【错解原因】
认为两次射入的在Y轴上的偏移量相同。实际上,由于水平速度增大带电粒子在电场中的运动时间变短。在Y轴上的偏移量变小。
【分析解答】
建立直角坐标系,初速度方向为x轴方向,垂直于速度方向为y轴方向。设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y。速度为2v时通过匀强电场的偏移量为y′,平行板板长为l。
由于带电粒子垂直于匀强电场射入,粒子做类似平抛运动。
【评析】
用等效的观点解决陌生的问题,能收到事半功倍的效果。然而等效是有条件的。在学习交流电的有效值与最大值的关系时,我们在有发热相同的条件将一个直流电的电压(电流)等效于一个交流电。本题中,把两个场叠加成一个等效的场,前提条件是两个力做功都与路径无关。
例18 在平行板电容器之间有匀强电场,一带电粒子以速度v垂直电场线射入电场,在穿越电场的过程中,粒子的动能由Ek增加到2Ek,若这个带电粒子以速度2v垂直进入该电场,则粒子穿出电场时的动能为多少?
【错解】
设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y,如图8―18所示。
过O点做OP⊥AB取OP为等势面,在等效力场中,根据能量守恒定律得:
接着摆球以v1为初速度沿圆弧BC做变速圆周运动,碰到钉子O′后,在竖直平面内做圆周运动,在等效力场中,过点O′做合力F的平行线与圆的交点为Q,即为摆球绕O′点做圆周运动的“最高点”,在Q点应满足
在B点处,由于在极短的时间内细线被拉紧,摆球受到细线拉力的冲量作用,法向分量v2变为零,切向分量
∴θ=60°。
开始时,摆球在合力F的作用下沿力的方向作匀加速直线运动,从A点运动到B点,由图8-17可知,△AOB为等边三角形,则摆球从A到B,在等效力场中,由能量守恒定律得:
【错解原因】
考生以前做过不少“在重力场中释放摆球。摆球沿圆弧线运动的习题”。受到这道题思维定势的影响,没能分析出本题的摆球是在重力场和电场叠加场中运动。小球同时受到重力和电场力的作用,这两个力对摆球运动轨迹都有影响。受“最高点”就是几何上的最高点的思维定势的影响,没能分析清楚物理意义上的“最高点”含义。在重力场中应是重力方向上物体运动轨迹的最高点,恰好是几何意义上的最高点。而本题中,“最高点”则是重力与电场力的合力方向上摆球运动的轨迹的最高点。
【正确解答】
本题是一个摆在重力场和电场的叠加场中的运动问题,由于重力场和电场力做功都与路径无关,因此可以把两个场叠加起来看成一个等效力场来处理,如图8-17所示,
从C到D的过程中,只有重力做功(负功),由机械能守恒定律
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com