2027届新高考物理热点精准复习：等效法在电场中的应用、电场中的力电综合问题

2027届新高考物理热点精准复习等效法在电场中的应用电场中的力电综合问题专题概述:本专题主要学习带电粒子(或带电体)在电场中运动时,如何运用动力学和能量观点解决实际问题。解决此类综合问题,需要灵活应用受力分析、运动分析(特别是平抛运动、圆周运动等曲线运动)的方法与技巧,会用等效法分析带电粒子在电场和重力场中的圆周运动。题型一等效法在电场中的应用1.等效重力场物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动,但是对于处在匀强电场和重力场中物体的运动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,用一个全新的“复合场”来代替,可形象称之为“等效重力场”。2.等效重力场的对应概念及解释

3.举例

考向一电场力与重力共线时的等效典题1(2024河北卷)如图所示,竖直向上的匀强电场中,用长为L的绝缘细线系住一带电小球,在竖直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点,A点为最低点,B点与O点等高。当小球运动到A点时,细线对小球的拉力恰好为0,已知小球的电荷量为q(q>0)、质量为m,A、B两点间的电势差为U,重力加速度大小为g,求:(1)电场强度E的大小;(2)小球在A、B两点的速度大小。

考向二电场力与重力互成夹角时的等效典题2

如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O,用一根长度L=0.4m的绝缘细线把质量m=0.20kg、电荷量q=6.0×10-4C带正电的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知A、C两点分别为细线悬挂小球的水平位置和竖直位置。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求A、B两点间的电势差UAB;(2)将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小F;(3)如果要使小球能绕O点做完整的圆周运动,求小球在A点时沿垂直于OA方向运动的初速度v0的大小。

题型二电场中的力电综合问题解决电场的力电综合问题,关键是要把电学问题转化为力学问题,建立带电粒子(带电体)在电场中的平衡或运动模型,然后根据动力学观点、能量观点和动量观点进行分析与研究。解决这类问题时常用到的基本规律有运动学公式、平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律、动量定理和动量守恒定律等。考向一带电体平衡时的力电综合问题典题3

密立根油滴实验装置如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场,油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时,电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间的电势差调整为2U,则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为(

)A.q,r

B.2q,rC.2q,2r

D.4q,2rD

考向二带电体直线运动时的力电综合问题典题4(2025四川卷)如图所示,真空中固定放置两块较大的平行金属板,板间距为d,下极板接地,板间匀强电场大小恒为E。现有一质量为m、电荷量为q(q>0)的金属微粒,从两极板中央O点由静止释放。若微粒与极板碰撞前后瞬间机械能不变,碰撞后电性与极板相