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1、第一部分 专题一 力与物体的平衡物理2012高考专题辅导与训练专题二电场力磁场力的物体平衡第1页，共31页，编辑于2022年，星期四一、静一、静电电力力1正正电电荷荷所所受受静静电电力力的的方方向向与与电电场场方方向向_，负负电电荷所受静荷所受静电电力的方向与力的方向与电场电场方向方向_2静静电电力力是是一一种种性性质质力力，分分析析有有关关静静电电力力问问题题的的方方法法同同力力学学的的分分析析方方法法，只只不不过过是是比比力力学学中中多多了了一一个个电电场场力力而而已已相同相同相反相反第2页，共31页，编辑于2022年，星期四二、安培力二、安培力1方方向向：用用左左手手定定则则判判定定F一
2、一定定垂垂直直于于I、B，I、B可可以以互互相相垂垂直直也也可可以以互互相相不不垂垂直直，I、B任任一一量量反反向向，F也也反反向向2大小：大小：FBIL.(1)此此式式只只适适用用于于B和和I互互相相垂垂直直的的情情况况，且且L是是导导线线的的_长长度度(2)当当导线电导线电流流I与磁与磁场场B平行平行时时，F最小最小0.有效有效第3页，共31页，编辑于2022年，星期四三、洛三、洛伦兹伦兹力力1洛洛伦伦兹兹力力方方向向既既与与电电荷荷的的运运动动方方向向垂垂直直，又又与与磁磁场场方方向向垂垂直直，所所以以洛洛伦伦兹兹力力方方向向总总是是垂垂直直于于运运动动电电荷荷的的速速度度方方向和磁向和
3、磁场场方向所确定的方向所确定的_2由由于于洛洛伦伦兹兹力力方方向向总总与与电电荷荷运运动动方方向向垂垂直直，所所以以洛洛伦兹伦兹力力对电对电荷永不荷永不_3洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小：F洛洛qvBsin，为为v与与B的的夹夹角角当当90时时，F洛洛qvB，此此时时，电电荷荷受受到到的的洛洛伦伦兹兹力力最最大大；当当0或或180时时，F洛洛0，即即电电荷荷在在磁磁场场中中平平行行于于磁磁场场方方向向运运动时动时，电电荷不受洛荷不受洛伦兹伦兹力作用；力作用；当当v0时时，F洛洛0，说说明明磁磁场场只只对对_的的电电荷荷产产生生力力的作用的作用平面平面做功做功运运动动第4页，共31页，编辑于202
4、2年，星期四1对对于于静静电电力力作作用用下下的的电电荷荷的的平平衡衡问问题题，常常用用的的解解题题方法有：正交分解法、相似三角形法、方法有：正交分解法、相似三角形法、动态动态分析法等分析法等2对对于于安安培培力力、洛洛伦伦兹兹力力作作用用下下的的平平衡衡问问题题，常常常常需需要画出要画出侧视图侧视图、截面、截面图图，将立体情境，将立体情境转转化化为为平面平面问题问题第5页，共31页，编辑于2022年，星期四解解决决带带电电体体的的平平衡衡问问题题时时，首首先先明明确确研研究究对对象象，对对带带电电体体进进行行受受力力分分析析，尤尤其其注注意意其其余余的的带带电电体体对对它它的的库库仑仑力力，
5、根根据据带带电电种种类类确确定定库库仑仑力力的的方方向向，利利用用物物体体的的平平衡衡条条件件列列方方程程进进行求解行求解电场力电场力 重力作用下带电体的平衡重力作用下带电体的平衡第6页，共31页，编辑于2022年，星期四(2011辽辽宁宁大大连连市市第第二二次次模模拟拟)如如图图121所所示示，放放在在水水平平地地面面上上的的光光滑滑绝绝缘缘圆圆筒筒内内有有两两个个带带正正电电小小球球A、B，A位位于于筒筒底底靠靠在在左左侧侧壁壁处处，B在在右右侧侧筒筒壁壁上上受受到到A的的斥斥力力作作用用处处于于静静止止若若A的的电电量量保保持持不不变变，B由由于于漏漏电电而而下下降降少少许许重重新新平平
6、衡衡，下列下列说说法正确的是法正确的是AA对对筒底的筒底的压压力力变变小小BB对对筒壁的筒壁的压压力力变变大大CA、B间间的的库仑库仑力力变变小小 DA、B间间的的电势电势能减小能减小第7页，共31页，编辑于2022年，星期四【答案】【答案】B第8页，共31页，编辑于2022年，星期四1分分析析带带电电体体的的平平衡衡问问题题常常用用的的方方法法有有正正交交分分解解法法，对连接体问题，常常是先整体后隔离进行分析对连接体问题，常常是先整体后隔离进行分析2带电体的重力是否考虑，应视具体情况而定：带电体的重力是否考虑，应视具体情况而定：(1)基基本本粒粒子子：如如电电子子、质质子子、粒粒子子、离离子
