高中物理专项复习之电磁学综合【推荐关注@高中学习资料库 】.docVIP

电磁学综合 1.带电物体在重力场与电场的复合场中的运动 例题1.一块矩形绝缘平板放在光滑的水平面上，另有一质量为、带电量为的小物块以某一初速度从板的端水平滑上板的上表面，整个装置处在足够大的竖直向下的匀强电场中，小物块沿平板运动至端且恰好停在平板的端，如图1所示。若保持匀强电场的大小不变，但方向反向，当小物块仍由端以相同的初速度滑上板面，则小物块运动到距端的距离为板总长的处时，就相对于平板静止了。试求： ⑴小物块带何种电荷？ ⑵匀强电场的场强大小。 解析：⑴由能量和受力分析可知，小物块带负电。 ⑵设小物块的初速度为，平板的质量为长度为，和相对静止时的共同速度为，和之间的动摩擦因数为。在小物块由端沿平板运动至端的过程中，对系统应用功能关系有 在电场反向后，小物块仍由端沿平板运动至与平板相对静止的过程中，对系统应用功能关系又有 解以上两式得 命题解读： 这是一道带电物体在重力场和电场的复合场中运动的题目，需要重点解决的是带电物体的受力情况以及能量转化的分析，具体分析时注意以下几点 ①由于题目中所加的是一个匀强电场，带电小物块所受的电场力是恒定不变的，所以带电小物块的受力分析和重力场中物体的受力分析是一样的，只是多了一个电场力。分析完了受力情况后，就可以选择合适的物理规律进行列式求解了。需要注意的是，为一带电小物块，受力分析时，其重力不能忽略。 ②匀强电场反向前后的两种情况，小物块最终都是和平板相对静止，应分析得出这两种情况下两者的共同速度是一样的，不然将导致题目无法解决。 如果在重力场中加上磁场，则带电物体或粒子的运动将会是怎样的呢？请看下面的问题： 2.带电物体在重力场与磁场的复合场中的运动 例题2.如图2所示，匀强磁场垂直于纸面向里，有一足够长的等腰三角形绝缘滑槽，两侧斜面与水平面的夹角均为，在斜槽顶端两侧各放一个质量相等、带等量负电荷的小球和，两小球与斜槽动摩擦因数相等，均为＜。现将两小球同时释放，则下列说法中正确的是 .两小球沿斜槽都做匀加速运动，且加速度相等 .两小球沿斜槽都做匀加速运动，且＞ .两小球沿斜槽都做变加速运动，且＞ .两小球沿斜槽的最大位移之间的关系是＜ 解析：对左右两侧的小球进行受力分析，分别如图3甲、乙两图所示。 由甲图可知，对于左侧的小球，有 由以上三式可知，随着小球运动速度的增大，减小，减小，则加速度逐渐增大，并且当速度增大到一定值时，会出现等于零的时刻，此后小球便会脱离斜面。 同理，由乙图可知，对于右侧的小球，有 结合上面的方程可知，随着随着小球运动速度的增大，增大，增大，则加速度逐渐减小，也不会出现小球脱离斜槽的情况。 由以上的讨论可知，左右两侧的小球所做的都不是匀变速运动，并且＞，所以选项、错，、对。 命题解读： 此题也是一个带电小球的受力分析问题，和上题一样，相比于平常的受力分析，也就只多了一个洛仑兹力。可值得注意的是，由于带电小球所受的洛仑兹力大小与小球的速度大小有着直接关系，所以要时刻关注因速度变化而引起的洛仑兹力的变化情况，从而更准确的分析、判断带电小球的运动状态，以正确解题。 如果在重力场中同时加上电场和磁场,情况又会怎样呢？请看下面的情况： 3.带电物体在重力场、电场与磁场的复合场中的运动 例题3.如图4所示，为一长为的水平放置的绝缘板，绝缘板处在匀强电场和匀强磁场之中，但匀强磁场只占据右半部分空间。一质量为、带电量为的小滑块，在端从静止开始被电场加速向右运动，进入磁场后做匀速运动，直至右端与挡板碰撞弹回。碰撞之后立即撤去电场，小滑块仍做匀速运动。小滑块俩开磁场后，在距端的点处停下。设小滑块与绝缘板间的动摩擦因数为，试求 ⑴小滑块与挡板碰撞后的速度大小； ⑵匀强磁场的磁感应强度。 解析：在小滑块进入磁场之前，其运动区间是由到，该过程中电场力和摩擦力做功，由动能定理，得 小滑块进入磁场后，即在段上运动时，小滑块做匀速运动，即所受合力为零，则 式中的为小滑块受到的洛仑兹力。 小滑块与挡板碰撞后，因为撤去电场，而小滑块做匀速运动，所以摩擦力为零。设滑块与挡板碰撞后的速度大小为，则小滑块在竖直方向上的受力情况为 小滑块在段运动时，只有摩擦力做功，则由动能定理得 解以上几个方程所组成的方程组，得 ， 命题解读： ①此题中，重力场、电场和磁场时同时存在的，带电小滑块的受力情况分析少复杂一些。但好在该题中小滑块的运动过程分了三个阶段，其相应的受力分析也就要分阶段进行，并且每一段小滑块的受力各有特点：由到的过程中，小滑块不受洛仑兹力；在由或由两个阶段上运动时，小滑块均做匀速运动，速度