2020版高考物理大一轮复习第七章静电场本章学科素养提升学案.docx

第七章 静电场(1)等效重力法将重力与电场力进行合成，如图1所示，图1则F合为等效重力场中的“重力”，g为等效重力场中的“等效重力加速度”，F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的“竖直向下”方向(2)物理最高点与几何最高点在“等效力场”中做圆周运动的小球，经常遇到小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度问题小球能维持圆周运动的条件是能过最高点，而这里的最高点不一定是几何最高点，而应是物理最高点几何最高点是图形中所画圆的最上端，是符合人眼视觉习惯的最高点而物理最高点是物体在圆周运动过程中速度最小的点例1如图2所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，带负电荷的小球从高为h的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动并进入圆环内做圆周运动已知小球所受电场力是其重力的，圆环半径为R，斜面倾角为60，sBC2R.若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h至少为多少？(sin370.6，cos370.8)图2答案7.7R解析小球所受的重力和电场力都为恒力，故可将两力等效为一个力F，如图所示可知F1.25mg，方向与竖直方向成37角由图可知，小球做完整的圆周运动的等效最高点是D点，设小球恰好能通过D点，即到达D点时圆环对小球的弹力恰好为零由圆周运动知识得：F，即：1.25mgm小球由A运动到D点，由动能定理结合几何知识得：mg(hRRcos37)mg(2RRsin37)mvD2，联立解得h7.7R.例2如图3所示，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带电荷量为q的珠子，现在圆环平面内加一个匀强电场，使珠子由最高点A从静止开始释放(AC、BD为圆环的两条互相垂直的直径)，要使珠子沿圆环依次经过B、C刚好能运动到D.(重力加速度为g)图3(1)求所加电场的场强最小值及所对应的场强的方向；(2)当所加电场的场强为最小值时，求珠子由A到达D的过程中速度最大时对环的作用力大小；(3)在(1)问电场中，要使珠子能完成完整的圆周运动，在A点至少应使它具有多大的初动能？答案见解析解析(1)根据题述，珠子运动到BC弧中点M时速度最大，作过M点的直径MN，设电场力与重力的合力为F，则其方向沿NM方向，分析珠子在M点的受力情况，由图可知，当F电垂直于F时，F电最小，最小值为：F电minmgcos45mgF电minqEmin解得所加电场的场强最小值Emin，方向沿AOB的角平分线方向指向左上方(2)当所加电场的场强为最小值时，电场力与重力的合力为Fmgsin45mg把电场力与重力的合力看做是“等效重力”，对珠子由A运动到M的过程，由动能定理得F(rr)mv20在M点，由牛顿第二定律得：FNFm联立解得FN(1)mg由牛顿第三定律知，珠子对环的作用力大小为FNFN(1)mg.(3)由题意可知，N点为等效最高点，只要珠子能到达N点，就能做完整的圆周运动，珠子在N点速度为0时，所需初动能最小，此过程中，由动能定理得：F(rr)0EkA解得EkAmgr.