4、综合问题的处理方法

(1)处理力电综合题的的方法

处理力电综合题与解答力学综合题的思维方法基本相同,先确定研究对象,然后进行受力分析(包括重力)、状态分析和过程分析,能量的转化分析,从两条主要途径解决问题。

①用力的观点进解答,常用到正交分解的方法将力分解到两个垂直的方向上,分别应用牛顿第三定律列出运动方程,然后对研究对象的运动进分解。可将曲线运动转化为直线运动来处理,再运用运动学的特点与方法,然后根据相关条件找到联系方程进行求解。

②用能量的观点处理问题

对于受变力作用的带电体的运动,必须借助于能量观点来处理。即使都是恒力作用的问题,用能量观点处理也常常显得简洁,具体方法有两种:

ⅰ用动能定理处理,思维顺序一般为:

a.弄清研究对象,明确所研究的物理过程

b.分析物体在所研究过程中的受力情况,弄清哪些力做功,做正功还是负功

c.弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能)

ⅱ用包括静电势能和内能在内的能量守恒定律处理,列式的方法常有两种:

a从初、末状态的能量相等(即)列方程

b从某些能量的减少等于另一些能量的增加(即)列方程

c若受重力、电场力和磁场力作用,由于洛仑兹力不做功,而重力与电场力做功都与路径无关,只取决于始末位置。因此它们的机械能与电势能的总和保持不变。

(2)处理复合场用等效方法:

各种性质的场与实物(由分子和原子构成的物质)的根本区别之一是场具有叠加性。即几个场可以同时占据同一空间,从而形成叠加场,对于叠加场中的力学问题,可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果;也可以同时研究几种场力共同作用的效果,将叠加紧场等效为一个简单场,然后与重力场中的力学问题进行类比,利用力学的规律和方法进行分析与解答。

[典例分析]

 
 
 
 
 
 
 
 
 
图5

[例1]如图5所示,AB是一个接地的很大的薄金属板,其右侧P点有带量为Q的正电荷,N为金属板外表面上的一点,P到金属板的垂直距离,M为PN连线的中点,关于M、N两点的场强和电势,有如下说法:

①M点的电势比N点电势高,M点的场强比N点的场强大

②M点的场强大小为

③N点的电势为零,场强不为零

④N点的电势和场强都为零

上述说法中正确的是(    )

 A.①③       B.②④      C.①④      D.②③

[例2]如图6所示,两根长为的绝缘细线上端固定在O点,下端各悬挂质量为的带电小球A、B,A、B带电分别为,今在水平向左的方向上加匀强电场,场强E,使连接AB长为的绝缘细线拉直,并使两球处于静止状态,问,要使两小球处于这种状态,外加电场E的大小为多少?

 
 
 
 
 
         图6

[例3]如图7所示,是示波管工作原理示意图,电子经加速电压U1加速后垂直进入偏转电场,离开偏转电场时的偏转量为,两平行板间的距离为,电势差为U2,板长为,为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量)可采取哪些措施?

 
 
 
 
       图7

 

[例4](2001年,安徽高考题)一平行板电容器,两板间的距离和两板面积都可调节,电容器两极板与电池相连接,以表示电容器的电量,表示两极间的电场强度,则下列说法中正确的是(    )

A.当增大,S不变时,减小E减小

B.当S增大,不变时,增大E增大

C.当减小,S增大时,增大E增大

D.当S减小,减小时,不变E不变

[例5]如图8所示,在S点的电量为q,质量为m的静止带电粒子,被加速电压为U,极板间距离为d的匀强电场加速后,从正中央垂直射入电压为U的匀强偏转电场,偏转极板长度和极板距离均为L,带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场,其磁感应强度为B。若不计重力影响,欲使带电粒子通过某路径返回S点,求:

(1)匀强磁场的宽度D至少为多少?

(2)该带电粒子周期性运动的周期T是多少?偏转电压正负极多长时间变换一次方向?

 
 
 
 
 
 
 
      图8

 

[例6]N个长度逐个增大的金属筒和一个靶沿轴线排列成 一串,如图9 所示(图中只画出4个圆筒,作为示意),各筒和靶相间地连接到频率为f,最大电压值为U的正弦交流电源的两端,整个装置放在高度真空容器中,圆筒的两底面中心开有小孔,现有一电量为q、质量为m的正离子沿轴线射入圆筒,并将在圆筒间及圆筒与靶间的缝隙处受到电场力作用而加速(设圆筒内部没有电场),缝隙的宽度很小,离子穿过缝隙的时间可以不计,已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v1,且此时第一、二两个圆筒间的电势差U1-U2=-U,为使打到靶上的离子获得最大能量,各个圆筒的长度应满足什么条件?并求出在这种情况下打到靶上的离子能量。

                  
 
 v1
 
      图 9

 

[例7]一水平放置的平行板电容器置于真空中,开始时两极板的匀电场的场强大小为E1,这时一带电粒子在电场的正中处于平衡状态。现将两极板间的场强大小由E1突然增大到E2,但保持原来的方向不变,持续一段时间后,突然将电场反向,而保持场强的大小E2不变,再持续一段同样时间后,带电粒子恰好回到最初的位置,已知在整个过程中,粒子并不与极板相碰,求场强E1的值。

[例8]如图10所示,在xOy平面内,有场强E=12N/C,方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场.一个质量m=4×10-5kg,电量q=2.5×10-5C带正电的微粒,在xOy平面内做匀速直线运动,运动到原点O时,撤去磁场,经一段时间后,带电微粒运动到了x轴上的P点.求:(1)P点到原点O的距离;(2)带电微粒由原点O运动到P点的时间.

 

[跟踪练习]

 0  135637  135645  135651  135655  135661  135663  135667  135673  135675  135681  135687  135691  135693  135697  135703  135705  135711  135715  135717  135721  135723  135727  135729  135731  135732  135733  135735  135736  135737  135739  135741  135745  135747  135751  135753  135757  135763  135765  135771  135775  135777  135781  135787  135793  135795  135801  135805  135807  135813  135817  135823  135831  447348 

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