题型1 技巧9 等效替代法-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

技巧9　等效替代法 等效替代法是把陌生、复杂的物理现象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的物理现象、物理过程来研究，从而认识研究对象本质和规律的一种思想方法。等效替代法广泛应用于物理问题的研究中，如力的合成和分解、运动的合成与分解、等效场、等效电源等。 【案例1】 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电场强度处处为零，则在z轴上z＝处的电场强度大小为(k为静电力常量)(　　) A．k　　　　　　　　 B．k C．k D．k [解析]　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点对称的等量异种电荷形成的电场，所以z轴上z＝处的电场强度E＝k＋k＝k，D正确。 [答案]　D 【案例2】 (多选)如图所示，在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为＋q的小球(可视为点电荷)。将小球拉至与O点等高的A点，保持细线绷紧并由静止释放，小球运动到与竖直方向夹角θ＝30°的P点时速度变为0。已知电场范围足够大，重力加速度为g，空气阻力可忽略。以下说法正确的是(　　) A．电场强度的大小为 B．小球刚释放时的加速度为g C．小球通过P时细绳的拉力为mg D．小球运动过程中最大速度大小为 [解析]　由题知，小球由静止释放，运动到与竖直方向夹角θ＝30°的P点时速度变为0，根据动能定理有mgL cos 30°－qEL(1＋sin 30°)＝0，解得E＝，A错误；小球刚释放时向心加速度为0，只有重力提供加速度，B正确；小球在P点的受力情况与在A点的受力情况类似，在A点沿绳方向的加速度为0，所以T＝qE＝mg，C正确；将电场力与重力合成为一个等效“重力”， 其等效“重力”的最低点即为速度最大的点C，从A运动到C的过程中，根据动能定理有mgL sin 60°－qEL(1－cos 60°)＝mv，解得vmax＝，D正确。 [答案]　BCD 学科网（北京）股份有限公司 $