高三物理雙電源求位移的問(wèn)題,通常涉及到電場(chǎng)力做功與動(dòng)能定理的應(yīng)用。具體來(lái)說(shuō),涉及到以下幾種情況:
1. 兩個(gè)等量同號(hào)(或異號(hào))電源串聯(lián)(或并聯(lián))在物體(如帶電粒子、導(dǎo)體)上,由于電場(chǎng)力做功引起動(dòng)能的變化。
2. 兩個(gè)等量同種正(或負(fù))電源并聯(lián)在物體上,由于電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的變化,引起動(dòng)能和電勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。
以上情況都可以通過(guò)動(dòng)能定理來(lái)求得位移,即電場(chǎng)力對(duì)物體的位移做功引起了物體動(dòng)能的變化。具體求解過(guò)程中,需要結(jié)合其他相關(guān)知識(shí),如電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電容等知識(shí)。
請(qǐng)注意,具體情況可能復(fù)雜多變,需要考慮各種可能的變化因素,因此需要結(jié)合具體問(wèn)題進(jìn)行分析。
【例題】
假設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)的木棒,在光滑的水平面上以速度v向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí),一個(gè)電源將一個(gè)恒定的電壓施加到木棒上,使得木棒受到一個(gè)向左的恒定阻力f的作用而減速。與此同時(shí),一個(gè)與木棒相連的平行板電容器開(kāi)始充電。
已知電容器兩端的電壓為U,電容為C,板間距離為d。在木棒減速的過(guò)程中,電容器充電后儲(chǔ)存的能量將轉(zhuǎn)化為電能,并通過(guò)電阻R消耗掉。
求木棒的位移x。
【解答】
首先,我們需要知道木棒受到的力F,它與位移x的關(guān)系。根據(jù)牛頓第二定律,我們有:
F = f = -kΔx/m
其中k是阻力系數(shù),Δx是木棒的位移。由于阻力是恒定的,所以F也是恒定的。
接下來(lái),我們需要知道電容器儲(chǔ)存的能量E。在木棒減速的過(guò)程中,電容器充電并儲(chǔ)存能量,這部分能量通過(guò)電阻R消耗掉。因此,電容器儲(chǔ)存的能量可以表示為:
E = CU2/2C??
其中C??是電容器的儲(chǔ)能電容。
最后,我們需要知道木棒的運(yùn)動(dòng)方程。由于木棒受到恒定的力F和阻力f的作用,它的運(yùn)動(dòng)方程可以表示為:
mΔv = FΔt - fΔt = maΔt
其中Δt是時(shí)間間隔,a是加速度。由于力F和阻力f是恒定的,所以a也是恒定的。
將上述三個(gè)方程結(jié)合起來(lái),我們可以得到:
x = -k/mU2/R + v2/2a + vx/a
其中vx是木棒的速度在t時(shí)刻的增量。
通過(guò)求解這個(gè)方程,我們可以得到木棒的位移x。請(qǐng)注意,這個(gè)解可能包含多個(gè)解,取決于初始條件和電容器充電的時(shí)間。