黃 鵬
(西南大學(xué)附屬中學(xué) 重慶 400700)
2017年是重慶恢復(fù)使用全國卷的第二年.理科綜合試卷中的物理試題精彩之處很多,比如第17,21,23,25,33題都很值得玩味,試題充分體現(xiàn)了“以知識為載體、從能力立意”的高考命題原則.
作為全卷壓軸題的第25題,題目如下.
【題目】如圖1所示,兩水平面(虛線)之間的距離為H,其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強電場.自該區(qū)域上方的A點將質(zhì)量為m,電荷量分別為q和-q(q>0)的帶電小球M和N先后以相同的初速度沿平行于電場的方向射出.小球在重力作用下進入電場區(qū)域,并從該區(qū)域的下邊界離開.已知N離開電場時的速度方向豎直向下;M在電場中做直線運動,剛離開電場時的動能為N剛離開電場時動能的1.5倍.不計空氣阻力,重力加速度大小為g.求:
(1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比;
(2)A點距電場上邊界的高度;
(3)該電場的電場強度大小.
圖1 題圖
此題以平拋運動為出發(fā)點,通過正負電荷受不同方向電場力表現(xiàn)出不同的運動形式,涉及到運動的合成與分解、拋體運動、牛頓運動定律及其應(yīng)用、勻變速運動學(xué)公式、能量守恒等重要知識點,著重考查了閱讀理解能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力.第(2)、(3)小題有一定難度,不少師生反映參考答案的解法運算量偏大.鑒于此,本文給出一種簡便的巧解.為了有助于對此題有一全面的理解,下面探討第(1)、(2)、(3)小題.
解:
圖2 兩小球在出電場時速度分析