7、子等等除除有有说说明明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)(2)带带电电颗颗粒粒：如如液液滴滴、油油滴滴、尘尘埃埃、小小球球等等，除除有有说说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力第9页，共31页，编辑于2022年，星期四1把把一一带带正正电电小小球球a放放在在光光滑滑绝绝缘缘斜斜面面上上，欲欲使使小小球球a能能静静止止在在如如图图122所所示示的的位位置置上上，需需在在MN间间放放一一带带电电小小球球b，则则A带带正正电电，放在，放在A点点B带负电带负电，放在，放在A点点C带负电带负电，放在
8、，放在C点点D带带正正电电，放在，放在C点点第10页，共31页，编辑于2022年，星期四解解析析小小球球b放放在在A点点，若若小小球球b带带正正电电，小小球球a受受到到小小球球b竖竖直直向向上上的的排排斥斥力力F，当当Fmg时时，小小球球a可可以以静静止止在在如如图图的的位位置置上上，A正正确确；小小球球b放放在在A点点，若若小小球球b带带负负电电，小小球球a受受到到小小球球b竖竖直直向向下下的的吸吸引引力力作作用用，小小球球a受受到到的的三三个个力力(重重力力、弹弹力力、电电场场力力)的的合合力力不不可可能能为为零零，小小球球a不不能能处处于于静静止止状状态态，B错错误误；小小球球b放放在在
9、C点点，若若小小球球b带带正正电电，小小球球a受受到到小小球球b的的排排斥斥力力，方方向向沿沿C点点和和小小球球a的的连连线线斜斜向向上上，小小球球a受受到到的的三三个个力力(重重力力、弹弹力力、电电场场力力)的的合合力力不不可可能能为为零零，小小球球a不能处于静止状态，不能处于静止状态，第11页，共31页，编辑于2022年，星期四D错错误误；小小球球b放放在在C点点，若若小小球球b带带负负电电，小小球球a受受到到小小球球b的的吸吸引引力力作作用用，方方向向沿沿C点点和和小小球球a的的连连线线斜斜向向下下，小小球球a受受到到的的三三个个力力(重重力力、弹弹力力、电电场场力力)的的合合力力可可以
10、以为为零零，小小球球a可以处于静止状态，可以处于静止状态，C正确正确答案答案AC第12页，共31页，编辑于2022年，星期四如如图图123所所示示，匀匀强强电电场场方方向向水水平平向向右右，匀匀强强磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里一一质质量量为为m、带带电电荷荷量量为为q的的微微粒粒以以速速度度v与与磁磁场场垂垂直直、与与电电场场成成角角射射入入复复合合场场中中，恰恰好好做做匀匀速速直直线线运运动动求求电场电场强强度度E和磁感和磁感应应强强度度B的大小的大小重力重力 电场力电场力 洛伦力作用下物体的平衡洛伦力作用下物体的平衡第13页，共31页，编辑于2022年，星期四【审审题题指指
11、导导】由由于于不不知知带带电电粒粒子子的的正正负负，所所以以可可用用假假设设的的方方法法，但但要要注注意意粒粒子子受受力力必必须须平平衡衡，以以保保证证粒粒子子做做匀匀速速直线运动直线运动【解解析析】假假设设微微粒粒带带负负电电，则则所所受受电电场场力力方方向向向向左左，洛洛伦伦兹兹力力斜斜向向右右下下方方，这这样样微微粒粒不不可可能能做做匀匀速速直直线线运运动动，即即使使考考虑虑重重力力也也不不可可能能，故故推推出出微微粒粒带带正正电电且且必必须须受受重重力力，合合力力才才能能为为零零受受力力图图如如右右图图所所示示，将将各各力力分分别别沿沿水水平平方方向向和和竖直方向分解竖直方向分解第14
