(word完整版)高中物理典型问题12等效重力场.doc

等效重力场问题

一、在重力场中竖直平面问题

绳拉物体在竖直平面内做圆周运动规律

最高点最低点（平衡位置）

临界最高点：重力提供向心力，速度最小速度最大、拉力最大

二、在力场、电场等叠加而成的复合场问题

等效重力场：力场、电场等叠加而成的复合场。

重等效重力：重力、电场力的合力

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根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理

例 1．光滑绝缘的圆形轨道竖直放置，半径为R，在其最低点 A 处放一质量为m 的带电小球，整个空

间存在匀强电场，使小球受到电场力的大小为3

mg ，方向水平向右，现给小球一个水平向右的初速度v0，3

使小球沿轨道向上运动，若小球刚好能做完整的圆周运动，求v0及运动过程中的最大拉力

例 2．如图所示， ABCD 为表示竖立放在场强为E=10 4V/m 的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD 部分是半径为R 的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切 A 为水平轨道的一点，而且

AB R 0.2m.把一质量m=100g、带电 q=10－4C 的小球，放在水平轨道的 A 点上面由静止开始被释放后，

在轨道的内侧运动。（ g=10m/s2）求：

（1）它到达 C 点时的速度是多大？

（2）它到达 C 点时对轨道压力是多大？

（3）小球所能获得的最大动能是多少？

例 3. 在水平方向的匀强电场中，用长为 3 L的轻质绝缘细线悬挂一质量为m的带电小球，小球静止在 A 处，悬线与竖直方向成300角，现将小球拉至 B 点，使悬线水平，并由静止释放，求小球运动到最低

点 D 时的速度大小

例 4. 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 0.40m 的绝缘细绳把质量为m 0.10kg 、带有正电荷的金属小球悬挂在O 点，小球静止在 B 点时细绳与竖直方向的夹角为

37 。现将小球拉至位置 A 使细线水平后由静止释放，求：

⑴小球通过最低点 C 时的速度的大小；

⑵小球通在摆动过程中细线对小球的最大拉力

O A

θ

L

E

+

B

C