【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 本章小结1 第一章 静电场课件 新人教版选修3-1

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对应学生用书P39用等效法处理带电体在复合场中的运动问题解决这类问题的基本方法和力学中的情形相同,但处理时要充分考虑到电场力的特点,灵活应用等效法、叠加法分析解决问题,同时应注意“力学最高点”与“几何最高点”的区别.对应学生用书P39半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一个质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示.珠子所受静电力是其重力的34,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,则:(1)珠子所能获得的最大动能是多大?(2)珠子对环的最大压力是多大?【解析】珠子只能沿光滑绝缘圆环做圆周运动,运动过程中除圆环的弹力外,还受竖直向下的重力和水平向右的电场力,所以珠子一定从A点开始沿逆时针方向做圆周运动,重力做负功,电场力做正功.当两个力做的总功最多时,动能最大,同时在这点所受圆环的支持力也最大.珠子在运动过程中,受重力和电场力的大小、方向都不发生变化,则重力和电场力的合力大小、方向也不变,这样就可以用合力来代替重力和电场力,当珠子沿合力方向位移最大时,合力做功最多,动能最大.所以:(1)由qE=34mg,设qE、mg的合力F合与竖直方向的夹角为θ,则有tanθ=34,解得θ=37°.设珠子到达B点时动能最大,则珠子由A点静止释放后从A到B的过程中做加速运动,如图所示,在B点时动能最大,由动能定理得qErsinθ-mgr(1-cosθ)=Ek.解得在B点时的动能,即最大动能Ek=14mgr.(2)设珠子在B点受圆环弹力为FN,有FN-F合=mv2r,即FN=F合+mv2r=mg2+qE2+12mg=54mg+12mg=74mg,由牛顿第三定律得,珠子对圆环的最大压力为74mg.【答案】(1)14mgr(2)74mg

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