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高中物理电势解读:三步搞定电场力与力学题

2026-04-16 20:39:41教育资讯0

许多学生,在高一阶段的时候高中物理电势解读,力学表现还算是不错的了,然而,当他们进入到电学学习阶段后高中物理电势解读,往往就会感觉有点吃力了,从理论上来说,既然有了力学基础,那么有关电学的题目应该不会很难才对,可是,或许是因为这部分内容在日常生活当中接触的并不多,导致学生在直观感受这个方面存在不足,所以就会觉得这些内容有点抽象了。fIV物理好资源网(原物理ok网)

事实上,虽说电场没法看见,可是只要把握住物理概念的根本定义,便能够将相关的问题转变为基本的力学问题了呀。fIV物理好资源网(原物理ok网)

下面这道题目呢,它属于2021年那儿福建省所举行的高考真题范畴,它其实就是那种特别典型的点电荷电场方面的问题。fIV物理好资源网(原物理ok网)

题目fIV物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电势解读fIV物理好资源网(原物理ok网)

A、首先,有A、B两点,在这两点处分别固定着一点电荷,其电荷量均为Q,并且Q大于0。接着,以O作为原点,沿着竖直向下的方向设定为正方向来建立x轴。然后,要是取处于无穷远处为电势零点的话,那么在ON这个区域上的电势φ,它随着位置x的变化关系呈现出如图(b)所示的那种情况。fIV物理好资源网(原物理ok网)

有一个电荷量是Q的小球S1,其中Q大于0,它以一定的初动能从M点开始朝着竖直方向向下做的运动,在经历了一段时间之后到达了N点,它在ON这一段所做运动的加速度大小a,是随着位置x而发生变化的,其变化关系就如同图(c)所展示的那样。fIV物理好资源网(原物理ok网)

图中g为重力加速度大小,K为静电力常量。fIV物理好资源网(原物理ok网)

(1)求小球S1在M点所受电场力大小;fIV物理好资源网(原物理ok网)

(2)在小球S1运动至N点的这个时刻,恰好与一个沿着x轴负方向进行运动的、不带电的绝缘小球S2产生了弹性碰撞。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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(3)此刻,把S2安置固定于N这个位置,为了确保S1能够运动抵达N点从而与之产生相碰的情况,那么S1从M点开始下落的时候,其初始动能必须要满足怎样的条件呢?fIV物理好资源网(原物理ok网)

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第一问的分析fIV物理好资源网(原物理ok网)

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此问所需求出的是小球于M点时所受到的电场力,那么处于M点的场强究竟有多大呢,它乃是A、B两处的点电荷在该位置各自场强的矢量和。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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算出来电场力的大小了,再对它的方向做一下说明,因为A、B处点电荷为正电以及小球S1也带正电物业经理人,所以二者是相互排斥的,合力的方向是竖直向上的,也就是x轴的负方向。fIV物理好资源网(原物理ok网)

第二问的分析fIV物理好资源网(原物理ok网)

我们首先去看题目的问题,此问题是要求S2碰撞之前的动量,那么这就需要知道S2的质量,以及碰撞之前的速度。S2的质量跟S1是相等的,然而S1的质量题目当中也没有直接进行说明,仅仅只能从所给的条件里面去挖掘相关信息。fIV物理好资源网(原物理ok网)

我们看到,图(b)中给出数据的S1的位移有L/2,我们又看到,图(c)中给出数据的S1的位移也有L/2,那么看这个位置的受力是什么呢,看这个位置的能量变化又是什么呢。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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我们已然获取了小球S1的质量,也便是获取了小球S2的质量,为了让公式更为清晰一点,我们依旧将两个小球的质量和速度各自予以表示。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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因是弹性碰撞这种情况,动能毫无疑问是守恒的。另外呢,鉴于碰撞时间极其短暂,尽管碰撞之时存在电场力和重力等外力,然而碰撞时内力远远大于外力,这就满足了动量守恒的条件,所以能够分别列出两个关系式。可是呢,我们目前仅仅剩下小球S2碰撞前、后的速度是未知的状态,从理论上来说联立这两式能够得出这两个速度。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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第三问的分析fIV物理好资源网(原物理ok网)

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在第二问那儿,没提及小球S1的初动能情况。它于碰撞之前存有动能,这表明其初动能是比较大的。要是要确保它能够抵达N点去和S2相碰,那最低要求该怎么去考虑呢?是不是我们凭借主观想法所认为的,当抵达N点之际速度恰恰为0。fIV物理好资源网(原物理ok网)

明显并非如此,鉴于靠近N点之际,小球S1所承受的电场力合力方向是朝着下方的,要是此刻速度为零,那么在这之前S1的速度已然是负的了,也就是说已然向上运动了。fIV物理好资源网(原物理ok网)

第一问里被我们知晓的是,小球S1于M点时,其所受电场力的合力方向为向上,起初,小球S1向下运动是在克服电场力的阻力。我们通过图(c)能够看到,它处于O点下方,并且是加速度为正的加速运动,因而在O点上方,必定存在一个点,能让小球S1从减速运动转变为加速运动。fIV物理好资源网(原物理ok网)

那,这个点该怎么去判断?我们看一下图(c),它于O点下方L/2处这般位置的加速度是2g,所表明的是此时候除开重力之外,它所受到的电场力合力大小与重力是相等的,而且其方向是向下的。那么依据对称性,在O点上方L/2处的时候,它受到电场力合力大小和重力同样是相等的,不过电场力合力方向是向上的,所以在这个地方它所受到的合外力是0。fIV物理好资源网(原物理ok网)

要是把O点上方L/2的那个地方称作D点,在D点往上的部分,小球S1会做减速运动,为了确保小球S1能够抵达N点去和S2相碰,那就得保证小球S1能够顺利通过D点,也就是到达D点的时候速度要大于或者等于0。fIV物理好资源网(原物理ok网)

我们脑子里面最先冒出来的念头是,算出抵达D点之际,电场力所开展的是负功,这个负功的数值要是小于或者等于小球S1一开始具备的动能与重力势能加起来的总和,那就符合条件。然而,电场力是不断变化的,没办法直接凭借功的定义来进行计算,因而只能另寻别的法子,而这个法子就是电势定义法,它原本就是依据做功来给出定义的。fIV物理好资源网(原物理ok网)

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这道题写得非常细,希望对电场概念还比较模糊的同学有所帮助。fIV物理好资源网(原物理ok网)

再来一篇
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