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高三物理专题一电场中的功能关系及带电粒子在交变电场中的运动
突破一 电场中的功能关系
1.求电场力做功的几种方法
(1)由公式W=Flcos α计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=Eqlcos α。
(2)由WAB=qUAB计算,此公式适用于任何电场。
(3)由电势能的变化计算:WAB=EpA-EpB。
(4)由动能定理计算:W电场力+W其他力=ΔEk。
2.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变。
(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。
(3)除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。
(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
【典例1】(2014•天津卷,4)如图所示,平行金属板A、B水平正对放置,分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共同作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么( )
A.若微粒带正电荷,则A板一定带正电荷
B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C.微粒从M点运动到N点动能一定增加
D.微粒从M点运动到N点机械能一定增加
突破二 带电粒子在交变电场中的运动问题
1.常见的交变电场
常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等。
2.常见的试题类型,此类题型一般有三种情况:
(1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)。
(2)粒子做往返运动(一般分段研究)。
(3)粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究)。
3.解答带电粒子在交变电场中运动的思维方法
(1)注重全面分析(分析受力特点和运动规律),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。
(2)分析时从两条思路出发:一是力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析;二是功能关系。
(3)注意对称性和周期性变化关系的应用。
【典例2】如图所示,A、B两金属板平行放置,在t=0时刻将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)。分别在A、B两板间加上下列哪种电压时,有可能使电子到不了B板
( )
【变式训练】1.(多选)如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后,在下图中,反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是( )
【课后针对训练】
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