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自主閱讀素材7本章學(xué)科素養(yǎng)提升 第七章靜電場(chǎng) 規(guī)范答題要求 必要過(guò)程的敘述 遵循規(guī)律的敘述 假設(shè)物理量的敘述 如圖所示 A B為兩塊平行金屬板 A板帶正電 B板帶負(fù)電 兩板之間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng) 兩板間距為d 電勢(shì)差為U 在B板上開(kāi)有兩個(gè)間距為L(zhǎng)的小孔 C D為兩塊同心半圓形金屬板 圓心都在貼近B板的O 處 C帶正電 D帶負(fù)電 兩板間的距離很近 兩板末端的中心線(xiàn)正對(duì)著B(niǎo)板上的小孔 兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等 方向都指向O 半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計(jì) 現(xiàn)從正對(duì)B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m 電荷量為q的帶正電微粒 微粒的重力不計(jì) 求 例1 經(jīng)典案例 1 微粒穿過(guò)B板小孔時(shí)的速度多大 2 為了使微粒能在C D板間運(yùn)動(dòng)而不碰板 C D板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小應(yīng)滿(mǎn)足什么條件 3 從釋放微粒開(kāi)始 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間微粒會(huì)通過(guò)半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn) 審題流程 滿(mǎn)分規(guī)范 評(píng)分細(xì)則 答題規(guī)則 A板帶正電 B板帶負(fù)電 信息提取 隱含 兩板間電場(chǎng)方向豎直向下 兩板末端的中心線(xiàn)正對(duì)著B(niǎo)板上的小孔 微粒能夠穿過(guò)B板 兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度可以認(rèn)為大小處處相等 方向都指向O 隱含 隱含 微粒受到電場(chǎng)力指向O 由靜止釋放 微粒初速度為零 隱含 A B極板間 微粒做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 過(guò)程分析 A B極板間 微粒做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 再返回A B極板間 微粒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 至A板附近速度減為零 規(guī)律應(yīng)用 動(dòng)能定理 牛頓第二定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律 圓周運(yùn)動(dòng)周期公式 滿(mǎn)分規(guī)范 評(píng)分細(xì)則 答題規(guī)則 1 設(shè)微粒穿過(guò)B板小孔時(shí)的速度為v 根據(jù)動(dòng)能定理得qU mv2 3分 設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn) 則 t2 2分 從釋放微粒開(kāi)始到微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的時(shí)間 3 微粒從釋放開(kāi)始經(jīng)t1射入B板的小孔 則 d vt1 2分 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知 再經(jīng)過(guò)2 t1 t2 時(shí)間微粒再一次經(jīng)過(guò)P點(diǎn) 所以微粒經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的時(shí)間 評(píng)分細(xì)則 答題規(guī)則 第一問(wèn) 1 只列出 式 沒(méi)能計(jì)算出結(jié)果 只得3分 2 不列 式 而列出的是q ma和v2 2ad也可得3分 計(jì)算結(jié)果正確再得2分 答題規(guī)則 題目中已有物理量符號(hào) 一定要用題目中的字母表達(dá)方程 否則計(jì)算結(jié)果容易出現(xiàn)錯(cuò)誤 影響步驟分 第二問(wèn) 1 不列 式 而列出的是qE m和L 2R也可得3分 2 如果只列qE m 沒(méi)有列出L與R的關(guān)系式 計(jì)算結(jié)果正確 扣1分 如果計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤 只得2分 答題規(guī)則 解題過(guò)程中 必要的幾何關(guān)系即使簡(jiǎn)單也不能少 否則將會(huì)失去步驟分 第三問(wèn) 1 只列出 式 沒(méi)有計(jì)算出結(jié)果 但最終結(jié)果正確 不扣分 計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤 只得2分 2 沒(méi)有列出 式 而列出的是T 和t2 T 最終結(jié)果正確 不扣分 計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤 只得1分 3 沒(méi)有考慮到運(yùn)動(dòng)的周期性 但說(shuō)明了再經(jīng)過(guò)2 t1 t2 時(shí)間微粒再一次經(jīng)過(guò)P點(diǎn) 且結(jié)果正確 可得1分 答題規(guī)則 在時(shí)間比較緊張的情況下 要盡量根據(jù)題設(shè)條件寫(xiě)出必要的方程 力爭(zhēng)多得步驟分 等效法 在電場(chǎng)中的應(yīng)用處理帶電粒子在 等效力場(chǎng) 中的運(yùn)動(dòng) 要關(guān)注以下兩點(diǎn) 一是對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí) 注意帶電粒子受到的電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向所成的夾角是銳角還是鈍角 從而決定電場(chǎng)力做功情況 二是注意帶電粒子的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1 等效重力法 將重力與電場(chǎng)力進(jìn)行合成 如圖所示 則F合為等效重力場(chǎng)中的 重力 g 為等效重力場(chǎng)中的 等效重力加速度 F合的方向等效為 重力 的方向 即在等效重力場(chǎng)中的豎直向下方向 2 物理最高點(diǎn)與幾何最高點(diǎn) 在 等效力場(chǎng) 做圓周運(yùn)動(dòng)的小球 經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度問(wèn)題 小球能維持圓周運(yùn)動(dòng)的條件是能過(guò)最高點(diǎn) 而這里的最高點(diǎn)不一定是幾何最高點(diǎn) 而應(yīng)是物理最高點(diǎn) 如圖所示 在豎直邊界線(xiàn)O1O2左側(cè)空間存在一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度E 100N C 電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一固定的粗糙絕緣斜面AB 其傾角為30 A點(diǎn)距水平地面的高度為h 4m BC段為一粗糙絕緣平面 其長(zhǎng)度為L(zhǎng) m 斜面AB與水平面BC由一段極短的光滑小圓弧連接 圖中未標(biāo)出 豎直邊界線(xiàn)O1O2右側(cè)區(qū)域固定一半徑為R 0 5m的半圓形光滑絕緣軌道 CD為半圓形光滑絕緣軌道的直徑 C D兩點(diǎn)緊貼豎直邊界線(xiàn)O1O2 位于電場(chǎng)區(qū)域的外部 忽略電場(chǎng)對(duì)O1O2右側(cè)空間的影響 現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m 1kg 電荷量為q 0 1C的帶正電的小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 在A(yíng)點(diǎn)由靜止釋放 且該小球與斜面AB和水平面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 求 g取10m s2 例2 1 小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象 由A點(diǎn)至C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 根據(jù)動(dòng)能定理可得 mg Eq h mg Eq cos 答案 解析 2 小球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)所受軌道的壓力大小 30N 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象 在由C點(diǎn)至D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得 答案 解析 3 小球落地點(diǎn)距離C點(diǎn)的水平距離 設(shè)小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a 根據(jù)牛頓第二定律可得mg qE ma 解得a 20m s2假設(shè)小球落在BC段 則應(yīng)用類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式可得x vDt 2R at2 答案 解析