作者單位:廣東省海陽市第二中學
學習目標:
1.使中學生正確剖析受力
2.學會做功的估算
3.功能關系愈發熟練
例題:如圖所示,帶電平行金屬板A、B,板間的電勢差為U,A板帶正電,B板中央有一小孔.一帶正電的微粒,帶電量為q,質量為m,自孔的正上方距板高h處自由下落,若微粒恰能落至A、B板的正中央c點,不計空氣阻力,則()
A.微粒在下落過程中動能漸漸降低,重力勢能逐步減少
B.微粒在下落過程中重力做功為mg(h+d2),電場力做功為-qU
C.微粒落入電場中,電勢能逐步減小,其降低量為12qU
D.若微粒從距B板高1.5h處自由下落,則剛好能達到A板
【思路點撥】(1)電荷動能和重力勢能及電勢能的變化可利用動能定律,功能關系剖析.
(2)重力做功和電場力做功可用功的定義剖析
【解析】下落過程中帶電粒子在電場中的運動,微粒的速率先減小后減弱帶電粒子在電場中的運動,故動能先減小后減弱,重力勢能漸漸減少,A錯.微粒在下落了h+d2高度后,重力做功mg(h+d2),但電場力做功為-q×Ud×d2=-12qU,B錯.微粒落入電場中,電場力做功-12qU,按照電場力做功與電勢能變化關系知其電勢能降低量為12qU,C對.按照題意mg(h+d2)-12qU=0,mg(h′+d)-qU=0,故h′=2h,D錯.
答案:C
練習.如圖所示,在A板附近有一電子由靜止開始向B板運動,則關于電子抵達B板時的速度,下述解釋正確的是()
A.兩板寬度越大,加速的時間就越長,則獲得的速度越大
B.兩板寬度越小,加速的時間就越長,則獲得的速度越大
C.獲得的速度大小與兩板間的距離無關,僅與加速電流U有關
D.兩板寬度離越小,加速的時間越短,則獲得的速度越小
【解析】由動能定律可得eU=12mvmv2,即v=2eUm),v的大小與U有關,與極板距離無關,C正確.
答案:C
小結:解決帶電粒子在電場運動問題的思路
(1)對帶電粒子進行受力剖析、運動特性剖析、做功情況剖析是選擇規律進行解題的關鍵.
(2)選擇解題的方式時優先從功能關系角度考慮,由于應用功能關系列式簡單、方便、不易出錯.