1.处理直线运动的等效方法
均匀电场中的带电体,除了静电力外,通常还会受到重力等其他外力的作用。 对于这类问题物理中的重力要画垂直符号吗,我们可以把重力与清河电力的合力看成一个“等效重力”,或者把重力场和电场叠加成一个“等效重力场”,这样可以更简单地解决这个问题。
例子:如图所示,
在距离斜面底端B为L的C点垂直固定一根直杆,杆的高度也为L。杆的下端A与斜面底端B之间为a光滑且绝缘的轻质细绳,刚好靠在一起。 一个电荷为q、质量为m的圆环(可以看作质点)从绳索中穿过,整个系统处于水平状态。 在右侧均匀电场中,已知弦与垂直方向的倾角θ=30°(取g=10m/s²)。 如果圆环在 A 点从静止位置滑落,并且弦没有变形,则计算圆环在弦上滑动的时间。
2. 处理类似平抛问题的等效方法
当电场中带电粒子的合力即“等效重力”垂直于初速度时,带电粒子的运动可视为类似于平抛运动。
例子:如图所示,
将两块长度为L的平行金属板M、N斜放,板与水平方向的倾角为θ=37°。 一个质量为m、电荷为q的带正电的小球(可以看作质点)从y轴上的A点以初速度v₀水平向右抛出,带电小球刚好能穿过立式M板的中心孔。 B 在两块木板之间走动。 重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。 (1) 求带电球从y轴上的抛点A抛出时的初速度v₀;
(2) 如图所示平行金属板M、N之间存在均匀电场,
而电场硬度为E=4mg/5q。 为保证小球不击中第N块板,求两块平行板M、N的垂直距离d的最小值。
3.处理圆周运动的等效方法
应用“等效重力”和“等效重力加速度”求解。 具体解题步骤:
1、求出重力与电场力的合力F,将该合力视为“等效重力”mg';
2. 将g'视为“等效重力加速度”;
3、将物体在引力场中做圆周运动的规律应用到等效引力场中进行分析求解。
4.化学最高点。 重力和电场力的合力位于沿弧径向外,即化学最高点(图中C点)。
A。 在逻辑的最高点,带电粒子的速度最大。
b. 在逻辑最高点,轨道上带电粒子的压力最大,可根据向心力公式求得。
5. 逻辑最低点。 重力与电场力的合力沿弧径向内移动,即化学最低点(图中D点)。 当带电粒子运动到最低点时,“等效重力”提供向心力,临界速度v Lin=g'R。
例子:如图所示物理中的重力要画垂直符号吗,
绝缘光面轨道AB部分为夹角为30°的斜面,AC部分为垂直面上直径为R的圆形轨道,斜面与圆形轨道相切。 整个装置处于均匀电场中,电场强度为E,方向水平向右。 有一个带正电的球,质量为m,所带电荷为q=√3mg/3E。 为使小球安全通过圆形轨道,0点初速度应满足什么条件?