高中物理人教版选修3-1分类题型5:等效场-重力与电场的复合场

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1、高中物理选修3-1题型5(等效场-重力与电场复合场)1、复合场物体仅在重力场中的运动时最常见、最基本的运动,但是对处在匀强电场中的宏观物体而言,它的周围不仅有重力场,还有匀强电场,同时研究这两种场对物体运动的影响,问题就会变得复杂一些。此时,可以将重力场与电场合二为一,用“复合场”来代替两个分立的场。形象的把这个复合场叫做等效场或等效重力场。2、处理思路(1)受力分析,计算等效重力(重力与电场力的合力)的大小和方向;(2)在复合场中找出等效最低点、最高点。过圆心做等效重力的平行线与圆相交。(3)根据圆周

2、运动供需平衡结合动能定理列方程处理。1、如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则( B )A.小球带负电B.电场力跟重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能守恒2、如图所示,竖直放置的光滑绝缘圆环上套有一带正电的小球,圆心O处固定有一带负电的点电荷,匀强电场场强方向水平向右,小球绕O点做圆周运动,那么以下说法错误的是( D )A.在A点

3、小球有最大的电势能B.在B点小球有最大的重力势能C.在C点小球有最大的机械能D.在D点小球有最大的动能3、如图所示,水平向左的匀强电场场强大小为E,一根不可伸长的绝缘细线长度为L,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的位置A,然后由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成角θ=60°的位置B时速度为零。以下说法中正确的是( B )7A.A点电势低于的B点的电势B.小球受到的重力与电场力的关系是Eq=3mgC.小球在B时,细线拉力为T=2mgD.小球从A

4、运动到B过程中,电场力对其做的功为32EqL4、如图所示,竖直平面内有一固定的光滑椭圆大环,其长轴长BD=4L、短轴长AC=2L。劲度系数为k的轻弹簧上端固定在大环的中心O,下端连接一个质量为m、电荷量为q、可视为质点的小环,小环套在大环上且与大环及弹簧绝缘,整个装置处在水平向右的匀强电场中。将小环从A点由静止释放,小环运动到B点时速度恰好为O。已知小环在A、B两点时弹簧的形变量大小相等。则( C )A.小环从A点运动到B点的过程中,弹簧的弹性势能一直增大B.小环从A点运动到B点的过程中,小环的电势能先

5、减小后增大C.小环在A点时受到大环对它的弹力大小F=mg+12kLD.电场强度的大小E=mgq5、如图,质量为m、带电量为q的小球用长为l的细线悬挂,处在水平方向的匀强电场中,小球静止于A点,此时悬线与竖直方向夹角为θ=30°,现用力将小球缓慢拉到最低点B由静止释放。不计空气阻力,则下列说法正确的是( C )A.小球将回到A处停下来B.小球将在A、B之间往复摆动C.场强的大小为E=3mg3qD.小球从B向右摆到最高点的过程中,电势能的减少量为mgl1-326、如图所示,在水平向右的匀强电场中,在O点固定

6、一电荷量为Q的正电荷,a、b、c、d为以O为圆心的同一圆周上的四点,bd连线与电场线平行,ac连线与电场线垂直。则( B )A.a、c两点的场强相同B.b点的场强大于a点的场强C.da间的电势差大于ab间的电势差D.检验电荷在a点的电势能大于在c点的电势能7、如图所示,竖直放置的光滑绝缘圆环穿有一带正电的小球,匀强电场水平向右,小球绕O点作圆周运动,那么以下错误的( D )7A.在A点小球有最大的电势能B.在B点小球有最大的重力势能C.在C点小球有最大的机械能D.在D点小球有最大的动能8、如图所示,用细

7、线悬挂的带正电的小球质量为m,处在水平向右的匀强电场中。在电场力作用下,小球由最低点开始运动,经过b点后还可以向右摆动,则在小球由a摆到b这一过程中,下列说法正确的是( A )A.电势能减少B.重力势能减少C.动能减少D.合外力做功为负9、如图所示,BCDG是光滑绝缘的34圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为34mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.

8、5,重力加速度为g。(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达B点时速度为多大?(2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小;(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。答案:(1)设滑块到达C点时的速度为v,从A到C过程,由动能定理得:qEs+R-μmgs-mgR=12mvC2由题,qE=34mg,μ=0.5,s=3R,解得vC=gR(2

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