带电物体在电场中运动的误区分析_运动论文

分析带电体在电场中运动问题误区例谈，本文主要内容关键词为：电场论文,误区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

带电物体在电场中的运动问题是高考必考的内容之一。这类问题综合了静电场和力学知识，分析方法是：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程，然后利用牛顿定律和运动学公式（或动量定理或动能定理）求解。由于同学们不能正确理解运动和力的关系，以致在分析带电体在电场中的运动问题时，容易陷入误区，得出错误结论。本文就解答带电体在电场中运动问题中的一些典型错误进行分析，希望同学们在今后解答这类问题时能少犯错误。

误区之一：忽视分析判断带电体的运动情况

例1 质量为m的物块，带正电Q，开始时让它静止在倾角α=60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向，大小为的匀强电场中，如图1所示，斜面高为H，释放物体后，物块落地的速度大小为（）.

分析纠错其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素，只要分析物体的受力就不难发现，物体根本不会沿斜面下滑，而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动，弄清了这一点，就很容易求得本题正确答案应选C。

代入数据解得v=2.1m/s

解题时，不加分析地臆断物理过程，是产生错误的重要原因之一。

误区之二：忽视在轻绳被拉直的瞬间存在机械能的瞬时损失

例3 如图3所示，一摆球的质量为m，带正电荷q，摆长为L，固定在O点，匀强电场方向水平向右，场强为，摆球平衡位置在点C，与竖直方向的夹角为θ，开始时让摆球位于与点O处于同一水平位置的A点，且摆绳拉直，然后无初速度释放摆球，求摆球在C点时的速度及此时摆绳对球拉力的大小？（结果用m、g、L表示）

图3

错解很多同学在求解这道题时，对全过程进行整体思维，设质点到达C点时速度为v，因摆球受到重力和电场力的作用，，与场强的夹角为45°，根据能量守恒定律可得：

分析纠错这些同学对物理过程没有弄清楚，忽视了在绳被拉直瞬间机械能的瞬时损失。

误区之三：忽视带电体受到支持面的作用力为零而会离开支持面

例4 （2005年上海高考物理试题）如图4所示，带正电小球质量为，带电量为，置于光滑绝缘水平面上的A点。当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度，此时小球的位移为s=0.15m。求此匀强电场场强E的取值范围。

错解该同学所得结论没有不完善之处。

分析纠错该同学所得结论有不完善之处，为使小球始终沿水平面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于、等于重力，即：qEsinθ≤mg

例5 如图5所示，一光滑绝缘斜面放在方向竖直向下、场强为E的匀强电场中，现从斜面顶点A沿斜面释放一个初速为的带负电的小球，其质量为m，带电量为-q，斜面两端高度差为h，问：①若小球能到达B点，场强E应满足的条件是什么？②设小球能通过B点，它通过B点的最小速度是多少？

图5

错解题中要求小球能到达B点，对应的临界情况是：小球沿斜面运动到B点时速度刚好为零，这样根据动能定理可得：

所以，满足，小球就不能到B点。

分析纠错上述结论是错误的。因小球沿斜面下滑过程中受重力、弹力、电场力三力作用，如设想小球沿斜面到B点速度恰好为零，因弹力不做功，故球克服电场力所做的功的值大于球的重力做功值，即球所受的电场力大于它的重力，而在这种情况下，球根本不可能沿斜面运动，只能在重力、电场力的合力作用下做斜抛曲线运动，不可能到B点。所以，本题正确的方程应是满足qE≤mg，即只要，小球能到达B点，到达B点的最小速度为。

误区之四：忽视带电粒子可能到达极板

(1)设圆盘不转动，细光束通过b照射到上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离y（计算结果保留两位有效数字）。(2)设转盘按图6中箭头方向匀速转动，每3秒转一圈。取光束照在a、b分界处时t=0，试在图7给出的坐标纸上，画出电子到达屏S上时，它离O点的距离y随时间t的变化图线（0～6s间）。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。（不要求写出计算过程，只按画出的图线评分.）