电场与力学综合题纠错盘点,本文主要内容关键词为:电场论文,力学论文,综合题论文,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。
电场与力学的综合问题,具有涉及知识面广、综合性强的特点,是教学的重点、难点,更是各类考试命题的热点。本文就同学们在本部分学习中容易出现的典型错误,进行分析整理。以供参考。
错解一 不明确何时考虑带电粒子的重力,造成错解
图1
[错解]带电粒子在电场中运动,一般不考虑带电粒子的重力,根据动能定理,电场力所做的功等于带电粒子动能的增量,电势差等于动能增量与电量q的比值,故D正确。
[纠错]若不考虑带电粒子的重力,则粒子在竖直方向上将保持速度做匀速直线运动,粒子通过B点时,不可能有与电场方向一致的速度。由运动的独立性可知,粒子到达B点时,在竖直方向的速度变为零,是重力作用的结果;此时的水平速度2是电场力作用的结果。
[警示]一般说来,电子、质子、α粒子等基本粒子,没有特殊说明一般不计重力(但并非不计质量);带电的小球、液滴、颗粒等,没有特殊说明一般考虑重力。但有的题目,并没明确说明是什么粒子、重力是否应考虑,此时要通过对物理过程进行可行性分析,即可明确是否应考虑重力。
错解二 误用直线运动的条件造成错解
图2
[例2]如图2所示,一粒子质量为m,带电量为+q,以初速度与水平方向成45°角射向空间匀强电场区域,粒子恰做直线运动,求这匀强电场的最小值及方向。
[错解]因粒子恰做直线运动,所以电场力刚好与重力平衡时对应的电场强度最小,即,方向竖直向上。
[纠错]粒子做直线运动的条件,受合外力为零或所受合外力与速度方向共线。本题中并非物体所受合外力为零时,对应的电场强度最小。
[正解]由下页图3可知,很显然电场强度的最小值为
图2
方向垂直于斜向上。
[警示]正确应用物体做直线运动和曲线运动的条件,是处理此类问题的关键。
错解三 误判带电粒子的运动造成错解
图4
[纠错]对物体进行受力分析,不难发现物体不会沿斜面下滑,而是沿重力和电场力合力的方向,即沿与竖直方向成60°角的方向,做匀加速直线运动。
[警示]对一个物理问题千万不能想当然,要通过按部就班地进行受力分析和过程分析,排除干扰因素,进而发现“庐山真面目”。
错解四 忽视电场力做功的范围造成错解
[例4]一个动能为的带电粒子,垂直于电场线方向飞入长为l的平行板电容器,飞出电容器时动能为2,如果使这个带电粒子的初速度变为原来的2倍,那么它飞出电容器时的动能变为()
[警示]分析物理问题一定要耐心、细心,应做到定性分析和定量计算相结合,切勿轻率下结论。
错解五 忽视中间过程,定势思维造成错解
图5
[例5]如图5所示,在一个平行板电容器的水平方向的匀强电场中,用丝线在固定点悬挂一个质量为m的小球,使小球带正电,电量正好使小球的重力为小球所受电场力的倍,现拉开小球至丝线正好水平伸直的位置A时,将它自由释放。求小球到最低点B处时线上的拉力大小。
[错解]设丝线长为l,小球从A到B由动能定理得:
小球自A点静止释放并非沿圆弧运动,而是沿与水平方向成60°角做匀加速直线运动,直到C点线被拉直,然后,沿圆弧运动到B点,如图6所示。此时有些同学认为,用动能定理可以不考虑中间过程,对全程用动能定理即可做出正确答案。殊不知,
图6
[警示]对小球的受力情况、运动情况进行正确地分析,注意中间过程不应忽略的能量损失,不要简单套用公式,防止思维定势的干扰,这是处理此类问题的关键。
错解六 盲目乱用圆周运动条件而出错
[例6]如图7所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E,从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球,为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动,求释放点距圆轨道最低点B的距离s,已知小球受到的电场力大小等于小球重力的3/4倍。
图7
图8
[纠错]此种情形下,带电小球在竖直面内不脱轨运动的“物理最高点”不再是几何图形上的最高点。将电场力和重力的合力等效为一个新的重力G',在新的重力作用下的最高点应为图8中的D点。
[警示]任何物理结论都有其来龙去脉及适用条件,在解决具体问题时,要周密分析,不能盲目乱套公式,乱用结论。