高三物理帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(參考版)
2024-11-16 17:02本頁(yè)面
【正文】 則： 題目 解 (1) 第 3頁(yè) 第 4頁(yè) 第 5頁(yè) 解 (2) 因小物塊向左加速運(yùn)動(dòng) 2m后才沖出電場(chǎng) ， 故小物塊向左運(yùn)動(dòng)的總位移 s7為 由此可知小物塊相對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的位移為 即小車長(zhǎng)度至少為 3m 題目 解 (1) 第 3頁(yè) 第 4頁(yè) 第 5頁(yè) 第 7頁(yè) 解 (2) 。 則： 對(duì)小物塊 ∵ 題目 解 (1) 第 3頁(yè) 第 4頁(yè) 對(duì)小物塊 對(duì)小車 當(dāng)小物塊沖出電場(chǎng)后 ， 若不從小車上滑落 ， 兩者最終會(huì)達(dá)至共同速度 ， 設(shè)此速度為 v5。設(shè)小車與小物塊的加速度分別為 a a2, 由牛頓定律得： 對(duì)小物塊 f qE1 對(duì)于小車 f 設(shè)經(jīng) t1秒兩者速度相同，則由 得 對(duì)小物塊有： 對(duì)小車有： 由以上二式得： 解得 t1 =，共同速度為 1m/s 當(dāng)兩者達(dá)到共同速度后 ， 受力情況發(fā)生了變化 ， 其水平方向的受力如圖所示： f qE1 f 若設(shè)兩物體只受電場(chǎng)力作用下一起 做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)其加速度為 a3， 則由牛頓第二定律得： 題目 設(shè)兩者間摩擦力達(dá)最大靜摩擦 ， 設(shè)小車及小物塊做減速運(yùn)動(dòng)的加速度分別為 、 ， 則： 由于 , 故兩者不會(huì)相對(duì)滑動(dòng)，而是以a共 =2m/s2的共同加速度做減速運(yùn)動(dòng)，直至共同速度減為零。 試解答下列問(wèn)題： （ 1） 小物塊最遠(yuǎn)能向右走多遠(yuǎn) ？ （ 2） 小車 、 小物塊的最終速度 分別是多少 ？ （ 3） 車的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件 ？ v0 m1 m2 A E P Q 解： 本題是考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律 、 電場(chǎng)力 、 勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 、 動(dòng)量守恒定律知識(shí) ， 考查考生對(duì)物理過(guò)程的綜合分析能力 、 應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力 。當(dāng)小車速度減為零時(shí) ， 電場(chǎng)強(qiáng)度突然增強(qiáng)至E2=2 104 V/m， 而后保持此值不變 。 質(zhì)量 m2=、 帶電量 q=6 105 C的帶正電小物塊 （ 可視為質(zhì)點(diǎn) ） 置于 A點(diǎn) ， 其與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=（ 且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等 ） 。由動(dòng)能定理有 題目 求得： (3)設(shè)球 B從靜止到剛進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間為 t1，則： 解得： 球 B進(jìn)入電場(chǎng)后，帶電系統(tǒng)的加速度為 a2， 由牛頓第二定律： 顯然，帶電系統(tǒng)做勻減速運(yùn)動(dòng)。 (3)帶電系統(tǒng)從開始運(yùn)動(dòng)到速度第 一次為零所需的時(shí)間 固定底盤 A B E +2q 3q ? 設(shè)球 B剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度為 v1，由動(dòng)能定理有： 解： 求得： 固定底盤 A B E +2q 3q (2)設(shè)帶電系統(tǒng)的速度為 0時(shí)，假設(shè) A球仍在電場(chǎng)中，并設(shè) B球在電場(chǎng)中的位移為 x，由動(dòng)能定理有 求得 求得： 所以帶電系統(tǒng)速度第一次為零時(shí)，球 A、 B應(yīng)分別在右極板兩側(cè)。若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，不計(jì)輕桿的質(zhì)量，在兩板間加上與槽平行向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) E后（設(shè)槽和輕桿由特殊絕緣材料制成，不影響電場(chǎng)的分布） ,求： ?球 B剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度大小。槽內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)量均為 m的小球 A和 B，球 A帶電量為 +2q，球 B帶電量為－ 3q，兩球由長(zhǎng)為 2L的輕桿相連，組成一帶電系統(tǒng)。 解：（ 1） 在 E2電場(chǎng)中，設(shè)帶電微粒向上的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律 q E2mg=ma1 解得： a1=10m/s2 設(shè) h，則 解得： h= （ 2）在 t=，電勢(shì)能減少 解得： ΔE= 102 J （ 3）在 t= v1=a1t=把電場(chǎng) E2改為水平向右后，設(shè)帶電微粒在豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng)的速度為 vy, 水平方向作勻加速運(yùn)動(dòng)的速度為 vx，帶電微粒的動(dòng)能達(dá)到最小時(shí)所用時(shí)間為 t1，則 vy=v1gt1 vx=a2t1 解得： vy=, vx=20t1 帶點(diǎn)微粒的動(dòng)能 當(dāng) 時(shí)， Ek有最小值 解得： Ek= 104J 說(shuō)明：用當(dāng)電場(chǎng)力與重力的合力與速度方向垂直時(shí)，速度有最小值，計(jì)算也可以。 取 g=10m/s2。 求： （ 1） 第一次拋出后小球 所受電場(chǎng)力和重力之比 （ 2） 小球兩次到達(dá) C點(diǎn) 時(shí)速度之比 P A B C v 解 :（ 1） 設(shè) AC=h、 電場(chǎng)力為 FQ， 根據(jù)牛頓第二定律得 : FQ+mg=ma ………… ① 第一次拋出時(shí)， ………… ② 第二次拋出時(shí)， ………… ③ 由②、③兩式得 a=4g ……………… ④ 所以， FQ： G=3:1 … ………… ……… ⑤ （ 2） 第一次拋出打在 C點(diǎn)的豎直分速度 ………… ⑥ 第二次拋出打在 C點(diǎn)的豎直分速度 ………… ⑦ 第一次拋出打在 C點(diǎn)的速度 ………… ⑧
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1