物理一輪復(fù)習(xí)靜電場增分微課等效思想在電場中的應(yīng)用

增分微課6等效思想在電場中的應(yīng)用題型綜述

等效法亦稱“等效變換法”,是科學(xué)研究中常用的思維方法之一,其實(shí)質(zhì)是在效果相同的情況下,將較為復(fù)雜的實(shí)際問題變換為簡單的熟悉問題,以便突出主要因素,抓住它的本質(zhì),找出其中規(guī)律.因此應(yīng)用等效法時(shí)往往是用簡單的因素代替較復(fù)雜的因素,以使問題得到簡化而便于求解.特別是靜電場中,等效思想相對較為突出,而且多年未考,因此復(fù)習(xí)中要有所了解.應(yīng)考策略

“等效重力場”中的部分概念與復(fù)合之前的相關(guān)概念之間的關(guān)系.對應(yīng)如下:等效重力場?重力場、電場疊加而成的復(fù)合場等效重力?重力、電場力的合力等效重力加速度?等效重力與物體質(zhì)量的比值等效“最低點(diǎn)”?物體自由時(shí)能處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的位置等效“最高點(diǎn)”?物體做圓周運(yùn)動時(shí)與等效“最低點(diǎn)”關(guān)于圓心對稱的位置等效重力勢能?等效重力大小與物體沿等效重力場方向“高度”的乘積處理思路:①受力分析,計(jì)算等效重力(重力與電場力的合力)的大小和方向;②在復(fù)合場中找出等效最低點(diǎn)、最高點(diǎn),過圓心作等效重力的平行線,使其與圓相交;③根據(jù)圓周運(yùn)動供需平衡結(jié)合動能定理列方程處理.應(yīng)用實(shí)例圖W6-1圖W6-2例2如圖W6-3所示,ab是半徑為R的圓的一條直徑,該圓處于勻強(qiáng)電場中,場強(qiáng)大小為E,方向一定且與圓周在同一平面內(nèi),現(xiàn)在該平面內(nèi),將一帶正電荷量q的小球從a點(diǎn)以相同的初動能拋出,拋出方向不同時(shí),小球會經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn),在這些點(diǎn)中,到達(dá)c點(diǎn)時(shí)小球的動能最大.已知∠cab=30°,若不計(jì)重力和空氣阻力,試求:(1)電場方向與ac間的夾角為多大?(2)若小球在a點(diǎn)時(shí)初速度方向與電場方向垂直,則小球恰好能落在c點(diǎn),那么初動能為多大?圖W6-3[提取信息]我們可先退回到力學(xué)的原型:如圖W6-4甲所示,在地面附近的某豎直平面內(nèi),從圓周上的a點(diǎn)以相同的初動能拋出小球,拋出方向不同時(shí),小球會經(jīng)過圓周上不同的點(diǎn),在這些點(diǎn)中,到達(dá)圓周最低點(diǎn)d時(shí)小球的動能最大.最低點(diǎn)是過圓心O的豎直直徑上的點(diǎn).根據(jù)這一模型,我們將電場等效為重力場,那么小球也應(yīng)該是在“最低點(diǎn)”時(shí)速度最大,所以過圓心O作一條過c點(diǎn)的直徑,這就是電場的方向,如圖乙所示,因此θ=30°.[圖形表征]甲

乙圖W6-41.[2018·浙江寧波期末]

如圖W6-5所示,質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的滑塊沿質(zhì)量為M的絕緣斜面體的斜面勻速下滑,當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)域時(shí),滑塊的運(yùn)動狀態(tài)為 (

)A.繼續(xù)勻速下滑B.加速下滑C.減速下滑D.先加速下滑后減速下滑題組演練圖W6-5[答案]A2.接上題,當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)域時(shí),關(guān)于斜面體受到地面的摩擦力f地、支持力FN地,下列說法正確的是(重力加速度為g) (

)A.f地

為零,FN地

=(M+m)gB.f地

不為零,FN地

=(M+m)gC.f地

為零,FN地>(M+m)gD.f地

不為零,FN地<(M+m)g[答案]C3.如圖W6-6所示,勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向是水平的,一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球從O點(diǎn)出發(fā),初速度的大小為v0,在電場力與重力的作用下,小球恰能沿與場強(qiáng)的反方向成θ角的直線運(yùn)動,求小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)其電勢能與在O點(diǎn)的電勢能之差.圖W6-64.如圖W6-7所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場中,一質(zhì)量為m、帶正電的小球用長為l的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),當(dāng)小球靜止在B點(diǎn)時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角為θ.現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線的初速度,小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,試問:(重力加速度為g)(1)小球做圓周運(yùn)動的過程中,在哪一位置時(shí)速度最小?速度最小值為多大?(2)小球在B點(diǎn)的初速度為多大?圖W6-75.如圖W6-8所示,兩個(gè)水平放置的帶電平行金屬板間形成勻強(qiáng)電場,長為L的絕緣細(xì)線一端固定在O點(diǎn),另一端拴著一個(gè)質(zhì)量為m、帶有一定電荷量的小球,小球原來靜止.當(dāng)給小球某一沖量后,它可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動.若兩板間電壓增大為原來