12、页，共31页，编辑于2022年，星期四第15页，共31页，编辑于2022年，星期四由由于于F洛洛qvB，方方向向始始终终与与B方方向向垂垂直直，因因此此带带电电粒粒子子在在混混合合场场内内做做直直线线运运动动时时一一定定是是匀匀速速直直线线运运动动，即即重重力力、静静电电力力和和洛洛伦伦兹兹力力的的合合力力为为零零，常常作作为为综综合合性性问问题题的的隐隐含含条条件件第16页，共31页，编辑于2022年，星期四2(2011安安徽徽合合肥肥模模拟拟题题)在在例例2中中若若在在某某时时刻刻撤撤去去电电场场，则则在此后的一小段在此后的一小段时间时间内，内，带电质带电质点将点将A可能做直可能做直线线运
13、运动动B可能做匀减速运可能做匀减速运动动C一定做曲一定做曲线线运运动动 D可能做匀速可能做匀速圆圆周运周运动动解解析析带带电电质质点点在在运运动动过过程程中中，重重力力做做功功，速速度度大大小小和和方方向向发发生生变变化化，洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小和和方方向向也也随随之之发发生生变变化化，故故带带电电质质点点不不可可能能做做直直线线运运动动，也也不不可可能能做做匀匀减减速速运运动动和和匀匀速速圆周运动，圆周运动，C正确正确答案答案C第17页，共31页，编辑于2022年，星期四解解决决安安培培力力作作用用下下物物体体的的平平衡衡问问题题时时，根根据据需需要要画画出出导导体体棒棒受受力力的的正
14、正视视图图或或侧侧视视图图、俯俯视视图图，然然后后分分析析导导体体棒棒受受力力，利用平衡方程利用平衡方程进进行求解行求解安培力作用下导体棒的平衡问题安培力作用下导体棒的平衡问题第18页，共31页，编辑于2022年，星期四(2011天天津津理理综综)(18分分)如如图图124所所示示，两两根根足足够够长长的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨MN、PQ间间距距为为l0.5 m，其其电电阻阻不不计计，两两导导轨轨及及其其构构成成的的平平面面均均与与水水平平面面成成30角角完完全全相相同同的的两两金金属属棒棒ab、cd分分别别垂垂直直导导轨轨放放置置，每每棒棒两两端端都都与与导导轨轨始始终终有有良良好
15、好接接触触，已已知知两两棒棒质质量量均均为为m0.02 kg，电电阻阻均均为为R0.1，整整个个装装置置处处在在垂垂直直于于导导轨轨平平面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应应强强度度B0.2 T，棒棒ab在在平平行行于于导导轨轨向向上上的的力力F作作用用下下，沿沿导导轨轨向向上上匀匀速速运运动动，而而棒棒cd恰恰好好能能够够保保持持静静止止取取g10 m/s2，问问第19页，共31页，编辑于2022年，星期四(1)通通过过棒棒cd的的电电流流I是多少，方向如何？是多少，方向如何？(2)棒棒ab受到的力受到的力F多大？多大？(3)棒棒cd每每产产生生Q0.1 J的的热热量，力量，力F
16、做的功做的功W是多少？是多少？第20页，共31页，编辑于2022年，星期四【规规范解答】范解答】解：解：从从b端向端向a看，看，ab棒受力图棒受力图(1)棒棒cd受到的安培力为受到的安培力为FcdIlB (2分分)棒棒cd在共点力作用下平衡，则在共点力作用下平衡，则Fcdmg sin 30(2分分)由由式，代入数据解得式，代入数据解得I1 A(1分分)根据楞次定律可知，棒根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由中的电流方向由d至至c(1分分)(2)棒棒ab与棒与棒cd受到的安培力大小相等受到的安培力大小相等FabFcd(2分分)对棒对棒ab，由共点力平衡知，由共点力平衡知Fmg sin 30Il
17、B(2分分)代入数据解得代入数据解得F0.2 N(1分分)第21页，共31页，编辑于2022年，星期四答：答：(1)1 A方向由方向由d至至c(2)0.2 N(3)0.4 J第22页，共31页，编辑于2022年，星期四解解安安培培力力作作用用下下物物体体平平衡衡问问题题步步骤骤是是：(1)根根据据需需要要画画出出物物体体受受力力的的正正视视图图、侧侧视视图图或或俯俯视视图图，将将立立体体情情境境转转化化为为平面问题平面问题(2)画出受力示意图画出受力示意图(3)根据平衡条件列方程根据平衡条件列方程第23页，共31页，编辑于2022年，星期四3(2011广广东东珠珠海海模模拟拟)如如图图125所
