专题41 等效法-2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练

2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练 专题41 等效法 特训目标 特训内容 目标1 等效电场（1T—3T） 目标2 等效最高点和最低点（4T—6T） 目标3 等效电源（7T—9T） 目标4 等效电阻（10T—12T） 目标5 等效摆长和加速度（13T—15T） 【特训典例】 1、 等效电场 1．已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，如图所示MN为无限大的不带电的金属平板，且与大地连接。现将一个带电量为+Q的点电荷置于板的右侧，图中A、B、C、D是以点电荷+Q为中心的正方形的四个顶点，已知正方形ABCD所在平面与金属板MN垂直，取大地电势为零。则下列说法正确的是（　　） A．B点电势与C点电势相等 B．A点的电场强度小于D点的电场强度 C．A、B两点间的电势差大于D、C两点间的电势差 D．将一带正电的试探电荷从A点沿AB边移动到B点的过程中，电场力先做负功，后做正功 2．y轴上放置着一块不带电的无限大接地金属板，现在x轴上的（L，0）点放一电量为q的正点电荷，它们之间的电场线分布如图甲所示．两个相距为2L的电量均为q的等量异种点电荷之间的电场线分布如图乙所示．某同学经过探究之后发现图甲所示的电场线分布与图乙中虚线（两点电荷连线的中垂线）右侧的电场线分布相同，则P（2L，0）点的电场强度的大小是 A．. B． C． D． 3．如图所示，MN为足够大的不带电薄金属板，在金属板的右侧，距离为d的位置O1点放一个电荷量为q（q>0）的点电荷，点电荷q和金属板共同产生的电场分布，可等效为：在金属板的左侧，距离为d的O2位置放上一个电荷量为-q的点电荷（O2未画出来），且O1O2的连线与MN垂直，点电荷O1与点电荷O2共同在周围产生的电场分布，此等效方法为镜像法。P、Q是金属板上两点，PQ垂直于O1Q，且PQ=O1Q=d，P、Q两点的电势为别为、，则下列说法中正确的是（　　） A．= B．P点的电场方向是Q指向P，且大小为 C．Q点的电场方向是沿Q点和点电荷O1的连线向左，且大小为 D．若O1、Q间的电势差为U，一电子从O1点移动到Q点，电子克服电场力做功为eU 2、 等效最高点和最低点 4．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（  ） A．匀强电场的电场强度 B．小球动能的最小值为 C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小，再增大 5．如图所示，在竖直平面内有一匀强电场，其方向与水平方向成斜向上，在电场中有一质量为m，带电荷量为q的带电小球，用长为L不可伸长的绝缘细线挂于O点，当小球静止时，细线恰好水平，位置如图中M点。现用外力将小球拉到最低点P，然后无初速释放，重力加速度为g，则以下判断正确的是（　　） A．小球能上升的最大高度在O点正上方L高度处 B．小球从P到M过程中，电场力对它做功为 C．小球从P运动到M时，绝缘细线对小球的拉力为 D．小球从P到M过程中，小球的机械能增加了 6．如图所示，在倾角为的足够大的固定斜面上，一长度为L的轻杆一端可绕斜面上的O点自由转动，另一端连着一质量为m的小球（视为质点）。现使小球从最低点A以速率v开始在斜面上做圆周运动，通过最高点B。重力加速度大小为g，轻杆与斜面平行，不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　） A．小球通过A点时所受轻杆的作用力大小为 B．小球通过B点时的最小速度为 C．小球通过A点时斜面对小球的支持力与小球的速度无关 D．若小球以的速率通过B点时突然脱落而离开轻杆，则小球到达与A点等高处时与A点间的距离为2L 3、 等效电源 7．电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r。对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值。现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示。设新的等效电源的电动势为E′，内电阻为r′。试根据以上信息，判断下列说法中正确的是（　　） A．甲图中的， B．甲图中的， C．乙图中的， D．乙图中的， 8．“等效”是简化电路的一种常用方法．下面四个方框中的电路都可视为一个新的等效电源：甲中是一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R0的定值电阻串联；乙中是一个电动势为E、内电阻为r的电源和一