内容正文:
第2章
电势能与电势差
第2章 电势能与电势差
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物 理
必修 第三册
素养提升课(四) 带电粒子在电场中运动的综合应用
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【学习目标】
1.会分析带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动。 2.学会分析带电粒子在交变电场中的直线运动和曲线运动。
一 带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动
解决电场(复合场)中的圆周运动问题,关键是分析向心力的来源,向心力的来源有可能是重力和静电力的合力,也有可能是单独的静电力。
如图所示,半径为R的光滑绝缘圆环竖直置于场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中,质量为m、带电荷量为+q的空心小球穿在环上,当小球从顶点A由静止开始下滑到与圆心O等高的位置B时,求小球对环的压力。(重力加速度为g)
解析: 小球从A到B的过程中,重力做正功,静电力做正功,动能增加,由动能定理有mgR+qER= eq \f(1,2) mv2,如图,在B点时小球受到重力mg、静电力qE和圆环对小球的弹力F1三个力的作用,静电力和弹力沿半径方向指向圆心的合力提供向心力,则F1-Eq=m eq \f(v2,R)
联立解得F1=2mg+3Eq
小球对环的压力与环对小球的弹力为作用力与反作用力,两者等大反向,即小球对环的压力大小F1′=F1=2mg+3Eq,方向水平向右。
答案: 2mg+3Eq 方向水平向右
针对练 如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m、带电荷量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力。(重力加速度为g)
(1)求固定于圆心处的点电荷在B点处的电场强度大小;
(2)若把