（浙江選考）2020版高考物理大一輪復習 第七章 靜電場本章學科素養(yǎng)提升學案.docx

第七章 靜電場(1)等效重力法將重力與電場力進行合成，如圖1所示，圖1則F合為等效重力場中的“重力”，g為等效重力場中的“等效重力加速度”，F(xiàn)合的方向等效為“重力”的方向，即在等效重力場中的“豎直向下”方向(2)物理最高點與幾何最高點在“等效力場”中做圓周運動的小球，經(jīng)常遇到小球在豎直平面內做圓周運動的臨界速度問題小球能維持圓周運動的條件是能過最高點，而這里的最高點不一定是幾何最高點，而應是物理最高點幾何最高點是圖形中所畫圓的最上端，是符合人眼視覺習慣的最高點而物理最高點是物體在圓周運動過程中速度最小的點例1如圖2所示的裝置是在豎直平面內放置的光滑絕緣軌道，處于水平向右的勻強電場中，帶負電荷的小球從高為h的A處由靜止開始下滑，沿軌道ABC運動并進入圓環(huán)內做圓周運動已知小球所受電場力是其重力的，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為60，sBC2R.若使小球在圓環(huán)內能做完整的圓周運動，h至少為多少？(sin370.6，cos370.8)圖2答案7.7R解析小球所受的重力和電場力都為恒力，故可將兩力等效為一個力F，如圖所示可知F1.25mg，方向與豎直方向成37角由圖可知，小球做完整的圓周運動的等效最高點是D點，設小球恰好能通過D點，即到達D點時圓環(huán)對小球的彈力恰好為零由圓周運動知識得：F，即：1.25mgm小球由A運動到D點，由動能定理結合幾何知識得：mg(hRRcos37)mg(2RRsin37)mvD2，聯(lián)立解得h7.7R.例2如圖3所示，半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內，環(huán)上套有一質量為m、帶電荷量為q的珠子，現(xiàn)在圓環(huán)平面內加一個勻強電場，使珠子由最高點A從靜止開始釋放(AC、BD為圓環(huán)的兩條互相垂直的直徑)，要使珠子沿圓環(huán)依次經(jīng)過B、C剛好能運動到D.(重力加速度為g)圖3(1)求所加電場的場強最小值及所對應的場強的方向；(2)當所加電場的場強為最小值時，求珠子由A到達D的過程中速度最大時對環(huán)的作用力大小；(3)在(1)問電場中，要使珠子能完成完整的圓周運動，在A點至少應使它具有多大的初動能？答案見解析解析(1)根據(jù)題述，珠子運動到BC弧中點M時速度最大，作過M點的直徑MN，設電場力與重力的合力為F，則其方向沿NM方向，分析珠子在M點的受力情況，由圖可知，當F電垂直于F時，F(xiàn)電最小，最小值為：F電minmgcos45mgF電minqEmin解得所加電場的場強最小值Emin，方向沿AOB的角平分線方向指向左上方(2)當所加電場的場強為最小值時，電場力與重力的合力為Fmgsin45mg把電場力與重力的合力看做是“等效重力”，對珠子由A運動到M的過程，由動能定理得F(rr)mv20在M點，由牛頓第二定律得：FNFm聯(lián)立解得FN(1)mg由牛頓第三定律知，珠子對環(huán)的作用力大小為FNFN(1)mg.(3)由題意可知，N點為等效最高點，只要珠子能到達N點，就能做完整的圓周運動，珠子在N點速度為0時，所需初動能最小，此過程中，由動能定理得：F(rr)0EkA解得EkAmgr.