- 必修二物理静电场
必修二物理静电场的内容包括:点电荷、库仑定律、静电场中的导体、电势、电势能、电容器以及带电粒子在匀强电场中的运动。
相关例题:
题目:
一个带电粒子在静电场中的运动
问题:
一个质量为 m 的带电粒子,电荷量为 q,以速度 v 垂直进入电场强度为 E 的匀强电场中。已知粒子在场中的运动轨迹为一条直线,且粒子在场中的运动时间为 t。
(1)求粒子在电场中的加速度大小和方向;
(2)求粒子在电场中运动的位移大小;
(3)求粒子在电场中受到的电场力大小。
分析:
根据题意,带电粒子在电场中受到电场力作用,做匀变速运动。由于粒子在场中的运动轨迹为一条直线,说明粒子受到的电场力与初速度方向垂直,因此粒子做类似平抛运动的运动。
(1)根据牛顿第二定律,粒子在电场中的加速度大小为:
a = Eq/m
方向与电场力方向相同。
(2)粒子在电场中做类似平抛运动的水平位移为:
x = vt
由于粒子在场中的运动时间为 t,因此粒子在电场中运动的位移大小为:
s = x² + y² = (vt)² + (at²/2)²
由于粒子在场中的运动轨迹为一条直线,说明粒子的初速度与电场力的方向垂直,因此有:
y = at²/2 = (Eq²t²/2m)²
将上述结果代入位移表达式中,得到:
s = vt² + Eq²t²
(3)根据牛顿第二定律,粒子在电场中受到的电场力大小为:
F = ma = Eq = m(Eq/m) = Eq
所以,粒子在电场中受到的电场力大小为 Eq。
总结:本题通过一个具体的带电粒子在静电场中的运动问题,考察了静电场的基本概念和计算方法。通过分析粒子的受力情况和运动轨迹,我们可以得到粒子的加速度、位移和电场力等物理量的表达式,从而进一步解决相关问题。
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