• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      例談電場中的五個“容易忽略”

      2011-03-20 03:41:56胡玉濤
      物理通報 2011年10期
      關(guān)鍵詞:正電荷負(fù)電荷電場力

      胡玉濤

      (徐州市第二中學(xué) 江蘇 徐州 221000)

      電場作為高中階段一個比較重要的內(nèi)容,在高考中占有重要的地位,它考查了學(xué)生綜合分析能力、理解能力、空間想象能力和運用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力.而電荷性質(zhì)的不確定、電場方向的不確定、電荷在電場中的往復(fù)運動、電荷受力大小的不確定、電荷進(jìn)入電場時刻的不確定性、電場的周期性變化等等,往往在分析中產(chǎn)生困難.下面通過實例談?wù)勲妶鲋凶钊菀缀雎缘奈鍌€問題.

      1 容易忽略電荷的性質(zhì)

      【例1】圖1中a和b是兩個點電荷,它們的電荷量分別為Q1,Q2,MN是ab連線的中垂線,P是中垂線上的一點.下列哪種情況能使P點場強方向指向M N的左側(cè)

      A.Q1,Q2都是正電荷,且Q1<Q2

      B.Q1是正電荷,Q2是負(fù)電荷,且Q1>|Q2|

      C.Q1是負(fù)電荷,Q2是正電荷,且|Q1|<Q2

      D.Q1,Q2都是負(fù)電荷,且|Q1|>|Q2|

      圖1

      解析:場源電荷的性質(zhì)可能是正電荷,也可能是負(fù)電荷,因此本題需要進(jìn)行不同電性情況下的討論.當(dāng)Q1和Q2都是正電荷,且Q1<Q2時,場源電荷a,b在P點產(chǎn)生的場強如圖2所示,因此A正確;當(dāng)Q1是正電荷,Q2是負(fù)電荷時,無論電荷量如何,P點的場強方向均指向M N的右側(cè);當(dāng)Q1是負(fù)電荷,Q2是正電荷時,無論電量如何,P點的場強方向均指向MN的左側(cè);當(dāng)Q1和Q2都是負(fù)電荷,且|Q1|>|Q2|,場源電荷a,b在P點產(chǎn)生的場強如圖3所示,因此D正確.

      圖2

      圖3

      點評:無論是在電場中運動的電荷,還是產(chǎn)生電場的場源電荷,均可能是正電荷,也可能是負(fù)電荷.而正負(fù)電荷的性質(zhì)不同會帶來受力方向、電場方向的不同.在電荷性質(zhì)不確定時,一定要注意不同帶電情況下的討論.

      2 容易忽略電場的方向

      【例2】如圖4所示,虛線框內(nèi)存在著勻強電場(方向未知),有一正電荷(重力不計)從bc邊上的M點以速度v0射進(jìn)電場內(nèi),最后從cd邊上的Q點射出電場,下列說法正確的是

      A.電場力一定對電荷做了正功

      B.電場方向可能垂直ab邊向右

      C.電荷運動的軌跡可能是一段圓弧

      D.電荷的運動一定是勻變速運動

      解析:雖然帶電粒子的電性已經(jīng)確定,但是電場的方向不確定.根據(jù)題意知,帶電粒子從Q點射出電場,則說明帶正電的粒子在電場中運動時獲得了水平向右的速度.因此該勻強電場只要具有水平向右的場強分量即可.場強方向可能與初速度方向成銳角也可能成鈍角,也可能為直角.當(dāng)場強方向水平向右時,帶電粒子在電場中做類平拋運動.因此電場力可能做正功,也可能做負(fù)功.若場源電荷是點電荷,則電荷運動的軌跡可能是一段圓弧,此時電場力不做功.因此此題正確答案為B,D.

      圖4

      點評:由于勻強電場的方向不確定,不能想當(dāng)然地認(rèn)為場強方向一定水平向右,而忽略了其他方向,從而認(rèn)為電場力對帶電粒子一定做正功.因此不僅要把握典型運動,還要展開思維,不要忽略其他情況的討論.

      3 容易忽略電荷進(jìn)入電場時刻的不確定性

      【例3】如圖5(a),平行金屬板A和B間的距離為d,現(xiàn)在A和B板上加上如圖5(b)所示的方波形電壓,t=0時A板比B板的電勢高,電壓的正向值為U0,反向值也為U0.現(xiàn)有由質(zhì)量為m的帶正電且電荷量為q的粒子組成的粒子束,從AB的中點O以平行于金屬板方向O O′的速度v射入,所有粒子在AB間的飛行時間均為T,不計重力影響.求:

      (1)粒子飛出電場時的速度;

      (2)粒子飛出電場時位置離O′點的距離范圍.

