受力分析专题和电场
各种性质的力和受力分析
一.各种性质的力:
1.重力: 2.弹力: 3.摩擦力:
4.万有引力: 5.库仑力: 6.电场力: 7.安培力 : 8.洛仑兹力:
二.重力场中
题型一:常规力
[例1]一个质量m 的物体放在水平地面上, 物体与地面间的摩擦因数为μ, 轻弹簧的一端系在物体上, 如图所示. 当用力F 与水平方向成θ角拉弹簧时, 弹簧的长度伸长x ,物体沿水平面做匀速直线运动. 求弹簧的劲度系数.
[变式训练1] 如图,质量为m 的物体置于倾角为θ的斜面上,先用平行于斜面的推力F 1作用于物体上,能使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次力之比F 1/F2=?
题型二:连接体
[例2]有一个直角支架AOB ,AO 是水平放置,表面粗糙.OB 竖直向下,表面光滑.OA 上套有小环P ,OB 套有小环Q ,两环质量均为m ,两环间由一根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图2-5-1所示.现将P 环向左移一小段距离,
图
2-5-1 两环再次达到平衡,那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较,AO 杆对P 的支持
力F N 和细绳上的拉力F 的变化情况是:( ) A .F N 不变,F 变大 B .F N 不变,F 变小 C .F N 变大,F 变大 D .F N 变大,F 变小
【变式训练2】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( )
A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右
B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定
D .没有摩擦力的作用
二、复合场中
题型一:重力场与电场中
[例1]在场强为E ,方向竖直向下的匀强电场中,有两个质量均为m 的带电小球,电荷量分别为+2q和-q ,两小球用长为L 的绝缘细线相连,另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O 点处于平衡状态,如图14所示,重力加速度为g ,则细绳对悬点O 的作用力大小为_______.两球间细线的张力为 .
图
14
变式训练1:
如图所示,质量为m 、带电量为+q 的滑块,绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为 A .继续匀速下滑 B .将加速下滑 C .将减速下滑 D .上述三种情况都可能发生 题型二:重力场与磁场中
例2:质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d ,杆ab 与导轨间的摩擦因数为μ.有电流时,ab 恰好在导轨上静止,如图所示. 图(b)中的四个侧视图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab 与导轨之间的摩擦力可能为零的图是(
).
变式训练2:
在倾角为θ的光滑斜面上,放置一通有电流I 、长L 、质量为m 的导体棒,如图所示,试求: (1)使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B 最小值和方向.
(2)使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场磁感应强度B 的最小值和方向.
变式训练3:如图所示,上下不等宽的平行金属导轨的EF 和GH 两部分导轨间的距离为2L ,I J 和MN 两部分导轨间的距离为L ,导轨竖直放置,整个装置处于水平向里的匀强磁场中,金属杆ab 和cd 的质量均为m ,都可在导轨上无摩擦地滑动,且与导轨接触良好,现对金属杆ab 施加一个竖直向上的作用力F ,使其匀速向上运动,此时cd 处于静止状态,则F 的大小为( )
A .2mg B .3mg C .4mg D .mg 题型七:重力场、电场、磁场中
例1:匀强电场方向向右,匀强磁场方向垂直于纸面向里,一质量为m 带电量为q 的微粒以速度v 与磁场垂直、与电场成45˚角射入复合场中,恰能做匀速直线运动,求电场强度E 的大小,磁感强度B 的大小。
静电场
知识点一:电荷及其守恒定律
起电方式:_________________ ___________________ _________________ 电荷分配:_________________________________________
知识点二:库仑定律
库仑定律的公式:___________________________
使用条件:_________________________________
知识点三:电场强度及电场线
公式:______________ __________________ _________________ 方向:_______________
物理意义:__________________________ 特殊电荷的电场线:
练习:
1.导体A 带5q 的正电荷,另一个完全相同的导体B 带q 的负电荷,将两导体接触一会儿后再分开,则B 导体所带电荷量为( )
A .-q C .2q
B .q D .4q
2. 如图所示,用起电机使金属球A 带上正电,靠近验电器B ,则( ) A .验电器金属箔不张开,因为球A 没有和B 接触 B .验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了正电 C .验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了负电 D .验电器金属箔张开,因为验电器下部箔片都带上了正电
3.在真空中,两个点电荷原来带的电荷量分别为q 1和q 2,且相隔一定的距离.若现将q 2增加为原来的3倍,再将两点电荷间的距离缩小为原来的一半,则前后两种情况下两点电荷之间的库仑力之比为( )
A .1:6 B .1:12 C .12:1 D .6:1
4.如图所示,大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A 和B 相互排斥,静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是α和β,且α<β,两小球在同一水平线上,由此可知( ) A. B 球受到的库仑力较大,电荷量较大 B. B 球的质量较大 C. B 球受到的拉力较大
D .两球接触后,再处于静止的平衡状态时,悬线的偏角α′、β ′仍满足α′<β ′ 5.下列说法中正确的是( )
A .电场强度反映了电场力的性质,因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比 F
B .电场中某点的场强等于
q C .电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向 F Q
D .公式E =和E =k 对于任何静电场都是适用的
q r
6.正电荷q 在电场力作用下由P 向Q 做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是图中的哪一个(
)
7.如图①所示,AB 是一个点电荷形成的电场中的一条电场线,图②则是放在电场线上a 、b 处的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数图象(F -q 图象) ,指定电场方向由A 指向B 为正方向,由此可以判定( )
A .场源可能是正电荷,位置在A 侧 B .场源可能是正电荷,位置在B 侧 C .场源可能是负电荷,位置在A 侧 D .场源可能是负电荷,位置在B 侧
8.如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过,电子的重力不计,则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是( )
A .先变大后变小,方向水平向左 B .先变大后变小,方向水平向右 C .先变小后变大,方向水平向左 D .先变小后变大,方向水平向右
9.实线为三条未知方向的电场线,从电场线中的M 点以相同的速度飞出a 、b 两个带电粒子,a 、b 的运动轨迹如图中的虚线所示(a 、b 只受电场力作用) ,则( )
A .a 一定带正电,b 一定带负电 B .电场力对a 做正功,对b 做负功 C .a 的速度将减小,b 的速度将增大 D .a 的加速度将减小,b 的加速度将增大
10. 如图所示,倾角为θ的斜面AB 是粗糙且绝缘的,AB 长为L ,C 为AB 的中点,在A 、C 之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场,与斜面垂直的虚线CD 为电场的边界.现有一质量为m 、电荷量为q 的带正电的小物块(可视为质点) ,从B 点开始在B 、C 间以速度v 0沿斜面向下做匀速运动,经过C 后沿斜面匀加速下滑,到达斜面底端A 时的速度大小为v . 试求: (1)小物块与斜面间的动摩擦因数μ; (2)匀强电场场强E 的大小.
