
(1)根据平衡条件解决静电力作用下物体的平衡:静电力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了静电力。可以根据问题的特点选择整体法或隔离法分析。
(2)三个自由点电荷的平衡问题:
①条件:每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。
② 规律:“三点共线”--三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”--正负电荷相互间隔;“两大夹小”--中间电荷的电荷量最小;“近小远大”--中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
【典例3】(23-24高二下·安徽黄山·期末)如图所示,竖直绝缘墙上固定一带电小球A,将质量为m、带电荷量为q的小球B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方C处,丝线BC长度为,AC两点间的距离为2L.当小球B静止时,丝线与竖直方向的夹角
,带电小球A、B可视为质点,重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A.丝线对小球B的拉力为 B.两小球之间的库仑斥力为mg
C.小球A的带电荷量为 D.如果小球A漏电导致电量减少少许,丝线拉力变大
【答案】C
【详解】A.由题意可知
所以AB与BC垂直,两小球之间的距离为
对小球B进行受力分析如图
由平衡条件得,丝线对小球B的拉力为,故A错误;
B.两小球之间的库仑斥力为,故B错误;
C.由,可知
,故C正确;
D.由相似三角形可知,若A缓慢漏电,两球间的库仑力减小,丝线的拉力大小不变,故D错误。
故选C。
【变式3-1】(多选)(24-25高二上·全国·期末)如图所示为两个电荷量均为的带电小球A和B(均可视为质点),A固定在O点的正下方L处,B用长为L的细线悬挂在O点,静止时,细线与竖直方向的夹角为
。已知静电常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.B的质量为 B.细线的拉力大小为
C.O点处的电场强度的大小为 D.B在A处产生的电场强度的大小为
【答案】AC
【详解】AB.对B受力分析,如图所示
由几何关系可知,三个力之间的夹角均为,则有
又,则B的质量
,细线的拉力大小
,故A正确,B错误;
C.根据点电荷电场强度的公式,A、B在O点产生的电场强度的大小都是
又两电场强度方向间的夹角为,结合平行四边形定则得O点处的电场强度的大小为
,故C正确;
D.根据点电荷电场强度的公式,B在A处产生的电场强度的大小也为,故D错误。
故选AC。
【变式3-2】如图所示,小球A、C均带正电,B球带负电,A球在绝缘的粗糙水平地面上,B球由绝缘的细线拉着,C球处在与B球等高的位置,A、B、C三球均静止且三者所在位置构成一个等边三角形.若细线与竖直方向的夹角为,
,则A、B、C三球所带电荷量大小之比为( )
A. B.
C.
D.
【答案】A
【详解】B、C两球受力,如图所示,对C球,由力的平衡条件可得
对球,由力的平衡条件有
由题设条件有
联立各式解得
由,以及库仑定律
,可得
故选A。
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