高考物理一轮复习 第六章 静电场专家专题讲座 新人教版
- 格式:doc
- 大小:93.01 KB
- 文档页数:4
(浙江专版)2019届高考物理一轮复习第6章静电场6 第二节电场能的性质课后达标能力提升新人教版编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((浙江专版)2019届高考物理一轮复习第6章静电场6 第二节电场能的性质课后达标能力提升新人教版)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(浙江专版)2019届高考物理一轮复习第6章静电场6 第二节电场能的性质课后达标能力提升新人教版的全部内容。
6 第二节电场能的性质一、单项选择题1.如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线.两电子分别从a、b 两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为W a和W b,a、b点的电场强度大小分别为E a 和E b,则()A.W a=W b,E a〉E b B.W a≠W b,E a〉E bC.W a=W b,E a〈E b D.W a≠W b,E a<E b解析:选A。
因a、b两点在同一等势线上,故U ac=U bc,W a=eU ac,W b=eU bc,故W a=W b。
由题图可知a点处电场线比b点处电场线密,故E a〉E b.选项A正确.2.已知电荷均匀分布的绝缘球,球壳对壳内点电荷的作用力为零,对球壳外点电荷的作用力等于将所有电荷量全部集中在球心的点电荷对球外点电荷的作用力.若真空中有一半径为R的均匀带正电的绝缘球,通过其球心作一条直线,用r表示该直线上某点到球心的距离,则该直线上各点的电场强度E随r变化的图象正确的是( )解析:选A。
该球的电荷密度ρ=错误!,球内某点的电场强度等于以距球心的距离r为半径的球体所产生的电场强度,大小E=k错误!=错误!,球外某点的电场强度E=k错误!,只有选项A 正确.3。
2018版高考物理一轮复习第6章静电场第1讲电场力的性质模拟新人教版选修3-1编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018版高考物理一轮复习第6章静电场第1讲电场力的性质模拟新人教版选修3-1)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为2018版高考物理一轮复习第6章静电场第1讲电场力的性质模拟新人教版选修3-1的全部内容。
电场力的性质1.(2016·四川自贡一诊)两个完全相同的金属小球,所带电荷量多少不同,相距一定的距离时,两个金属球之间有相互作用的库仑力,如果将两个金属球相互接触一下后,再放到原来的位置,则两球的作用力变化情况是错误!( C )A.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力仍是引力B.如果相互接触前两球的库仑力是引力,则相互接触后的库仑力为零C.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库伦力仍是斥力D.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,则相互接触后的库仑力是引力[解析] 如果相互接触前两球的库仑力是引力,且两球带不等量的异种电荷,则相互接触后的库仑力是斥力,A、B错误.如果相互接触前两球的库仑力是斥力,两球带同种电荷,则相互接触后带等量的同种电荷,相互间的库仑力仍是斥力,C正确,D错误。
2.(多选)(2016·浙江理综)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10m 的绝缘细线悬挂于O A和O B两点。
用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点O B移到O A点固定.两球接触后分开,平衡时距离为0。
12m。
已测得每个小球质量是8。
0×10-4kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g=10m/s2,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,则导学号 51342661( ACD )A.两球所带电荷量相等B.A球所受的静电力为1.0×10-2NC.B球所带的电荷量为4错误!×10-8CD.A、B两球连续中点处的电场强度为0[解析]因A、B两球相同,故接触后两球所带的电荷量相同,故A项正确;由题意知平衡时A、B两球离悬点的高度为h=错误!m=0。
一、电荷电荷守恒定律1.两种电荷毛皮摩擦过的橡胶棒带_______________电,丝绸摩擦过的玻璃棒带_______________电。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,带电的物体能吸引轻小物体。
2.元电荷迄今为止,科学实验发现的最小的电荷量,质子、正负电子电荷量与它相同,用e表示,e=_______________。
任何带电体所带的电荷量都是这个数值的_______________倍。
3.物体带电方式使物体带电的方式有_______________、________、感应起电。
