【物理】2023-2024學(xué)年高二上人教版（2019）必修第三冊 電場中等效重力場題型

電場中等效重力場題型

分析帶電粒子在電場和重力場中受力和運(yùn)動，首先涉及到帶電體的重力是否需要考慮，一般來說帶電粒子，如電子、質(zhì)子、原子核等在電場、重力場的復(fù)合場中運(yùn)動時(shí)，不需要考慮重力；而帶電的宏觀物體如帶電油滴、帶電液滴、帶點(diǎn)小球等在電場和重力場的復(fù)合場中運(yùn)動時(shí)需要考慮重力。

等效重力場問題：

本節(jié)課研究的是宏觀物體需要考慮重力，在勻強(qiáng)電場與重力場中，在分析時(shí)，可以將電場力與重力先合成為一個(gè)恒力，作為“等效重力”處理。帶電粒子等效重力場中的運(yùn)動1．直線運(yùn)動條件：帶電體在重力場和電場中，受到的“等效重力”與其運(yùn)動方向一共線時(shí)，物體的運(yùn)動是直線運(yùn)動。2．類拋體運(yùn)動類拋體運(yùn)動也包括平拋，豎拋，和斜拋運(yùn)動。需要利用受力的合成，速度的合成進(jìn)行分析。3．圓周運(yùn)動需要借助以往的圓周運(yùn)動的知識點(diǎn)來求解小球在等效重力場最高點(diǎn)的臨界速度例1、如圖所示，第一象限中有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，第二象限中有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，兩電場的電場強(qiáng)度大小相等．一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為－q的帶電質(zhì)點(diǎn)以初速度v0從x軸上P(－L,0)點(diǎn)射入第二象限，已知帶電質(zhì)點(diǎn)在第一和第二象限中都做直線運(yùn)動，并且能夠連續(xù)兩次通過y軸上的同一個(gè)點(diǎn)Q(未畫出)，重力加速度g為已知量．求：(1)初速度v0與x軸正方向的夾角；(2)P、Q兩點(diǎn)間的電勢差UPQ；(3)帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中運(yùn)動所用的時(shí)間．1．直線運(yùn)動2．類拋體運(yùn)動B例2、(2019·天津卷·3)如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，質(zhì)量為m的帶電小球，以初速度v從M點(diǎn)豎直向上運(yùn)動，通過N點(diǎn)時(shí)，速度大小為2v，方向與電場方向相反，則小球從M運(yùn)動到N的過程(

)

B．機(jī)械能增加2mv2

D．電勢能增加2mv2

2．類拋體運(yùn)動繩（軌）球模型mgO繩mgO軌道質(zhì)點(diǎn)沿豎直光滑軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)在細(xì)繩作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動

試分析何處速度最大？何處速度最??？最小速度為多少？并說明原因。結(jié)論：最值速度位置合力與此時(shí)速度垂直3．圓周運(yùn)動

CD（1）電場力與重力共線的情況（2）電場力與重力不共線的情況

思考：運(yùn)動過程中最小速度的位置和最大速度的位置在何處？O

O等效

（2）電場力與重力不共線的情況

B．若小球在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動，則小球運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最大C．若將小球在A點(diǎn)由靜止開始釋放，它將