第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)通過(guò)棒cd的電流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每產(chǎn)生Q＝0.1J的熱量，力F做的功W是多少？第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二【規(guī)范解答】解：從b端向a看，ab棒受力圖．(1)棒cd受到的安培力為Fcd＝IlB(2分)棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則Fcd＝mgsin30°(2分)由①②式，代入數(shù)據(jù)解得I＝1A(1分)根據(jù)楞次定律可知，棒cd中的電流方向由d至c(1分)(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等Fab＝Fcd (2分)對(duì)棒ab，由共點(diǎn)力平衡知F＝mgsin30°＋I(xiàn)lB(2分)代入數(shù)據(jù)解得F＝0.2N (1分)第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二答：(1)1A方向由d至c

(2)0.2N

(3)0.4J第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二解安培力作用下物體平衡問(wèn)題步驟是：(1)根據(jù)需要畫出物體受力的正視圖、側(cè)視圖或俯視圖，將立體情境轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題．(2)畫出受力示意圖．(3)根據(jù)平衡條件列方程．第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3．(2011·廣東珠海模擬)如圖1－2－5所示，在傾角為θ的斜面上固定兩條光滑導(dǎo)軌MN、PQ，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處于垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，并對(duì)其施加一平行斜面向上的恒定的作用力，使其加速向上運(yùn)動(dòng)．某時(shí)刻在導(dǎo)軌上再由靜止放置一個(gè)與ab相同的金屬棒cd，cd棒恰好能保持靜止，且ab棒同時(shí)由加速運(yùn)動(dòng)變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，則A．外力大小為mgsinθB．外力大小為2mgsinθC．放置cd棒前外力的功率保持不變D．金屬棒cd受到的安培力大小為mgsinθ第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二解析

cd棒置于導(dǎo)軌上時(shí)，恰好能保持靜止，說(shuō)明受到的安培力與重力沿斜面向下的分力相等，即F安＝mgsinθ，所以D項(xiàng)正確．cd棒置于導(dǎo)軌上之前，ab棒雖然切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但不能形成回路，沒(méi)有電流，不受安培力，放上cd棒瞬間電路閉合，產(chǎn)生了電流，也就會(huì)受到安培力，此時(shí)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，故有F外＝mgsinθ＋F安，顯然F外＝2mgsinθ，B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放置cd棒前外力不變，速度不斷增大，所以外力的功率逐漸增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案BD第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二命題角度對(duì)于本部分知識(shí)，庫(kù)侖力作用下帶電體的平衡有可能是2012年高考命題的知識(shí)點(diǎn)，因?yàn)榇祟愵}目即能考查電場(chǎng)力的知識(shí)，又能考查共點(diǎn)力的平衡知識(shí)．導(dǎo)體棒在安培力作用下的平衡仍將是2012年高考命題的知識(shí)點(diǎn)，并且此類題目有可能以計(jì)算題的形式出現(xiàn)，綜合性較強(qiáng).第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二【解析】

對(duì)a處小球進(jìn)行隔離分析，如圖所示，小球處于平衡狀態(tài)，則FOasin30°＋Fqcos30°＝mg，F(xiàn)Oacos30°＝Fq＋Fqsin30°，聯(lián)立解得FOa＝mg，又利用對(duì)稱性可知FOa＝FOb，則選項(xiàng)B正確．【答案】

B第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二如圖1－2－7甲所示，一質(zhì)量為m、通有電流I