高三物理帶電物體在電場中的運動(已修改)
2024-11-28 17:02 本頁面
【正文】 帶 電 物 體 在 電 場 中 的 運 動 （ 2）功和能的關(guān)系 —— 動能定理 根據(jù)電場力對帶電物體所做的功，引起帶電物體的能量發(fā)生變化，利用動能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電物體的速度變化，經(jīng)歷的位移等．這條線索同樣也適用于不均勻的電場． 一、研究帶電物體在電場中運動的兩條途徑 帶電物體在電場中的運動，是一個綜合力和能量的力學問題，研究的方法與質(zhì)點動力學相同（僅僅增加了電場力），它同樣遵循運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能原理等力學規(guī)律．研究時，主要可以按以下兩條途徑分析： （ 1）力和運動的關(guān)系 —— 牛頓第二定律 根據(jù)帶電物體受到的電場力和其它力 ，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運動學公式確定帶電物體的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運動的情況． （ 2）整體法 (全過程法 ) 電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用． 電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)．它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運動的全過程中功能關(guān)系出發(fā)（尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題）往往能迅速找到解題切入點或簡化計算． 二、研究帶電物體在電場中運動的兩類重要方法 （ 1）類比與等效 電場力和重力都是恒力 ,在電場力作用下的運動可與重力作用下的運動類比．例如 ,垂直射入平行板電場中的帶電物體的運動可類比于平拋 ,帶電單擺在豎直方向勻強電場中的運動可等效于重力場強度 g值的變化等． ， 在絕緣水平面上固定兩個等量同種電荷 A、 B， 在 AB連線上的 P點由靜止釋放一帶電滑塊 ，則滑塊會由靜止開始一直向右運動到 AB連線上的另一點 M而停下 。 則以下判斷正確的是 ( ) A． 滑塊一定帶的是與 A、 B異種的電荷 B． 滑塊的電勢能一定是先減小后增大 C． 滑塊的動能與電勢能之和一定減小 D． AP間距一定小于 BM間距 P B A C D 2． 如圖甲所示 ， 水平面絕緣且光滑 ， 彈簧左端固定 ， 右端連一輕質(zhì)絕緣擋板 ， 空間存在著水平方向的勻強電場 ， 一帶電小球在電場力和擋板壓力作用下靜止 。 若突然將電場反向 ， 則小球加速度的大小隨位移 x變化的關(guān)系圖像可能是圖乙中的 ( ) A B C D O O O O a a a a x x x x E A3．如右圖所示，三個質(zhì)量相同，帶電荷量分別為+q、－ q和 0的小液滴 a、 b、 c，從豎直放置的兩板中間上方由靜止釋放，最后從兩板間穿過，軌跡如圖所示，則在穿過極板的過程中 （ ） A．電場力對液滴 a、 b做的功相同 B．三者動能的增量相同 C．液滴 a電勢能的增加量等于 液滴 b電勢能的減少量 D．重力對三者做的功相同 O c a b A D 點撥： 電場力對 a、 b均做正功，電勢能均減少。 ， 在光滑絕緣水平面上的 M、 N兩點各放有一個電荷量分別為 +q和 +2q的完全相同的金屬球 A、 B。 在某時刻 ， 使 A、 B以相等的初動能 E開始沿同一直線相向運動 （ 這時它們的動量大小均為 P） ， 若它們在碰撞過程中無機械能損失 ， 碰后又各自返回 。 它們返回 M、 N兩點時的動能分別為 E1和 E2， 動量大小分別為 P1和 P2， 則下列結(jié)論正確的是： ( ) A． E1＝ E2E， P1＝ P2P B． E1＝ E2＝ E， P1＝ P2＝ P C． 碰撞一定發(fā)生在 M、 N連線中點的左側(cè) D． 兩球不可能同時返回到 M、 N兩點 +q +2q M N A B A解見下頁 解： +q +2q M N A B 兩球碰前的庫侖力為 , 兩球碰后的庫侖力為 它們返回 M、 N兩點過程中電場力做功大于碰前電 場力做的功 ， 動能增大 ， 動量也增大 , B錯 A正確 。 由于兩球在同一時刻的加速度相同，碰撞一定發(fā)生在 M、 N連線的中點，碰后同時返回到 M、 N兩點，C、 D錯。 ， 在場強大小為 E的勻強電場中 ， 一根不可伸長的絕緣細線一端拴一個質(zhì)量為 m電荷量為 q的帶負電小球 ， 另一端固定在 O點 。 把小球拉到使細線水平的位置 A， 然后將小球由靜止釋放 ， 小球沿弧線運動到細線與水平成 θ=60176。 的位置 B時速度為零 。 以下說法正確的是 ( ) A． 小球重力與電場力的關(guān)系是 B． 小球重力與電場力的關(guān)系是 C． 球在 B點時 ， 細線拉力為 D． 球在 B點時 ， 細線拉力為 T=2Eq O A B E θ –q m B C 解見下頁 解： O A B E θ –q m 從 A到 B由動能定理得 m
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