物体带电的实质是物质得到或失去了_______________。
4.电荷守恒定律电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体__________,或者从物体的一部分________________;在转移的过程中,电荷的总量_______________。
两个完全相同的金属球相接触,若两球带同种电荷,则总的电荷量平均分配,若两球带异种电荷,则其电荷量先_______________后_______________。
二、点电荷库仑定律1.点电荷点电荷是理想化模型,在带电体的尺寸比它到其他带电体的距离______________,以致带电体的形状和电荷在它上面的分布对要研究的问题已经无关紧要时,带电体可以视为点电荷;带电体能否看成点电荷具有相对性,点电荷与力学中的_______________类似。
2.库仑定律(1)内容:真空中的两个静止点电荷之间力的大小跟它们的__________成正比,跟它们的______________成反比。
作用力的方向在________________。
(2)表达式:_________________(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2)。
(3)适用条件:________。
三、电场1.电场是电荷周围存在的一种特殊________。
2.电场的基本性质是对放入其中的电荷__________,电荷间的作用是通过____实现的。
第六章静电场[备考指南]考点内容要求考点内容要求一、电场力的性质物质的电结构、电荷守恒Ⅰ二、电场能的性质电势能、电势Ⅰ静电现象的解释Ⅰ电势差Ⅱ点电荷Ⅰ三、电容器带电粒子在电场中的运动匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ库仑定律Ⅱ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ静电场Ⅰ示波管Ⅰ电场强度、点电荷的电场强度Ⅱ常见电容器Ⅰ电场线Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ把握考情找规律:高考对本章知识的考查主要以选择、计算为主,主要考点有:(1)电场的根本概念和规律;(2)牛顿运动定律、动能定理与功能关系在静电场中的综合应用问题;(3)带电粒子在电场中的加速、偏转等问题。
明热点:预计2016年的高考中,对本章知识的考查仍将是热点之一,主要以选择题的方式考查静电场的根本知识,以综合题的方式考查静电场知识与其他知识的综合应用。
第1节电场力的性质_(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。
(√)(2)相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否一样,它们之间的库仑力大小一定相等。
(√)(3)根据F =kq 1q 2r 2,当r →0时,F →∞。
(×) (4)电场强度反映了电场力的性质,所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。
(×)(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。
(√) (6)在真空中,电场强度的表达式E =kQr2中的Q 就是产生电场的点电荷。
(√)(7)在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都一样。
(×) (8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。
(×)(1)1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
(2)1837年,英国物理学家法拉第最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场。
(3)1913年,美国物理学家密立根通过油滴实验准确测定了元电荷e 的电荷量,获得诺贝尔奖。
——教学资料参考参考范本——【高中教育】高考物理一轮复习第6章静电场3第一节电场力的性质课后达标能力提升新人教版______年______月______日____________________部门一、单项选择题1.两个分别带有电荷量-Q 和+5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r 的两处,它们间库仑力的大小为F ,两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为( )A. B . C. D .16F 5解析:选D.两球相距r 时,根据库仑定律F =k ,两球接触后,带电荷量均为2Q ,则F′=k ,由以上两式可解得F′=,D 正确.2.如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )A .乒乓球的左侧感应出负电荷B .乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上C .乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D .