①确定研究对象。如果有几个物体相互作用时,要依据题意,灵活应用整体法或隔离法。 ②对研究对象进行受力分析,注意多了电场力?F=k③列平衡方程F合=0或Fx=0,Fy=0。 (2)三个自由电荷相互平衡的规律
?
?
q1q2?2或F=qE?。 r?
[即时训练]
如图所示的三个点电荷q1、q2、q3固定在一条直线上,q2和q3的距
离是q1和q2的距离的2倍,每个点电荷所受库仑力的合力为零。由此可以判定,三个点电荷的电荷量之比q1∶q2∶q3可能为( )
A.(-9)∶4∶(-36) C.(-3)∶2∶(-6)
B.9∶4∶36 D.3∶2∶6
解析:选A 由三电荷平衡模型的特点“两同夹异”可知,q1和q3为同种电荷,它们与
kq2q1kq1q3
q2互为异种电荷,设q1和q2的距离为r,则q2和q3的距离为2r,对q1有-2=2,
r3rq21kq1q3kq2q3q19
则有=-,对q3有 2=-2,所以=-,考虑到各电荷的电性,故A正确。
q393r2rq24
电场强度的叠加问题
[例2] 在场强为E的匀强电场中,取O点为圆心、r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线(其中一条沿竖直方向)和圆周的交点。当把一试探电荷+q放在d点时恰好平衡(如图所示)。
(1)匀强电场场强E的大小、方向如何?
(2)试探电荷+q放在c点时,受力Fc的大小、方向如何? (3)试探电荷+q放在b点时,受力Fb的大小、方向如何? [思路点拨] 解答本题应注意以下两点: (1)电场强度为矢量。
(2)矢量的合成遵守平行四边形定则。 [解析] (1)如图所示,由题意可知
QqF1=k2
rF2=qE F1=F2
所以qE=k2,E=k2, 场强方向沿db方向。
(2)试探电荷放在c点(如图所示):
QqrQrQEc=E12+E2=2E=2k2,
r所以Fc=qEc=2kQq, r2
方向与ac方向成45°角斜向左下方。 (3)试探电荷放在b点(如图所示):
QEb=E2+E=2E=2k2,
r所以Fb=qEb=2k2,方向沿db方向。 [答案] 见解析 [备考锦囊]
类比法、对称法求解叠加场的场强
(1)类比法
当空间某一区域同时存在两个或两个以上的电场(由各自独立的场源电荷所激发)时,某点场强E等于各电场的场强在该点的矢量和,遵循平行四边形定则,可以类比力的合成与分解。
(2)对称法
Qqr
[即时训练]
空间中有一边长为L的等边三角形ABC,A、B两点有两个固定的负点电荷。现将一个点电荷+q放在三角形的几何中心O处,则C点的电场强度刚好为零。若将+q移到AB边中点,则C点电场强度大小为( )
A.C.
3kq2 4L9kq2 4L5kqB.2 3L13kqD.2 3LL23
解析:选B 设AB的中点为D点,根据几何关系可知,OC的长度x1==L,
sin 60°3
CD的长度x2=Lsin 60°=
3
L,将一个点电荷+q放在三角形的几何中心O处,C点的电场2
强度刚好为零,则AB两处的负电荷在C点产生的电场强度矢量和与+q在C点产生的电场强度大小相等,方向相反,即AB两处的负电荷在C点产生的电场强度矢量和E1=向由C指向O,将+q移到AB边中点,则+q在C点产生的电场强度E2=
kq3kq=,方x12L2
kq4kq=,方向由Ox223L2
5kq指向C,则C点的合场强为E=E1-E2=2,故B正确,A、C、D错误。
3L 对电场线的理解及应用
[例3] (2017·海州区期中)某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图所示。下列说法正确的是( )
A.b点的电势低于a点的电势
B.若将一正试探电荷由a点移到b点,电场力做负功 C.c点的电场强度与d点的电场强度大小无法判断
D.若将一正试探电荷从d点由静止释放,电荷将沿着电场线由d到c
[思路点拨] 解答本题应把握以下三点: (1)电场线不是运动轨迹。 (2)电场线的疏密表示场强的大小。 (3)沿电场线方向电势逐渐降低。
[解析] 沿电场线方向电势逐渐降低,因b点所在的等势面电势高于a点所在的等势面,故b点的电势高于a点的电势,选项A错误;若将一正试探电荷由a点移到b点,电场力做负功,选项B正确;由于电场线密集的地方场强较大,故d点的场强大于c点的场强,选项C错误;因dc电场线是曲线, 故若将一正试探电荷从d点由静止释放,电荷将不能沿着电场线由d到c,选项D错误。
[答案] B [备考锦囊]
电场线的应用技巧
[即时训练]
如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb,a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb,则( )
A.Wa =Wb,Ea >Eb C.Wa=Wb,Ea B.Wa≠Wb,Ea >Eb D.Wa≠Wb,Ea 解析:选A 由题图可知a、b两点处于同一等势线上,故两电子分别从a、b两点运动到c点,电场力做功相同,即Wa=Wb,故B、D项错;a点处电场线比b点处电场线更密集,故Ea>Eb,C项错,A项对。 [课余自查小练]
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