      圖5

      解析:(1)飛出電場時粒子的速度都是相同的,在沿電場線方向速度大小為

      所以粒子飛出電場時速度大小為

      設(shè)速度方向與v0的夾角為θ,則

      (2)當(dāng)粒子由t=n T時刻進(jìn)入電場,向下側(cè)移最大,則

      點評:在交變電場中,由于電場的方向隨時間做周期性改變,當(dāng)電荷進(jìn)入電場時,進(jìn)入的時間不同會使得電荷在電場中的受力和運動狀態(tài)發(fā)生變化.因此要結(jié)合電場的變化情況,分析不同臨界點下電荷的運動,不能抓其一而忽略其他.

      4 容易忽略電荷運動的往復(fù)性

      圖6

      【例4】如圖6所示,有一勻強電場平行于固定在水平地面上的絕緣平板.絕緣平板上有一帶負(fù)電的物體以10 m/s的初速度平行于電場方向運動,物體沿電場方向運動的最遠(yuǎn)距離為4 m,如果物體在運動過程中所受電場力大于物體受到的最大靜摩擦力,且物體與絕緣平板間的動摩擦因數(shù)為0.5,則物體在離出發(fā)點多遠(yuǎn)處動能與電勢能相等?(規(guī)定帶電體在出發(fā)點時的電勢能為零,重力加速度g取10 m/s2)

      解析:設(shè)物體的帶電量為q,運動的最大位移為sm,由動能定理得

      設(shè)物體離帶電體距離為s處動能和電勢能相等,即

      由動能定理得

      代入數(shù)據(jù)解得

      當(dāng)帶電體的速度減為零時,由于電場力大于最大靜摩擦力,所以帶電體可以返回.

      設(shè)返回過程中,距離出發(fā)點距離s′動能和電勢能再次相等,即

      由動能定理得

      解得

      點評:判斷帶電體在電場中的運動過程時,需要考慮電荷運動的往復(fù)性,特別是電荷在減速運動過程中,當(dāng)速度減為零后能否反向運動的判斷.考慮要周全,在此類問題中經(jīng)常容易忽略返回過程的討論.

      5 容易忽略受力大小的不確定性

      【例5】兩平行金屬板A和B水平放置,一個質(zhì)量m=5×10-6kg的帶電微粒以v0=2 m/s的水平初速度從兩板正中央位置射入電場,如圖7所示,A,B兩板間的距離d=4 cm,板長L=10 cm.當(dāng)A,B間的電壓UAB=1 000 V時,微粒恰好不偏轉(zhuǎn),沿圖中直線射出電場.令B板接地,欲使該微粒射出偏轉(zhuǎn)電場,求A板所加電勢的范圍.

      解析:當(dāng)A,B間的電壓UAB=1 000 V時,由于帶電微粒在電場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn),所以電場力與重力方向相反,又因為場強方向豎直向下,由此可以判斷微粒帶負(fù)電.

      圖7

      當(dāng)電場力大于重力時,微粒向上偏轉(zhuǎn),設(shè)微粒從金屬板邊緣射出電場時兩板電壓為U1,則有

      由(1)、(2)、(3)式可以解得

      因為B板接地,所以

      當(dāng)電場力小于重力時,微粒向下偏轉(zhuǎn),設(shè)微粒從金屬板邊緣射出電場時兩板電壓為U2,則有

      由(4)、(5)、(6)式可以解得

      因為B板接地,所以

      綜上可得,欲使該微粒射出偏轉(zhuǎn)電場,A板所加電勢的范圍是

      點評:對于基本粒子如電子、質(zhì)子等,如果題目不做特殊說明,一般不考慮重力的影響;而對于帶電液滴、帶電小球、帶電灰塵顆粒等,如果題目不做特殊說明,必須考慮其重力的影響.從本題可以看出帶電粒子所受電場力與重力大小關(guān)系不同時,其偏轉(zhuǎn)的方向也不同,考慮必須全面.

      猜你喜歡
      正電荷負(fù)電荷電場力
      脾氣很臭的云—雷暴云
      脾氣很臭的云
      雷暴電荷分布對正極性云閃放電特征影響的數(shù)值模擬
      分開的鋁箔片
      “求解電場力做功”全攻略
      例析計算電場力做工的方法
      靜電場和恒定電流測試題
      靜電場基本知識匯總
      例析帶電粒子在電場中的運動
      電勢能變化時靜電力一定做功嗎
      南郑县| 当雄县| 盐池县| 兴仁县| 张家界市| 武强县| 安达市| 菏泽市| 高雄市| 林周县| 自贡市| 龙川县| 延吉市| 满洲里市| 沙坪坝区| 普格县| 台南县| 全州县| 桃园县| 博兴县| 大港区| 龙胜| 宁津县| 霍州市| 顺义区| 彭州市| 和龙市| 延津县| 沅陵县| 扎兰屯市| 阜新市| 西林县| 长沙县| 永和县| 金昌市| 温州市| 友谊县| 梓潼县| 富锦市| 江孜县| 仁布县|