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《高中物理解答匀强电场问题利器等效重力场法.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、解答匀强电场问题利器一一建立“等效重力场”角θ=30o.若物体从A点由静止开始沿绳无摩擦的滑下，若细绳始终没有发生形变，已知重力加速度为g,求物体在细绳上滑行的时间.在解答重力不可忽略的带电物体在匀强电场中运动、能量问题时，我们常采用的方法是：把物体的运动分解成沿重力和电场力方向的两个分运动，然后根据要求解答有关的问题.用该种方法处理一些电场问题时，显的烦琐.根据匀强电场和重力场的等效性，如果把重力场和匀强电场两场的问题转化为一个场的问题――建立“等效重力场”来处理该类有些题目，就会显得简洁，
2、而且便于理解.一、等效法2.解抛类运动将一个过程或事物变换成另一个规律相同的过程和或事物进行分析和研究就是等效法.中学物理中常见的等效变换有组合等效法（如几个串、并联电阻器的总电阻）；叠加等效法（如矢量的合成与分解）；整体等效法（如将平抛运动等效为一个匀速直线运动和一个自由落体运动）；过程等效法（如将热传递改变物体的内能等效为做功改变物体的内能）“等效重力场”建立方法一一概念的全面类比【例2】如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，以初速度为vo竖直向上发射一个质量为m带电量为+q的带电小球，
3、求小球在运动过程中具"小速度，E为了方便后续处理方法的迁移，必须首先搞清“等效重力场”中的部分概念与复合之前的相关概念之间关系.具体对应如下：等效重力场=重力场、电场叠加而成的复合场等效重力=重力、电场力的合力等效重力加速度=等效重力与物体质量的比值等效“最低点”=物体自由时能处于稳定平衡状态的位置等效“最高点”=物体圆周运动时与等效“最低点”关于圆心对称的位置等效重力势能=等效重力大小与物体沿等效重力场方向“高度”的乘积题型归类1解直线运动B【例1】如图所示，在离坡底为L的山坡上的C点竖直固定
4、一根直杆，杆高也是L.杆上端A到坡底B之间有一光滑细绳，一个带电量为q、质量为m的物体穿心于绳上，整个系统处在水平向右的匀强电场中，已知细线与竖直方向的夹方向水平向右的匀强电场中•现有一质量为m的带正电，电量为q-3m小球,要使小球能安全通过圆轨道，在O点的初速度应为多大？3.解单摆类问题【例3】如图所示，在沿水平方向的匀强电场中用一根长度L=0.4m的绝缘细绳把质量为m=O.1Okg带有正电荷的金属小球悬挂在固定点O点，小球静止在B点时细绳与竖直方向的夹角为θ=37。.现将小球拉至位置A使细线
5、水平后由静止释放，(g=10m/S,sin37o=0.6,cos37o=0.8)求:⑴小球通过最低点C时的速度的大小；⑵小球通在摆动过程中细线对小球的最大拉力.4.解圆周运动【例4】如图所示，绝缘光滑轨道AB部分为倾角为30°的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切.整个装置处于场强为E、运动特点：小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力，然后在圆轨道上运动，受到重力、电场力，轨道作用力，且要求能安全通过圆轨道.对应联想：在重力场中，小球先在水平面上运动，重力不作功，后在
6、圆轨道上运动的模型：过山车.等效分析：如图所示，对小球受电场力和重力，将电场力与重力合成视为等效重力mg,大小mg∙.(qE)2(mg)22'3mg,tan卫E一3,得30,3mg3于是重效重力方向为垂直斜面向下，得到小球在斜面上运动，等效重力不做功，小球运动可类比为重力场中过山车模型.规律应用：分析重力中过山车运动，要过圆轨道存在一个最高点，在最高点满足重力当好提供向心力，只要过最高点点就能安全通过圆轨道.如果将斜面顺时针转过300,就成了如图所示的过山车模型，最高点应为等效重力方向上直径对应
7、的点B,则B点应满足“重力”当好提供向心力即：mg2mvB（2）若小球在动能最小位置时突然撤去轨道，并保持其他量不变，则小球经假设以最小初速度Vo运动，小球在斜面上作匀速直线运动,只有重力作功，则根据动能定理：mg2R2mv22mv0进入圆轨道后解得：Vo0.04s时间后，其动能与在A点时的动能相等，小球的质量是少?,,o.-V/θ【例5】如图所示的装置是在竖直的平面内放置光滑的绝缘轨道，一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑，进入水平向右的匀强电场中，沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动，
8、已知小球受到的电场力是其重力的3，圆环的半径为R,小球得质量为m=0.10kg,斜面的倾角为B=45o,环内能做完整的圆周运动，h至少是多少？然后根据用的方法是：把物体的运动分解成沿重力和电场力方向的两个分运动，要求解答有关的问题.用该种方法处理一些电场问题时，显的烦琐.根据匀强电场和重力场的等效性，如果把重力场和匀强电场两场的问题转化为一个场的问题――建立“等效重力场”来处理该类有些题目，就会显得简洁，而且便于理解.一、等效法将一个过程或事物变换成另一个规律相同的过程和或事物进行分析和研究就是
