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        電場圖象問題的歸類剖析

        2017-01-21 21:13:52鄭行軍?お?
        中學(xué)生理科應(yīng)試 2016年11期
        關(guān)鍵詞:帶電體點(diǎn)電荷電場力

        鄭行軍?お?

        近幾年高考在對(duì)靜電場性質(zhì)的考查中常出現(xiàn)以圖象為載體的靜電場問題,這類題目涉及電場力、電場強(qiáng)度、電勢、電勢能、電勢差及功能關(guān)系等多個(gè)知識(shí)內(nèi)容,學(xué)生分析時(shí)普遍感覺過于抽象,信息難以提取.本文就電場中常見的圖象進(jìn)行歸類剖析,并提供相應(yīng)的解題策略,希望能幫助同學(xué)們順利解題.

        一、v-t圖象

        1.圖象認(rèn)識(shí)

        反映帶電體的瞬時(shí)速度隨時(shí)間的變化,斜率表示帶電體運(yùn)動(dòng)的加速度.

        2.圖象分析策略

        ①縱坐標(biāo)→帶電體速度大小及方向變化→帶電體動(dòng)能變化→分析電場力做功特點(diǎn)→判斷電勢差→電勢的變化.

        ②斜率→帶電體加速度大小及方向變化→電場力及電場強(qiáng)度變化→可由電場強(qiáng)度方向判斷電勢的高低.

        ③圖象與t軸圍成的面積→分析帶電體運(yùn)動(dòng)的位移.

        例1 如圖1甲所示,Q1、Q2為兩個(gè)固定著的點(diǎn)電荷,a、b是它們連線的延長線上的兩點(diǎn).現(xiàn)有一電子,只在電場力作用下,以一定的初速度沿直線從a點(diǎn)開始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng),其υ-t圖象如圖乙所示,電子經(jīng)過a、b兩點(diǎn)的速度分別為υa、υb,則().

        A.Q1一定帶負(fù)電

        B.Q1的電量一定大于Q2的電量

        C.b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢

        D.電子離開b點(diǎn)后所受靜電力一直減小解析 從速度圖象乙上看出,電子從a到b做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),所以ab之間電場的方向向左;在b點(diǎn)時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為零,則電場力為零,所以該點(diǎn)場強(qiáng)為零;過b點(diǎn)后點(diǎn)電荷做加速度先增大后減小的減速運(yùn)動(dòng),電場的方向向右,電場力先增大后減小,Q2一定帶負(fù)電,Q1一定帶正電,故A、D錯(cuò)誤;b點(diǎn)場強(qiáng)為零,可見兩點(diǎn)電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等,方向相反,根據(jù)E=kQr2,b到Q1的距離大于到Q2的距離,所以Q1的電量大于Q2的電量,故B正確;整個(gè)過程點(diǎn)電荷的動(dòng)能先增加后減小,根據(jù)能量守恒電勢能先減小后增大,電勢先增大后減小,故C正確.

        故選BC.

        二、Ek-x圖象

        1.圖象認(rèn)識(shí)

        反映帶電體的動(dòng)能隨位移的變化,斜率表示帶電體受到的合外力.

        2.圖象分析策略

        ①縱坐標(biāo)→帶電體動(dòng)能變化→分析電場力做功特點(diǎn)→判斷電勢能及電勢差→判斷電勢.

        ②斜率→合力的大小及方向變化→電場力及電場強(qiáng)度變化.

        例2 一帶正電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng),其動(dòng)能Ek隨位移x變化的關(guān)系如圖2所示,其中0~x2段是對(duì)稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是().

        對(duì)小物塊:-fs-mgssinθ=Ek1-12mv20,對(duì)小球:-mgssinθ=Ek2-12mv20,Ek2>Ek1即在P點(diǎn)時(shí),小球的動(dòng)能大于物塊的動(dòng)能,選項(xiàng)C正確;小球和物塊到達(dá)P點(diǎn)過程中克服重力做功的平均功率都為P-=mgssinθt,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

        解后反思 求解曲線運(yùn)動(dòng)經(jīng)常分解速度,分解位移,有時(shí)候也分解力或分解加速度,特別注意分解時(shí)要遵循平行四邊形定則.

        (收稿日期:2016-07-08)

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