高考物理二轮复习 专题 力与物体的平衡 3 电磁场中的平衡问题学案.doc

3电磁场中的平衡问题1电学中的常见力2处理电学中的平衡问题的方法一、电场中的平衡问题1 (多选)某老师用图示装置探究库仑力与电荷量的关系a、b是可视为点电荷的两带电小球，用绝缘细线将a悬挂，实验中在改变电荷量时，移动b并保持a、b连线与细线垂直用q和q表示a、b的电荷量，d表示a、b间的距离，(不是很小)表示细线与竖直方向的夹角，x表示a偏离o点的水平距离，实验中()ad应保持不变bb的位置在同一圆弧上cx与电荷量乘积qq成正比dtan 与a、b间库仑力成正比解析：选abc.因实验要探究库仑力与电荷量的关系，故两电荷间距d应保持不变，选项a正确；因要保持a、b连线与细线垂直且ab距离总保持d不变，故b的位置在同一圆弧上，选项b正确；对a球由平衡知识可知f库mgsin ，即kmg，可知x与电荷量乘积qq成正比，选项c正确，d错误2如图所示，物体p、q可视为点电荷，电荷量相同倾角为、质量为m的斜面体放在粗糙水平面上，将质量为m的物体p放在粗糙的斜面体上当物体q放在与p等高(pq连线水平)且与物体p相距为r的右侧位置时，p静止且受斜面体的摩擦力为0，斜面体保持静止，静电力常量为k，则下列说法正确的是()ap、q所带电荷量为 bp对斜面体的压力为0c斜面体受到地面的摩擦力为0d斜面体对地面的压力为(mm)g解析：选d.以p为研究对象，受到重力mg、斜面体的支持力fn和库仑力f，由平衡条件得：fmgtan fn根据库仑定律得：fk联立解得：qr由牛顿第三定律得p对斜面体的压力为：fnfn，故a、b错误以斜面体和p整体为研究对象，由平衡条件得地面对斜面体的摩擦力为：fff，地面对斜面体的支持力为：fn1(mm)g，根据牛顿第三定律得斜面体受到地面的摩擦力为f，斜面体对地面的压力为：fn1fn1(mm)g.故c错误，d正确二、磁场中的平衡问题1均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线a、b悬挂一根水平通电直导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是()a细线所受弹力变小b细线所受弹力不变c细线所受弹力变大d若改变圆盘转动方向，细线所受弹力变大解析：选c.圆盘静止时，通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力，两者等大反向，合力为零当圆盘匀速转动时，根据右手螺旋定则，圆盘产生水平向右的磁场，根据左手定则，通电直导线受到方向向下的安培力，故细线所受的弹力变大，选项a、b错误，c正确；若改变圆盘转动方向，通电直导线受到的安培力方向向上，细线所受的弹力变小，选项d错误2如图所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直于纸面向里的匀强磁场中当金属棒中通以0.4 a的电流时，弹簧恰好不伸长g10 m/s2.(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小；(2)当金属棒中通过大小为0.2 a、方向由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm.如果电流方向由b到a，而电流大小不变，则弹簧伸长又是多少？解析：(1)弹簧恰好不伸长时，ab棒受到向上的安培力bil和向下的重力mg大小相等，即bilmg解得b0.5 t(2)当金属棒中通过大小为0.2 a、方向由a向b的电流时，ab棒受到两只弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力bi1l和向下的重力mg作用，处于平衡状态根据平衡条件有2kx1bi1lmg当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力bi2l和重力mg作用下处于平衡状态根据平衡条件有2kx2mgbi2l联立解得x2