9.7　专题提升：等效法在电场中的应用　电场中的力电综合问题 课件 -2027届高考高三物理一轮复习

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题型一　等效法在电场中的应用
3.常见问题(1)运用等效场解决类抛体运动问题①条件:静电力与重力的合力与速度成一夹角。②方法:利用运动的合成与分解把曲线运动转化为直线运动,然后利用牛顿运动定律、运动学公式进行处理。当静电力和重力的合力与初速度方向垂直时可用类平抛运动的处理方法求解,当静电力和重力的合力与初速度方向成钝角时可用类斜上抛运动的处理方法求解。涉及功和能量的问题时常用能量守恒定律、功能关系等处理。
(2)运用等效场解决圆周运动问题
考向一　运用等效场解决类抛体运动问题典题1 [一题多变](2025河南安阳高三期中)如图所示,倾角为30°的斜面固定在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小为E,一个质量为m、电荷量为+q(q>0)的小球从斜面上的A点以初速度v0水平抛出,落在斜面上的B点。已知重力加速度大小为g,不计空气阻力。(1)求小球从抛出到离斜面距离最大时所用的时间t。(2)求小球离斜面的最大距离h。
考向二　运用等效场解决圆周运动问题典题3 (多选)(2025福建福州高三期中)如图所示,在竖直平面内有水平向右、电场强度为E=1×104 N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2 m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为0.08 kg的带电小球,小球静止时悬线与竖直方向成37°角,若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)A.小球在运动至圆周轨迹上的最高点时动能最小B.小球所带电荷量q=5×10-5 CC.小球在运动至圆周轨迹上的最低点时动能和电势能之和最大D.小球动能的最大值为5 J
解析 小球所受重力与静电力的合力,叫作等效重力,这个等效重力的方向应沿着小球静止时的细线方向向下,如图所示,则小球静止时的位置(即图中A点)为圆周运动的等效最低点,这个点关于圆心的对称点(即图中B点)为等效最高点,小球运动至等效最高点时动能最小,故A错误;
题型二　电场中的力、电综合问题
要善于把电学问题转化为力学问题,建立带电粒子在电场中加速和偏转的模型,能够从带电粒子受力与运动的关系、功能关系和能量关系等多角度进行分析与研究。1.动力学的观点(1)由于匀强电场中带电粒子所受静电力和重力都是恒力,可用正交分解法。(2)综合运用牛顿运动定律和运动学公式,注意受力分析要全面,特别注意重力是否需要考虑。2.能量的观点(1)运用动能定理,注意过程分析要全面,准确求出过程中的所有力做的功,判断是分过程还是全过程使用动能定理。(2)运用能量守恒定律,注意题目中有哪些形式的能量出现。
3.动量的观点(1)运用动量定理,要注意动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选同一个正方向。(2)运用动量守恒定律,除了要注意动量守恒定律的表达式是矢量式,还要注意题目表述是否在某方向上动量守恒。
考向二　直线运动中的力电综合问题典题5 (2025广东卷)如图是研究颗粒碰撞荷电特性装置的简化图。两块水平绝缘平板与两块竖直的平行金属平板相接,金属平板之间接高压电源产生匀强电场。一带电颗粒从上方绝缘平板左端A点处,由静止开始向右下方运动,与下方绝缘平板在B点处碰撞,碰撞时所带电荷量改变。反弹后离开下方绝缘平板瞬间,颗粒的速度与所受合力垂直,且水平分速度与碰前瞬间相同,竖直分速度大小变为碰前瞬间的k倍(k