专题2——力与物体的直线运动第2课时(2)

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1、第2课时匀变速直线运动规律在电学中的应用基础回扣1.带电粒子在电场中做直线运动的问题:在电场中处理力学问题,其分析方法与力学相同.首先进行,然后看物体所受的合力与是否一致,其运动类型有电场加速运动和在交变的电场内往复运动.2.带电粒子在磁场中做直线运动的问题:洛伦兹力的方向始终粒子的速度方向.受力分析速度方向垂直于3.带电粒子在复合场中的运动情况一般较为复杂,但是它仍然是一个问题,同样遵循力和运动的各条基本规律.4.若带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动,如果是匀强电场和匀强磁场,那么重力和电场力都是力,洛伦兹力与速度方向垂直,而其大小与大小密切相关.因此,只有

2、带电粒子的不变,才可能做直线运动,也即匀速直线运动.力学恒速度速度大小思路方法1.处理带电粒子在交变电场作用下的直线运动问题时,首先要分析清楚带电粒子在内的受力和运动特征.2.在具体解决带电粒子在复合场内运动问题时,要认真做好以下三点:(1)正确分析情况;(2)充分理解和掌握不同场对电荷作用的特点和差异;(3)认真分析运动的详细过程,充分发掘题目中的,建立清晰的物理情景,最终把物理模型转化为数学表达式.受力隐含条件一个周期题型1动力学方法在电场内的应用例1(2009·广东·20)如图2-2-1所示,绝缘长方体B置于水平面上,两端固定一对平行带电极板,极板间形成匀强电场E,长

3、方体B的上表面光滑,下表面与水平面的动摩擦因μ=0.05(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同)B与极板的总质量mB=1.0kg.带正电的小滑块A的质量mA=0.6kg,其受到的电场力大小F=1.2N.假设A所带的电荷量不影响极板间的电场分布.t=0时图2-2-1刻,小滑块A从B表面上的a点以相对地面的速度vA=1.6m/s向左运动,同时,B(连同极板)以相对地面的速度vB=0.40m/s向右运动.问(g取10m/s2)(1)A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少?(2)若A最远能到达b点a、b的距离L应为多少?从t=0时刻到A运动到b点时,摩擦力对B做的功为多少?解析(1)由牛顿第

4、二定律F=ma有A刚开始运动时的加速度大小aA==2.0m/s2,方向水平向右B刚开始运动时受电场力和摩擦力作用由牛顿第三定律得电场力F′=F=1.2N摩擦力Ff=μ(mA+mB)g=0.8NB刚开始运动时的加速度大小aB==2.0m/s2,方向水平向左(2)设B从开始匀减速到零的时间内t1,则有t1==0.2s此时间内B运动的位移sB1==0.04mt1时刻A的速度vA1=vA-aAt1=1.2m/s>0,故此过程A一直匀减速运动.此t1时间内A运动的位移sA1==0.28m此t1时间内A相对B运动的位移s1=sA1+sB1=0.32m此t1时间内摩

5、擦力对B做的功为W1=-Ff·sB1=-0.032Jt1后,由于F′>f,B开始向右做匀加速运动,A继续做匀减速运动,当它们速度相等时A、B相距最远,设此过程运动时间为t2,它们的速度为v,则有对A速度v=vA1-aAt2对B加速度aB1==0.4m/s2速度v=aB1t2联立以上各式并代入数据解得v=0.2m/st=0.5s此t2时间内A运动的位移sA2==0.35m此t2时间内B运动的位移sB2==0.05m此t2时间内A相对B运动的位移s2=sA2-sB2=0.30m此t2时间内摩擦力对B做的功为W1=-Ff·sB2=-0.04J所以A最远能到达b点

6、a、b的距离为L=s1+s2=0.62m从t=0时刻到A运动到b点时,摩擦力对B做的功为Wf=W1+W2=-0.072J解决电场内带电粒子的运动问题时要抓住两个分析:1.受力分析.2.运动过程和特点分析.通过受力分析研究运动;反过来,看运动是否对受力有影响.答案(1)2.0m/s2,方向水平向右2.0m/s2,方向水平向左(2)0.62m-0.072J预测演练1(2009·汕头市二模)(18分)如图2-2-2甲所示,A、B为水平放置的平行金属板,板间距离为d(d远小于板的长和宽).在两板的中心各有小孔O和O′,O和O′处在同一竖直线上,在两板之间有一带负电的质点P.已知A、B

7、间所加电压为U0时,质点P所受的电场力恰好与重力平衡.现在A、B间加上如图乙所示随时间t作周期性变化的图2-2-2电压U,已知周期T=(g为重力加速度)在第一个周期内的某一时刻t0,在A、B间的中点处由静止释放质点P,一段时间后质点P从金属板的小孔飞出.(1)t0在什么范围内,可使质点在飞出小孔之前运动的时间达到最短?(2)t0在哪一时刻,可使质点P从小孔飞出时的速度达到最大?解析设质点P的质量为m,电量大小为q,根据题意,当A、B间的电压为U0时,