- 高三物理静电场功能关系
高三物理静电场功能关系主要包括以下几个:
1. 电势能和电势的关系:带电体在电场中某点的电势能等于该点电势能与电荷量的比值,可以用公式E=qφ表示。
2. 电势能和电势差的关系:带电体在电场中两点间电势差等于将该带电体从一点移到另一点时克服电场力所做的功,可以用公式Uab=Epa-Epb表示。
3. 电场力做功与电荷量的关系:带电体在电场中运动时,电场力所做的功等于电荷量增加量与电势差乘积的负值,可以用公式Wab=qUab表示。
4. 电势能和电荷量的关系:带电体在电场中某点的电势能E与电荷量q的乘积等于该点与零势能点的电势差U,即E=qU。
此外,静电场的静电力做正功,电荷的电势能就减小;静电力做负功,电荷的电势能就增加。静电场中某点的电势大小与该处的电荷量及电荷所受电场力无关。
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相关例题:
题目:
一个质量为 m 的小球,带电量为 + q 的电荷,在电场强度为 E 的匀强电场中,以某一初速度 v 竖直向下抛出。小球运动过程中所受电场力方向竖直向上。不计空气阻力,重力加速度为 g。
1. 小球做何种运动?
2. 求小球在运动过程中机械能的变化量。
解析:
1. 小球做匀减速直线运动。
根据题意,小球受到电场力和重力的作用,其中电场力方向竖直向上,而重力方向竖直向下。由于电场力和重力的合力方向与小球的运动方向相反,所以小球做匀减速直线运动。
2. 小球在运动过程中机械能的变化量等于电势能和动能的变化量之和。
由于小球受到电场力作用,电场力对小球做正功,所以小球的电势能减小;同时小球受到重力作用,重力对小球做负功,所以小球的动能也减小。因此,小球在运动过程中机械能的变化量等于电势能和动能的变化量之和。
根据能量守恒定律,小球在运动过程中机械能的变化量等于小球抛出时的机械能和落回原点时的机械能之差。由于小球在运动过程中只受电场力和重力作用,所以机械能的变化量只与电场力和重力做功有关。
(1) 电场力对小球做的正功等于小球的电势能减小量:
W_{电} = qE Delta varphi = qE(h - 0) = qEh
(2) 重力对小球做的负功等于小球的动能减小量:
W_{重} = mgh = m Delta v^{2} / 2g
(3) 小球抛出时的机械能和落回原点时的机械能相等:
E_{初} = E_{末} = frac{1}{2}mv^{2} + mgh + qEh
将以上三个方程联立求解,可得:
Delta E = frac{1}{2}mv^{2} - mgh - qEh + E_{初} = frac{1}{2}mv^{2} - mgh - qEh + frac{1}{2}mv^{2} = frac{3}{2}mv^{2} - mgh - qEh
所以,小球在运动过程中机械能的变化量为 Delta E = frac{3}{2}mv^{2} - mgh - qEh。其中,E_{初} 为小球抛出时的机械能,mgh 为小球的势能变化量,qEh 为电势能变化量。由于电场力和重力做功导致机械能的变化量与小球的运动轨迹无关。
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