18、所示示，在在倾倾角角为为的的斜斜面面上上固固定定两两条条光光滑滑导导轨轨MN、PQ，电电阻阻不不计计，导导轨轨处处于于垂垂直直于于斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中在在导导轨轨上上放放置置一一质质量量为为m的的金金属属棒棒ab，并并对对其其施施加加一一平平行行斜斜面面向向上上的的恒恒定定的的作作用用力力，使使其其加加速速向向上上运运动动某某时时刻刻在在导导轨轨上上再再由由静静止止放放置置一一个个与与ab相相同同的的金金属属棒棒cd，cd棒棒恰恰好好能能保保持持静静止止，且且ab棒棒同同时时由由加加速速运运动变为动变为匀速运匀速运动动，则则A外力大小外力大小为为mg sin B外力大小外力
19、大小为为2mg sin C放置放置cd棒前外力的功率保持不棒前外力的功率保持不变变D金属棒金属棒cd受到的安培力大小受到的安培力大小为为mg sin 第24页，共31页，编辑于2022年，星期四解解析析cd棒棒置置于于导导轨轨上上时时，恰恰好好能能保保持持静静止止，说说明明受受到到的的安安培培力力与与重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力相相等等，即即F安安mg sin，所所以以D项项正正确确cd棒棒置置于于导导轨轨上上之之前前，ab棒棒虽虽然然切切割割磁磁感感线线，产产生生感感应应电电动动势势，但但不不能能形形成成回回路路，没没有有电电流流，不不受受安安培培力力，放放上上cd棒棒瞬瞬间间电
20、电路路闭闭合合，产产生生了了电电流流，也也就就会会受受到到安安培培力力，此此时时ab棒棒匀匀速速运运动动，故故有有F外外mg sin F安安，显显然然F外外2mg sin，B项项正正确确，A项项错错误误；放放置置cd棒棒前前外外力力不不变变，速速度度不不断断增大，所以外力的功率逐渐增大，增大，所以外力的功率逐渐增大，C项错误项错误答案答案BD第25页，共31页，编辑于2022年，星期四命命题题角角度度对对于本部分知于本部分知识识，库仑库仑力作用下力作用下带电带电体的平衡有可能是体的平衡有可能是2012年高考命年高考命题题的知的知识识点，点，因因为为此此类题类题目即能考目即能考查电场查电场力的知
21、力的知识识，又能，又能考考查查共点力的平衡知共点力的平衡知识识导导体棒在安培力作体棒在安培力作用下的平衡仍将是用下的平衡仍将是2012年高考命年高考命题题的知的知识识点，点，并且此并且此类题类题目有可能以目有可能以计计算算题题的形式出的形式出现现，综综合性合性较较强强.第26页，共31页，编辑于2022年，星期四第27页，共31页，编辑于2022年，星期四【解解析析】对对a处处小小球球进进行行隔隔离离分分析析，如如图图所所示示，小小球球处处于于平平衡衡状状态态，则则FOa sin 30Fq cos 30mg，FOa cos 30FqFq sin 30，联联立立解解得得FOamg，又又利利用用对
22、对称称性性可可知知FOaFOb，则选项，则选项B正确正确【答案】【答案】B第28页，共31页，编辑于2022年，星期四如如图图127甲甲所所示示，一一质质量量为为m、通通有有电电流流I的的导导体体棒棒ab置置于于倾倾角角为为、宽宽度度为为d的的光光滑滑平平行行导导轨轨上上，图图乙乙是是从从b向向a方方向向观观察察时时的的平平面面视视图图，欲欲使使导导体体棒棒ab能能静静止止在在斜斜轨轨上上，可可在在导导轨轨所所在在的的空空间间加加一一垂垂直直于于导导体体棒棒ab的的匀匀强强磁磁场场，图图乙乙中中水水平平、竖竖直直或或平平行行斜斜轨轨、垂垂直直斜斜轨轨的的五五个个箭箭头头分分别别表表示示磁磁场场的的可可能能方方向向下下列列关关于于该该磁磁场场的的大大小小及及方方向向的的说说法中正确的是法中正确的是第29页，共31页，编辑于2022年，星期四【答案答案】BCD第30页，共31页，编辑于2022年，星期四第31页，共31页，编辑于2022年，星期四