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力小于b球受的重力,即两根线都处于竖直绷紧状态.若突然增加一个如图2中所示的水平向左的匀强电场,待最后平衡时,表示平衡状态的图可能是.
f分析及解答:先要求学生回答.对a、b单独分析有时易错.可启发,a和b组成的系统为研究对象,进行分析最为简捷.正确答案应选D.图3为D状态时的受力图,以示验证.其余留课后验证.
2非平衡问题.例题投影片.把一个带正电荷q的小球用细线悬挂在两块面积很大的竖直平行板间的O点.小球质量m2g,悬线长L6cm,两板间距离d8cm.当两板间加上U2×103V的电压时,小球自悬线水平的A点由静止开始向下运动.到达O点正下方的B点时的速度刚好为零.如图4所示.以后一直在A、B间来回摆动.取g10ms2.
求:1小球所带的电量.2摆动过程中小球的最大速度.分析及解答:首先留给学生一定时间分析思考;然后可组织学生互相讨论启发,以寻找解答本题的初步思路;最后由教师归纳学生的多种思路,进行合理评价,提出正确方案.1取小球作研究对象.重力mg竖直向下,电场力Eq水平向左,绳的拉力T.当小球由A向B运动过程中,重力mg对小球做正功mgL,电场力Eq对小球做负功EqL,拉力T随时变化,但因拉力T与运动方向垂直,故不做功.因此,小球做变速运动.起初于A点时速度为零,到达B点速度又是为零.根据动能定理∑W△EK有mgLEqL=0.
联立两式可得
f2设在下落角为θ的C点处小球速度达最大值v,如图5a所示.因在小球运动过程中,张力为变力,但此张力对小球所做的功恒等于零,故采用功能定理时可不考虑张力.对小球自A至C的过程运用动能定理,有
当mv22达极大值时,左式也达极大值.如图5b所示,在△MNO中,
代入式,则其左式变为
显然,当θφπ2时,左式达极大值,即∠NMOθta
1mgqE,代入数据,得θπ4;再代入式解得v≈07ms.引导学生分析总结带电粒子在电场中的平衡问题与平衡问题的解题思路与方法.为此,请看下例投影片.一场强E大小未知的水平匀强电场,场强E随时间t变化的情况如图6所示.t0时,一正离子在未知电场中由静止开始运动,经2t1时间,正离子刚好回到最初t0时的位置,此时它的动能为E,求在0~t和t1~2t1两段时间内,电场力对正离子做的功各是多少?
解:处理带电粒子在电场中运动的再一条思路是:从冲量的观点分析带电粒子的运动,运用动量定理的知识,求解带电粒子在电场中运动的问题.把上述思路用于本题,在0~t1时间内,设正离子的r
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