编辑: hyszqmzc | 2019-12-24 |
1、图中A、B是一对中间开有小孔的平行金属板,两小孔的连线与金属板面相垂直,两极板的距离为l.
两极板间加上低频交流电压,A板电势为零,B板电势u=U0cosωt.现有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场.设初速度 和重力的影响均可忽略不计.则电子在两极板间可能 ( ) (A)以AB间的某一点为平衡位置来回振动 (B)时而向B板运动,时而向A板运动,但最后穿出B板(C)一直向B板运动,最后穿出B板,如果ω小于某个值ω0,l小于某个l0 (D)一直向B板运动,最后穿出B板,而不论ω、l为任何值 【错解分析】:错解:知道初速度和重力的影响不计,即初速度为0,不计重力,则电子在两板间只受电场作用,电场力方向在两小孔的连线上,所以电子做的是直线运动,因为加的电压是余弦电压,则电场大小方向呈周期性变化,一会儿向左一会儿向右,所以物体运动也应该是一会儿向左,一会儿向右,即以AB间的某一点为平衡位置来回振动.选A 本题的易错点就在部分同学对物体的运动理解不透彻,仍然思维定式地认为物体运动的方向由力的方向决定,而忽略了物体的运动是由速度与合外力共同决定的.虽然也选择了A,但那是错误理解下的巧合.至于C项很多学生都未能选择 【解题指导】:【答案】:AC U t 【解析】:为了不影响我们思考问题,我们先假设l无穷大,让我们研究电子的运动时不受空间的束缚.由于初速度为0,重力不计,只受电场力,所以物体做直线运动.物体的运动情况是由速度和合外力共同决定的,所以必须综合考虑物体的速度和受力情况.电场力, 所以电子所受的电场力也是以余弦规律变化,看下图 F t 0时刻,速度为0,0~T/4电场力向右,所以0~T/4电子由静止开始向右加速;
T/4时刻电子具有一定的向右的速度,T/4~T/2时刻电场力反向,由于速度不能突变,所以T/4~T/2电子继续向右但做减速运动;
于是有:T/4时刻速度最大.由于电场力的变化是对称的,所以0~T/4速度由0至最大值,T/4~T/2速度将从最大值减至0.T/2时刻速度为0,T/2~3T/4电场力仍向左,所以T/2~3T/4电子由静止向左加速至最大值;
3T/4时刻电子具有最大的向左的速度,3T/4~T时刻电场力反向, 所以3T/4~T电子做向左的减速运动至速度为0.以此类推,则电子在无限大的电场里以AB间的某一点为平衡位置来回振动.(可用速度―时间图象来加深理解) 因为L不是无限大,如果LL则电子也将飞出去,所以Lr的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律. 【解题指导】:【答案】:D 【解析】:万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离L只有其半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点.因此,可以应用万有引力定律. 综上所述,对于a,b两带电球壳的整体来说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故只有选项D正确. 用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件和适用范围.也可以说物理公式是对应着一定的物理模型的.应用物理公式前,一定要看一看能不能在此条件下使用该公式. 练习
6、置于真空中的两块正对平行带电的金属板,相距,面积均为2,带电量分别为Q1=2*10,Q2=-2*10,若在两板之间的中点放一个电量q=5*10的点电荷,求金属板对点电荷的作用力是多大? 练习题参考答案 练习
1、【答案】:AB 【解析】:因为电压恒定且周期性变化,所以电场力恒定呈周期性变化,电子在电场中做的是匀变速运动.注意对电子进行受力分析并结合速度判断电子的运动情况.要会灵活运动周期力下运动的对称性. 练习
2、【答案】:B 【解析】:设弹簧的原长为,由库仑定律和胡克定律得,当电荷量为q时,;
当电荷量为3q时,设弹簧的伸长量为,由上述两式得,,
即.同理有,,
,即.故选项B正确. 练习
3、【答案】:BD 【解析】:磁通量的计算公式为,开始时磁通量最大为0.25Wb,MN与PQ重合时,磁通量为0.所以变化量为0.25Wb.加速度的产生是因为安培力,据 ,可知加速度大小与速度有关,所以有开始时加速度最大,最后加速度最小.计算知加速度最大是/s2;
根据动能定理求解线框发热,D正确. 【解析】:A从M到N做变加速运动,到达N点时洛伦兹力与电场力大小相等,将离开壁,之后在竖直平面内做复杂的曲线运动通过P, 练习
4、【答案】: (1)M到N有,在N点电场力与洛伦兹力平衡有 (2)从N到P的过程用动能定理 s= 练习
5、【答案】: 方向竖直向上 【解析】:有洛伦兹力存在的匀速圆周运动中,除洛伦兹力外物体所受的其它力合力必须为0,所以粒子所受的重力与电场力必须相互抵消即,这就相当于粒子只受洛伦兹力.不管带电粒子以怎样的速度垂直于磁场方向进入复合场,均能做匀速圆周运动. 练习
6、【答案】: 【解析】: 易错点:容易用库仑公式求解.点电荷受到两板带电荷的作用力,此二力大小相等,方向相同,由为库仑定律有: ,方向指向带负电的金属板.如图: 库仑定律只适用于点电荷间相互作用,本题中两个带电金属板面积较大,相距较近,不能再看作是点电荷,应用库仑定律求解就错了.
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