新課標(biāo)人教版3-1選修三19《帶電粒子在電場中的運動》5-文庫吧
2024-11-19 07:00 本頁面
【正文】 動的平衡位置，豎直位置為最大位移處，由對稱性即 可得出結(jié)論：當(dāng)懸線與豎直線的夾角 ?? 2? 。 繩系小球在勻強電場和重力場的復(fù)合場中做圓周運動的條件與在重力場中類似，只不過運動時其等效“最低”點是Ｂ，其等效“最高”點是與等效“最低”點Ｂ以Ｏ點為對稱的Ｄ點，其等效重力加速度（復(fù)合場場強）為 g/，所以小球要求能夠在豎直面內(nèi)做圓周運動，在等效“最高”點Ｄ的最小速度 lgD /?? 由動能定理得： 22/ 21212 BD mmlmg ?? ??? 解得： ?? c os55 / gllgB ?? 給 小 球 施 加 的 沖 量 至 少 應(yīng) 為 ?? c os5 glmmI B ?? 本題在求解過程中利用了類比與等效的方法，并與單擺、豎直面內(nèi)圓周運動的“最高”點和 “最低”點類比，簡化了解題過 程，思路清晰，解法靈活。 二、獨立作用原理 當(dāng)一個帶電體同時受到幾個恒力的作用做曲線運動時，從力的獨立作用原理出發(fā)，根據(jù)在不同方向上的受力和運動的特點，應(yīng)用物理定理或定律的分量形式解題。 例二、如圖所示，在水平方向的勻強電場中，有一帶電體 P 自Ｏ點豎直向上射出，它的初動能為４Ｊ，當(dāng)它上升到 最高點Ｍ時，它的動能為５Ｊ，則物體折回通過與Ｏ在同一水平線上的/O 點時，其動能為多大？ 解析：這個題目可以根據(jù)力的獨立作用原理和運動的獨立性來處理。此帶電體 P在電場力和重力的共同作用下，根據(jù)運動的獨立性帶電體 P 在豎直方向上做豎直上拋運動，在水平方向上做初速為零的勻加速直線運動。設(shè)帶電體 P 在Ｏ點的動能為Ｅ １ ，到達Ｍ點的動能為Ｅ ２ ，到達Ｏ ／ 點的動能為Ｅ３ 。由于在豎直面內(nèi)做豎直上拋運動，所以Ｏ到Ｍ的時間與Ｍ到Ｏ ／ 的時間相等即/MOOM tt ?。 由于水平方向上做初速為零的勻加速 直線運動，所以在相鄰的相等時間內(nèi)水平方向的位移之比為１∶ 3 即 31/ ∶∶ ?MOOM xx 另外，豎直方向只有重力做功，所以帶電體 P在Ｏ點時的豎直方向的速度大小與在Ｏ ／ 時相等，從Ｏ點到Ｏ ／ 點重力沒有做功，帶電體 P在最高點Ｍ點的動能為５Ｊ，此時速度方向水平，即從Ｏ點到Ｍ點電場力做功５Ｊ，水平方向電場力恒定，由此可知電場力做功與位移成正比，所以可以得到從Ｍ點到Ｏ ／ 點電場力做功為１５Ｊ，故從Ｏ點到Ｏ ／ 點電場力總共做功為２０Ｊ，這樣便可以計算出到達Ｏ ／ 點時，帶電 體Ｐ的總動能為２４Ｊ。 帶電微粒同時受重力和電場力（恒力）作用時，是把重力與電場力合成一個恒力總起來考慮還是分別考慮重力和電場力的作用，需要具體問題具體分析，靈活運用。 三、全過程法 帶電粒子在恒定的電場力、重力及其它力的共同作用下運動最終達到平衡或靜止?fàn)顟B(tài)，由于恒定的電場力和重力做功與路徑無關(guān)，所以可以將整個過程一起來考慮，并 作為研究對象，只考慮初狀態(tài)和末狀態(tài)，就可以不必考慮其中間
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