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微專題09用動力學(xué)、能量和動量的看法分析帶電體在電場中的運動力學(xué)中的v-t圖象在電場中的應(yīng)用由的帶電粒子運動的v-t圖象分析電場性質(zhì),此類題常用方法:(1)由v-t圖象的斜率變化分析帶電粒子的加速度a的大小變化;(2)依據(jù)牛頓第二定律=FEq=,判斷場強E的大小變化;mm(3)依據(jù)圖象分析帶電粒子做加速運動還是減速運動||,從而分析場強的方向;(4)由場強的大小和方向分析電場的其余性質(zhì)||,如電場線、等勢面、電勢、電勢能的變化等.(2021)(多項選擇)如圖甲所示||,在x軸上有兩個固定的點電荷1、Q,此中Q1帶正電處于原點O.現(xiàn)有一個正點電荷q以必定的初速度沿x軸正方向運動(只受電場力作用,其v-t圖象如圖乙所示||,q經(jīng)過b兩點時速度分別為va、v.那么以下判斷正確的是( )甲乙A.Q2帶負電且電荷量小于Q1B.b點的場強比a點的場強盛C.a(chǎn)點的電勢比b點的電勢高D.q在a點的電勢能小于在b點的電勢能分析:選AD依據(jù)v-t圖象的斜率表示加速度||,可知正點電荷q在b點的加速度為零,電荷在b點左邊做減速運動||,在b點右邊做加速運動||,那么在b點遇到兩點電荷的電場Q力均衡||,可知Q2帶負電||,依據(jù)點電荷場強公式E=k2得知Q2帶電荷量小于Q1,故A正r確;正點電荷q在b點的加速度為零||,受力為零,故b的場強為零||,而a點的場強不為零,因此b點的場強比a點的場強小,故B錯誤;該點電荷從a點到b點,做減速運動,電場力做負功||,電勢能增大||,又因為該電荷為正電荷||,因此電勢高升,那么b點電勢比a點電勢高||,故C錯誤;由C分析得,點電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能||,故D正確.場強E(電勢)與位移x的圖象應(yīng)用在勻強電場中||,靜電力做的功可由=qEx求得.在非勻強電場中,依據(jù)微元思想有第1頁共4頁=x||,同時W也可由=qqEx=||,即E,此式可理解為在E-x圖象中圖線與x軸所圍面積等于相距為x的兩點間的電勢差.在-x圖象中||,圖象上各點處切線斜率的大小表示該點電場強度沿x軸方向重量的大?。?2021)(多項選擇)真空中相距為的兩個點電荷M、,分別固定于x軸上x=0和2=的兩點上||x變化關(guān)系以以下圖||判斷中正確的選項是( )A.點電荷M、N必定為異種電荷B.點電荷M、N必定為同種電荷C.點電荷M、N所帶電荷量的絕對值之比為4∶1D.=2a處的電勢必定為零分析:選BC由它們連線上各點場強隨x變化關(guān)系可知||,點電荷M、N必定為同種正電荷||,選項A錯誤,B正確.由點電荷電場強度公式和電場疊加原理可得點電荷M、N所帶電荷量的絕對值之比為4∶1||,選項C正確.因為電勢是相對量,=2a處的電勢隨零電勢點的確定變化,選項D錯誤.電勢能Ep與位移x關(guān)系的綜合應(yīng)用此類問題借助v-x或E-x關(guān)系圖象||,在給出電勢能Ep或速度v在x軸上分布狀況的基礎(chǔ)長進行設(shè)計.解決這種問題的方法主要有兩種:一是將圖象復(fù)原為熟習(xí)的情境模型;二是直接從v-x和Ep-x圖象的面積、斜率的意義下手.對于靜電力做功||,從力的角度看有=F,從能的角度看有=-ΔEp||,比較兩式有Fx=-ΔE||F=-Epx-x關(guān)系圖象切線的斜率反響靜電力的大小||了由電場強度E的大?。?2021)(多項選擇)一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系以以下圖,此中0~x2段是對稱的曲線,2~x3段是直線||,那么以下說法正確的選項是( )A.1處電場強度最大B.x~3段是勻強電場C.x、2、3處電勢、φ2、φ3的關(guān)系為1>φ>φ3D.粒子在~x2段做勻變速運動,在x~x3段做勻速直線運動分析:選BC因為圖象的斜率可以反響電場強度大小||,因此在1處電場強度最小,A錯誤;2~3段為直線||,斜率恒定||,因此該段為勻強電場||,B正確;粒子帶負電,0~第2頁共4頁x1階段||,電場力做正功,即逆著電場線方向到達x1處||,以后電場力做負功,順著電場線從1挨次到達2、3||,而沿電場線方向電勢降低||,故有1>φ2>φ||,C正確;圖象的斜率可以反響電場強度大小||,因此粒子在0~x2段做變加速直線運動||,在2~3段做勻加速直線運動||,D錯誤.用能量和動量看法分析力電綜合問題帶電粒子在電場中的運動是一個綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題||,其研究方法與質(zhì)點動力學(xué)相同,相同依據(jù)運動的合成與分解、牛頓運動定律、動能定理、動量守恒定律等規(guī)律.辦理問題的重點是注意區(qū)分不一樣的物理過程,弄清在不一樣的物理過程中物體的受力情況及運動性質(zhì)(均衡、加速或減速在解決問題時||,主要可以從三條線索睜開:其一||,力和運動的關(guān)系.依據(jù)帶電粒子受力狀況||,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確立帶電粒子的速度、位移等這條線索平時適用于在恒力作用下做勻變速運動的狀況.其二||,功和能的關(guān)系.依據(jù)電場力對帶電粒子做功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化||,利用動能定理研究全過程中能的轉(zhuǎn)變||,研究帶電粒子的速度變化、位移等.這條線索不僅適用于勻強電場,也適用于非勻強電場.其三||,動量關(guān)系,當(dāng)遇到帶電體在電場中的碰撞問題時,常常要用動量守恒定律分析.以以下圖||,兩個形狀、大小相同的金屬小球、B(均可視為質(zhì)點,A球質(zhì)量為1.5kg||,B球質(zhì)量為0.5kg||,開始A球不帶電||,靜止在高h=0.88m的圓滑絕緣平臺上,B球帶0.3C的正電||,用長=1m的絕緣細線懸掛在平臺上方,懸點O與平臺的高度也為L||,整個裝置放在豎直向下的勻強電場中||,場大小E=10N/C.現(xiàn)將細線拉開角度α=60,由靜止開釋B球||,B球擺至最低點與A球發(fā)生對心碰撞||,碰撞時無機械能損失,且碰撞后兩球電量相等,不計空氣阻力及A、B球間的靜電力作用||,?。?02,求:(1)B球擺至最低點時的速率及細線對小球的拉力;(2)A球從走開平臺至著地的過程中水平位移的大小.分析:(1)對B球:從靜止開釋至擺到最低點過程中,依據(jù)動能定理||,有1BgL(1-cos)+qEL(1-cos)=22代入數(shù)據(jù),解得B球在最低點的速率第3頁共4頁=4m/s2v
由T-(qE+=m
L得T=16N(2)B球與A球碰撞過程中,兩球所構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒||,碰撞時無機械能損失有B=B1+mv①1=Bv11221+vv②2m聯(lián)立①、②,解得B球速率v=2m/sA球速度為v=2m/s依題意||,碰后A球帶電量qA=0.15CA球走
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