用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞解析:选D.两极板间电场由正极板指向负极板,镀铝乒乓球内电子向正极板一侧聚集,故乒乓球的右侧感应出负电荷,选项A 错误;乒乓球受到重力、细线拉力和电场力三个力的作用,选项C 错误;乒乓球与任一金属极板接触后会带上与这一金属极板同种性质的电荷,而相互排斥,不会吸在金属极板上,到达另一侧接触另一金属极板时也会发生同样的现象,所以乒乓球会在两极板间来回碰撞,选项B错误、D 正确.3.(20xx·高考江苏卷)一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示.容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是( )A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同解析:选C.由于A点处电场线比B点处电场线疏,因此A点电场强度比B点小,A项错误;沿着电场线的方向电势逐渐降低,因此小球表面的电势比容器内表面的电势高,B项错误;由于处于静电平衡的导体表面是等势面,电场线垂直于等势面,因此B点的电场强度方向与该处内表面垂直,C项正确;将检验电荷从A点沿不同的路径移到B点,由于A、B两点的电势差恒定,因此电场力做功WAB=qUAB相同,D项错误.4.如图所示,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d 间的距离均为R ,在a 点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷.已知b 点处的场强为零,则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )A .kB .k 10q 9R2C .kD .k 9Q+q 9R2解析:选B.由b 点处的合场强为零可得圆盘在b 点处的场强与点电荷q 在b 点处的场强大小相等、方向相反,所以圆盘在b 点处的场强大小为Eb =k ,再根据圆盘场强的对称性和电场强度叠加即可得出d 点处的场强大小为Ed =Eb +k =k ,B 正确.5. 如图所示,xOy 平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷量为q 的点电荷置于z 轴上z =h 处,则在xOy 平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q 和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z 轴上z =处的场强大小为(k 为静电力常量)( )A .kB .k 4q 9h2C .kD .k 40q 9h2解析:选D.点电荷q和感应电荷所形成的电场在z>0的区域可等效成关于O点对称的电偶极子形成的电场.所以z轴上z=处的场强E=k +k=k,选项D正确.6.(20xx·××市高三调研测试)如图所示为点电荷A、B形成的电场.下列说法正确的是( )A.A带正电,B带负电B.A的电荷量大于B的电荷量C.A的左侧某点电场强度可能为零D.A、B连线上从A到B电势降低解析:选C.由电场线的分布图可知,点电荷A、B带异种电荷,因为不知道电场线的方向,也就不知道A、B的电性,选项A错误;由于B附近电场线更密集,所以B的电荷量更大,选项B错误;A、B带异种电荷,且B的电荷量较大,由点电荷场强公式E=k可知,它们在A点左侧某点产生的电场强度可能大小相等、方向相反,合场强为零,选项C 正确;沿电场线方向电势逐渐降低,由于不知道电场线的方向,则电势的高低无法判断,选项D错误.二、多项选择题7.如图所示为在同一电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图象,那么下列叙述正确的是( )A.这个电场是匀强电场B.a、b、c、d四点的场强大小关系是Ed>Ea>Eb>EcC.a、b、c、d四点的场强大小关系是Ea>Ec>Eb>EdD.a、b、d三点的强场方向相同解析:选CD.由场强的定义式E=并结合图象的斜率可知电场强度的大小,则Ea>Ec>Eb>Ed,此电场不是匀强电场,选项A、B错误,选项C正确;图象斜率的正负表示电场强度的方向,a、b、d三点相应图线的斜率为正,三点的场强方向相同,选项D正确.8.(20xx·高考江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示.c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则( )A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低解析:选ACD.由题图看出,a 点处电场线比b 点处电场线密,则a 点的场强大于b 点的场强,故A 正确.电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线方向电势降低,所以b 点的电势比a 点的高,所以B 错误;负电荷在c 点的合场强为零,c 点只有正电荷产生的电场强度,在d 点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以c 点的电场强度比d 点的大,所以C 正确;正电荷到c 点的平均场强大于正电荷到d 点的平均场强,根据U =Ed 可知,正电荷到c 点电势降低的多,所以c 点的电势比d 点的低,所以D 正确.9.