高中物理必修三电场力学和相关例题如下:
一、电场力
1. 电场强度:放入电场中的电荷受到的电场力与它的电荷量的比值叫做电场强度,它是由电场本身性质决定的,与有无试探电荷无关。
2. 电场力做功:电场力做功与重力做功类似,只与初末位置有关,与路径无关。
3. 电势差与电势:在电场中某一点处,将单位正电荷从该点移到参考点时电场力做的功等于电势差,电势差在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功,也等于该点与零电势点间电压。
二、例题分析
【例题】一个质量为m的带正电的小球,从高处A点由静止释放,已知小球在运动过程中受到恒定的空气阻力,小球将沿光滑竖直轨道下滑,到达最低点B后离开轨道,已知小球经过B点时的速度为vB,求:
1. 小球经过B点时对轨道的压力大小;
2. 小球从A运动到B的过程中克服阻力所做的功。
【分析】
1. 对小球从A到B的过程运用动能定理,得到:$mgh - F_{阻}h = \frac{1}{2}mv^{2} - 0$,其中$F_{阻}$为空气阻力。由牛顿第三定律可知小球经过B点时对轨道的压力大小为$F_{N} = F_{阻} + mg$。
2. 克服阻力所做的功等于阻力所做的功,即$W_{F} = F_{阻}h = \frac{1}{2}mv^{2}$。
【答案】
1. 小球经过B点时对轨道的压力大小为$mg + F_{阻}$;
2. 小球从A运动到B的过程中克服阻力所做的功为$\frac{1}{2}mv^{2}$。
三、综合应用
在光滑水平面上有两个带电小球,用长度为$L$的绝缘细绳将它们连接,小球质量分别为$m_{1}$和$m_{2}$,两球带电量分别为$+ q_{1}$和$- q_{2}$,它们处于平衡状态。现将两球拉到某一定位置,使细绳与水平面成一定角度(图中未画出),然后由静止释放,则释放后两球的加速度大小之比为多少?
【分析】
释放后两球均做匀加速运动,对其中任一球运用牛顿第二定律列式即可求得加速度大小之比。
【解答】
设细绳与水平面成$\theta$角,对小球$m_{1}$运用牛顿第二定律得:$m_{1}g\sin\theta - q_{1}L\cos\theta = m_{1}\frac{a}{L}\cos\theta$①;对小球$m_{2}$运用牛顿第二定律得:$q_{2}L\sin\theta = m_{2}\frac{a}{L}\sin\theta$②;由①/②得:$\frac{a}{a_{1}} = \frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{q_{2}}{q_{1}}$。
四、电场力做功与动能变化的关系
在电场中只受电场力的小球将做匀变速运动,其加速度恒定。若小球在匀强电场中运动,则其运动轨迹为抛物线;若小球在非匀强电场中运动,则其运动轨迹为曲线。若小球在光滑轨道内运动并从轨道上滑下进入电场中运动,则其动能将不断增大。若小球在粗糙水平面上运动并从轨道上滑下进入电场中运动,则其动能将不断减小。若小球在粗糙水平面上运动并从轨道上滑下后不进入电场中运动,则其动能先减小后增大。
【例题解析】一质量为$m$的小球从倾角为$\theta$的光滑斜面上顶端由静止释放,当它沿斜面下滑距离为$L$时速度大小为$v$,此时小球受到的支持力做功为多少?重力做功多少?重力势能变化了多少?合外力做功多少?如果斜面不光滑且摩擦系数为$\mu$,则小球沿斜面下滑过程中克服摩擦力做功多少?此时小球的重力
高中物理必修三中电场力学的相关例题如下:
问题:在电场中某点放置一个电荷量为q的试探电荷,测得该试探电荷受到的电场力为F。那么,该点的电场强度E为多大?
例题:在电场中某点放置一个电荷量为5.0×10^-8C的试探电荷,该试探电荷受到的电场力为3.0×10^-6N,求该点的电场强度E。
相关知识点:
1. 电场强度是描述电场性质的物理量,大小等于试探电荷受到的电场力与试探电荷电量的比值,方向与试探电荷受到的电场力的方向相同。
2. 在电场中同一点,电场强度的大小是不变的,方向是唯一的。
3. 电场强度可以用实验方法来测量,也可以通过定义式进行计算。
4. 试探电荷可以是点电荷,也可以是带电体。
通过以上例题及相关知识点,可以更好地理解和掌握高中物理必修三中电场力学的相关知识。
高中物理必修三中的电场力学部分主要包括库仑定律、电场强度、电势能和电势等内容。在学习这部分内容时,学生需要注意理解基本概念,掌握基本公式,并能运用相关知识解决实际问题。
常见问题包括:
1. 两个点电荷之间的相互作用力是否与它们之间距离的二次方成反比?如何证明?
2. 电场强度为零的地方,电荷受到的电场力是否一定为零?
3. 为什么在真空中两个异种电荷能够相互作用?电荷是如何传递的?
4. 如何理解电势能和电势的概念?电荷在电场中移动时,电势能和电势是如何变化的?
5. 什么是等量同种正电荷、等量同种负电荷、等量异种电荷的电场线分布?这些分布与电荷量之间的关系是什么?
6. 电场力做功与路径无关,只与初末位置的电势差有关。那么,在两点间移动电荷时,如何计算电场力做功?
7. 什么是点电荷?如何理解点电荷在电场中的运动?
8. 在电场中,电荷的运动轨迹与电场线有什么关系?
9. 电势能的变化与电势能零点选择有关吗?
对于这些问题的解答,学生需要结合电场力、库仑定律、电场强度、电势能和电势等概念,并运用相关公式进行推导和解释。同时,学生还需要注意理解基本概念,掌握基本公式,并能运用相关知识解决实际问题。
以上问题仅供参考,具体问题类型和难度可根据学生的学习程度进行调整。