知识点四:电势、电势差、电势能
电势差的公式总结:___________ _______________ _________________ 电场力做功的特点及公式:_______________ ____________ ______________ 电势大小的判断:__________________________________________ 电势能大小的判断:_________________________________________ 等势面的特点:
_______________________________________________________________________________
1.(2011·全国新课标) 一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc 从a 运动到c ,已知质点的速率是递减的.关于b 点电场强度E 的方向,如图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b 点的切线)(
)
2.a 和b 为电场中的两个点,如果把q =-2×108 C 的负电荷从a 点移动到b 点,电场力对该电荷
-
做了4×107 J的正功,则该电荷的电势能( )
-
A .增加了4×107 J
-B .增加了2×108 J
-
C .减少了4×107 J
-
D .减少了8×10
-15
J
3. 如图所示,电场中有A 、B 两点,则下列说法正确的是( )
A .电势φA >φB ,场强E A >E B B .电势φA >φB ,场强E A
C .将+q 电荷从A 点移到B 点电场力做正功
D .将-q 电荷分别放在A 、B 两点时具有的电势能E pA >E pB
4.如图所示,三条平行等距的直线表示电场中的三个等势面,电势值分别为10 V、20 V、30 V
,实
线是一带负电的粒子(不计重力) 在该区域内的运动轨迹,对于这轨道上的a 、b 、c 三点来说( )
A .粒子必先过a ,再到b ,然后到c B .粒子在三点所受的合力F a =F b =F c C .粒子在三点的动能大小为E k b >E k a E p a >E p c
5. 两个等量异种点电荷位于x 轴上,相对原点对称分布,正确描述电势 随位置x 变化规律的是图
6.下列说法正确的是( )
A .在同一等势面上各点的电场强度必定相等 B .两等势面一定相互平行
C .若相邻两等势面间的电势差相等,则等势面密的地方电场强度大 D .沿电场强度的方向等势面的电势逐渐降低
7. 如图所示,光滑绝缘杆竖直放置,它与以正点电荷Q 为圆心的某一圆周交于B 、C 两点,质量为m 、带电荷量为-q 的有孔小球从杆上A 点无初速下滑,已知q ≪Q ,AB =h ,小球滑到B 3gh ,则小球从A 运动到B 的过程中,电场力的功为________,A 、C 两点间电势差大小为________.
8.如图所示的电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为d ,各面电势已在图中标出,现有一质量为m 的带电小球以速度v 0,方向与水平方向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动.问:
(1)小球应带何种电荷?电荷量是多少?
(2)在入射方向上小球最大位移量是多少?(电场足够大)
拓展练习:
1. 如图所示,带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下,一带电粒子(不计重力)经A 点飞向B 点,径迹如图中虚线所示,下列说法正确的是( ) A .粒子带正电
B .粒子在A 点加速度小 C .粒子在B 点动能大
D .A 、B 两点相比,B 点电势较低 2. 如图所示为水平方向的匀强电场,一带正电的液滴从静止开始由电场中的a 点沿直线运动
到b 点,ab 连线与电场线成45°角,则 ( ) A .匀强电场方向向右 B .液滴做匀加速直线运动
C .液滴做匀变速曲线运动 D .液滴的电势能减少
3.右图中的虚线为某电场的等势面,有两个带电粒子(重力不计) ,以不同的速率,沿不同的方向,从A 点飞入电场后,沿不同的径迹1和2运动,由轨迹可以判断( )
A .两粒子的电性一定相同 B .粒子1的动能先减小后增大 C .粒子2的电势能先增大后减小
D .经过B 、C 两点时两粒子的速率可能相等
4.如图所示,水平向左的匀强电场场强大小为E ,一根不可伸长的绝缘细线长度为L ,细线一端拴一个质量为m 、电荷量为q 的带负电小球,另一端固定在O 点。把小球拉到使细线水平的位置A ,然后由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成角θ=60o 的位置B 时速度为零。以下说法中正确的是( )
A .A 点电势低于的B 点的电势
B .小球受到的重力与电场力的关系是Eq mg C .小球在B 时,细线拉力为T = 2mg
D .小球从A 运动到B 过程中,电场力对其做的功为
EqL 2
5.如图所示,一半径为R 的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E .从水平轨道上的A 点由静止释放一质量为m 的带正电的小球,为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动,求释放点A 距圆轨道最低点B 的距离s .已知小球受到的电场力大小等于小球重力的
3
倍. 4