如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A ,细线与斜面平行.小球A 的质量为m 、电量为q.小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k ,重力加速度为g ,两带电小球可视为点电荷.小球A 静止在斜面上,则( )A .小球A 与B 之间库仑力的大小为kq2d2B .当= 时,细线上的拉力为0C .当= 时,细线上的拉力为0D .当= 时,斜面对小球A 的支持力为0解析:选AC.根据库仑定律,A、B小球间的库仑力F库=k,选项A正确.小球A受竖直向下的重力mg,水平向左的库仑力F库=,由平衡条件知,当斜面对小球A的支持力FN的大小等于重力与库仑力的合力大小时,细线上的拉力等于零,如图所示,则=tan θ,所以=,选项C正确,选项B错误;斜面对小球A的支持力FN始终不会等于零,选项D错误.10.如图所示PO为光滑绝缘竖直墙壁、OQ为光滑绝缘水平地面,地面上方有一水平向左的匀强电场E,带正电荷的A、B两小球(可视为质点)均紧靠接触面而处于静止状态,这时两球之间的距离为L.若在小球A上加竖直推力F,小球A沿墙壁PO向着O点移动一小段距离后,适当移动B球,小球A与B重新处于静止状态,则与原来比较(两小球所带电荷量保持不变)( )A.A球对竖直墙壁的作用力不变B.两球之间的距离一定增大C.A球对B球作用的静电力增大D.地面对B球的弹力不变解析:选AC.由题意知,A球加上力F移动一段距离后仍处于静止状态,故B球对A球的库仑力沿竖直方向上分力增大,B球应该向左移动,A球对B球的库仑力在水平方向的分力等于匀强电场对B球的静电力,而匀强电场对B球的静电力不变,根据作用力和反作用力的关系,B球对A球的库仑力在水平方向的分力大小也不变,所以A球对竖直墙壁的压力不变,选项A正确;A、B两球的连线与水平方向的夹角θ变大,F库cos θ不变,库仑力F库一定变大,选项C正确;两球之间的距离减小,选项B错误;根据力的相互作用性可知,A球对B球的库仑力在竖直方向上的分力变大,故地面对B球的弹力变大,选项D错误.三、非选择题11.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置电荷量分别为q1、q2、q3的三个点电荷,三者位于一条直线上,已知q1与q2之间的距离为l1,q2与q3之间的距离为l2,三个点电荷都处于静止状态.(1)若q2为正电荷,判断q1和q3的电性;(2)求q1、q2、q3三者电荷量大小之比.解析:(1)q2为正电荷时,假设q1为正电荷,要使q2受力平衡,q3应为正电荷,但此时分析q1的受力情况,q2对q1有向左的斥力,q3对q1也有向左的斥力,q1所受的合力向左,不能平衡,因此,q2为正电荷时,q1只能为负电荷.同理可知,q3为负电荷.(2)三个点电荷所受合力都等于零,根据共点力平衡条件和库仑定律有,对q2:k)=k)对q1:k)=k q1q3(l1+l2)2联立可解得q1∶q2∶q3=∶1∶.答案:(1)负 负 (2)∶1∶⎝ ⎛⎭⎪⎫l1+l2l12 12.(20xx·无锡检测)如图,一半径为r 的圆环上均匀分布着电荷量为+Q 的电荷,在垂直于圆环面且过圆心O 的轴线上有A 、B 、C 三个点,C 和O 、O 和A 间的距离均为d ,AB 间距离为2d.在B 点处有一电荷量为+q 的固定点电荷.已知A 点处的场强为零,k 为静电力常量,求:(1)带电圆环在O 点处的场强大小;(2)C 点处场强.解析:(1)圆环上关于圆心对称的两小段圆弧上的电荷在O 点处产生的场强大小相等、方向相反,其合场强为零,则带电圆环在O 点处的场强为EO =0.(2)A 点处的场强为零,根据电场叠加原理知,带电圆环和B 点处点电荷在A 点处产生的场强大小均为EBA =、两者方向相反根据对称性可知带电圆环在C 点处产生的场强大小为EC1=、方向沿OC 向外B 处点电荷在C 点处产生的场强大小为EC2=、方向沿OC向外,则C点处场强E=EC1+EC2,解得E=、方向沿OC向外.答案:(1)0 (2),方向沿OC向外11 / 11。
【创新方案】2014年高考物理一轮复习专家专题讲座:第六章
静电场
用等效法解决带电体在匀强电场中的圆周运动问题
(1)等效思维方法就是将一个复杂的物理问题,等效为一个熟知的物理模型或问题的方法。
常见的等效法有“分解”“合成”“等效类比”“等效替换”“等效变换”“等效简化”等。
带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型。
对于这类问题,若采用常规方法求解,过程复杂,运算量大。
若采用“等效法”求解,则过程比较简捷。
(2)解题思路:
①求出重力与电场力的合力,将这个合力视为一个“等效重力”。
②将a =
F 合
m
视为“等效重力加速度”。
③将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解。
[典例] 在水平向右的匀强电场中,有一质量为m 、带正电的小球,用长为l 的绝缘细线悬挂于O 点,当小球静止时,细线与竖直方向夹角为θ,如图1所示,现给小球一个垂直于悬线的初速度,小球恰能在竖直平面内做圆周运动,试问:
图1
(1)小球在做圆周运动的过程中,在哪一位置速度最小?速度最小值多大? (2)小球在B 点的初速度多大?
