谈静电场中两道题的拓展.docx

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谈静电场中两道题的拓展

谈静电场中两道题的拓展

江苏高淳高级中学 潘学升

  在习题课的教学中,我们常常遇到这样的困惑:

如何提高学习的效率。

经验告诉我们高效率的复习不是做大量的题目,而是如何利用好题目,对一些经典的题目进行拓展和引申,以达到既对知识点加以巩固,又锻炼了学生的迁移能力,最终达到能举一反三。

下面笔者就静电场中的两道试题来谈一谈如何进行拓展和引申,以供读者参考。

 

  例1:

如图1所示,质量为m、带+q电量的滑块,沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为(   )

 

 

  A.继续匀速下滑

 

  B.将加速下滑

 

  C.将减速下滑

 

  D.上述三种情况都可能发生

 

  分析:

在没有进入电场之前,如图2示,滑块沿绝缘斜面匀速下滑,说明物体合力为零,对物体进行受力分析,有

 

  

   

  

 

 

  当进入电场中,设物体沿斜面向下的加速度为a,有

 

  

 

 

  由两式得

 

  分析可知,物体将继续做匀速运动。

 

  点评:

当物体进入电场,受到电场力的作用,但这个电场力的方向是竖直向下,这就等效于物体的重力增加,进而等效于合力仍为0,物体的运动状态不改变。

 

  此题可做如下的变形:

 

  变形1:

图3把电场强度方向改为向上,其他条件不变,问:

物体将做什么运动?

 )

 

 

  答案:

物体将继续做匀速运动。

 

  变形2:

图4把电场强度方向改为水平向左,其他条件不变,问:

物体将做什么运动?

 

 

  分析:

对物体受力分析,有

 

  

 

  分析可知,物体将做匀减速运动。

 

  变形3:

图5把电场强度方向改为水平向右,其它条件不变,问:

物体将做什么运动?

 

 

  分析:

由于电场力的大小未知,所以要分情况讨论。

 

  1、当

,物体没有离开斜面。

设加速度为a,有

 

  

 

  结论:

物体将沿斜面加速下滑。

 

  也可以这样理解:

当没有电场,物体匀速运动,有

,即沿斜面向下的力等于沿斜面向上的力。

而当加上水平向右的电场,物体将受到向右的电场力的作用,把电场力进行分解,可知,沿斜面向下的力增加,而由于正压力的减小,沿斜面向上的合力减小,合力沿斜面向下,物体加速下滑。

 

  2、当

,物体与斜面接触但没有挤压,这时无摩擦力的作用,有

 

  

 

  结论:

物体将沿斜面加速下滑。

 

  3、当

,物体离开斜面,将做曲线运动。

 

  点评:

通过改变电场强度的方向来分析物体的运动情况,发现物体的运动情况就发生改变。

我们通过这一模型的拓展达到了对各个运动情况的分析,有利于加强学生对各个模型的辨别能力,也锻炼了学生分析问题的能力。

 

  例2:

如图6所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q点的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将另一点电荷从A点由静止释放运动到B点时速度正好又变为零,若此电荷在A点处的加速度大小为3/4g。

 

 

  求:

1、此电荷在B点处的加速度?

 

  2、A、B两点间的电势差?

(用Q、h表示)

 

  分析:

在A点对点电荷受力分析,如图7所示,有

 

  

 而

 

 

  同理,在B点时,

 

 

  分析上面四个式子,得到

  

 

  在A到B的过程中,利用动能定理,有

 

  

 把q代入此式,有

 

  可作如下变形:

 

  变形:

题目见上一题,而把“在A点加速度为3/4g”改为“对于点电荷的电场其电势的表达式为

,取无限远处为电势为零的点”,问:

在A到B的过程中,其速度在什么位置达到最大?

最大值为多少?

 

  分析:

当二者相距为

时这一点定为C点,重力等于静电力,这时速度最大,有

 

  

 

 

  根据

,在A点:

 在C点:

 

  所以:

 

  在A到C过程中,利用动能定理,有

 

  

 

  有上两式,得

 

  点评:

在新课后习题教学中,时间是非常有限的,我们不可能做大量的题目,然后在题海中来领悟和体会其中的知识体系和物理方法,那样只能是事倍功半。

所以我们要通过对典型例题的讲解,对题目的不断的改变和延伸,使之触及到各个知识点,然后串其知识点,自己感悟对这一类模型的处理方法,这样可以跳出做题的苦海,变被动做题为主动出击,效果较好。

 

  变式练习:

 

  1.如图8所示,质量为m、带+q电量的滑块,在没加电场时能沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为(   )

 

 

  A.继续匀速下滑

 

  B.将加速下滑

 

  C.将减速下滑

 

  D.立即停止

 

  2.如图9所示为光滑绝缘导轨,与水平成45°角,两个质量均为m,两个等电量q的同种电荷小球由静止沿导轨在同一水平高度处下滑(导轨足够长),求:

 

 

  

(1)两球间距离x0为多少时两球速度达到最大值。

 

  

(2)以后小球做何种形式的运动?

 

  3.如图10所示,水平固定的小圆盘A,带电量为Q,电势为零,从盘心处O由静止释放一质量为m,带电量为+Q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h,又知道过竖直线上的b点时,小球速度最大,由此可知在Q所形成的电场中,可以确定的物理量是(   )

 

  A.b点场强

 

  B.c点场强

 

  C.b点电势

 

  D.c点电势

 

  参考答案:

 

  1.C。

  2.

(1)

(2)两小球都在导轨上作往返运动。

 

  3.A、D(提示:

时小球的速度最大,利用动能定理可求得结果。

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