[解析] 如题图所示,小球所受到的重力、电场力均为恒力,二力的合力为F =mg
cos θ。
重力场与电场的叠加场为等效重力场,F
为等效重力,小球在叠加场中的等效重力加速度为g ′=
g
cos θ
,其方向斜向右下,与竖直方向成θ角。
小球在竖直平面内做圆周运动的过程中,只有等效重力做功,动能与等效重力势能可相互转化,其总和不变。
与重力势能类比知,等效重力势能为E p =mg ′h ,其中h 为小球距等效重力势能零势能点的高度。
(1)设小球静止的位置B 为零势能点,由于动能与等效重力势能的总和不变,则小球位
于和B 点对应的同一直径上的A 点时等效重力势能最大,动能最小,速度也最小。
设小球在
A 点的速度为v A ,此时细线的拉力为零,等效重力提供向心力,则:mg ′=m v 2A
l
,得小球的最
小速度为v A =
gl
cos θ。
(2)设小球在B 点的初速度为v B ,由能量守恒得: 12mv 2B =12mv 2A +mg ′·2l ,将v A 的数值代入得:v B = 5gl
cos θ。
[答案] (1)A 点速度最小 v A = gl
cos θ
(2)v B =
5gl
cos θ
[专题小测验]
1.如图2所示,绝缘光滑轨道AB 部分为倾角为30°的斜面,AC 部分为竖直平面上半径为R 的圆轨道,斜面与圆轨道相切。
整个装置处于场强为E 、方向水平向右的匀强电场中。
现有一个质量为m 的小球,带正电荷量为q =3mg
3E ,要使小球能安全通过圆轨道,在O 点的初速度应为多大?
图2
解析:小球先在斜面上运动,受重力、电场力、支持力,然后在圆轨道上运动,受重力、电场力、轨道作用力,如图所示,类比重力场,将电场力与重力的合力视为等效重力mg ′,大小为mg ′=
qE
2
+mg
2
=23mg 3,tan θ=qE mg =33
,
得θ=30°,等效重力的方向与斜面垂直指向右下方,小球在斜面上匀速运动,因要使小球能安全通过圆轨道,在圆轨道的等效“最高点”(D 点)满足等效重力刚好提供向心力,即
有:mg ′=mv 2
D
R
,因θ=30°与斜面的倾角相等,由几何关系可知AD =2R
令小球以最小初速度v 0运动,由动能定理知:-mg ′·2R =12mv 2D -12mv 2
解得v 0=
103gR
3,因此要使小球安全通过圆轨道,初速度应为v ≥ 103gR
3
答案:v ≥
103gR
3
2.(2012·合肥质检)如图3所示,在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O 、半径为r 、内壁光滑,A 、B 两点分别是圆轨道的最低点和最高点。
该区间存在方向水平向右的匀强电场,一质量为m 、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动(电荷量不变),经过C 点时速度最大,O 、C 连线与竖直方向的夹角θ=60°,重力加速度为g 。
图3
(1)求小球所受到的电场力的大小;
(2)求小球在A 点速度v 0多大时,小球经过B 点时对圆轨道的压力最小? 解析:(1)小球在C 点速度最大,则在该点电场力与重力的合力沿半径方向,所以小球受到的电场力大小F =mg tan 60°=3mg
(2)小球要到达B 点,必须到达D 点时速度最小,在D 点速度最小时,小球经B 点时对轨道的压力也最小。
设在D 点时轨道对小球的压力恰为零。
mg
cos 60°=m v 2
r ,得v =2gr
由轨道上A 点运动到D 点的过程得:
mgr (1+cos θ)+Fr sin θ=1
2mv 20-12
mv 2
解得:v 0=22gr
答案:(1)3mg (2)22gr
3.如图4所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,带负电荷的小球从高h 的A 处由静止开始下滑,沿轨道ABC 运动并进入圆环内做圆周运动。
已知小球所受电场力是其重力的3/4,圆环半径为R ,斜面倾角为θ=60°,s BC =2R 。
若使小球在圆环内能做完整的圆周运动,h 至少为多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g )
图4
解析:小球所受的重力和电场力都为恒力,故可将两力等效为一个力F ,如图所示。
可知F =1.25mg ,方向与竖直方向成37°角。
由图可知,小球做
完整的圆周运动的临界点是D 点。
设小球恰好能通过D 点,即达到D 点时圆环对小球的弹力恰好为零。
由圆周运动知识得:
F =m v 2D
R ,即:1.25mg =m v 2
D R
①
由动能定理有:
mg (h -R -R cos 37°)-3
4mg (h cot θ+2R +R sin 37°)=12
mv 2
D
②
联立①②解得h =7.7R 。
答案:7.7R。