带电场曲线运动和相关例题如下:
一、带电场曲线运动
1. 物体受到恒定的合外力作用,并且这个力是变力,与初速度方向成一定的夹角。物体在这个力的作用下,可以做曲线运动。
2. 物体在恒力作用下,不可能做匀加速直线运动。
二、例题
1. 质量为m的质点,在恒力F的作用下,从静止开始沿曲线A运动到位置B,其中F的方向始终与速度方向垂直,求恒力的冲量。
分析:质点在恒力作用下做曲线运动,说明恒力的方向与速度方向不共线。根据冲量的定义式可以求出恒力的冲量。
解:根据动量定理得,恒力的冲量:I = Ft = mv' - mv = (mv') - mv
例题答案:恒力的冲量为(mv')-mv。
2. 质量为m的物体,在水平恒力作用下沿粗糙水平面运动,其v-t图象如图所示,则水平恒力的大小为____N。
分析:由图可知,物体在前4s内做匀加速直线运动,后4s内做匀减速直线运动,根据速度时间公式求出加速度的大小,再根据牛顿第二定律求出水平恒力的大小。
解:前4s内物体的加速度为:$a = frac{bigtriangleup v}{bigtriangleup t} = frac{6}{4}m/s^{2} = 1.5m/s^{2}$;
根据牛顿第二定律得:$F - f = ma$,解得:$F = f + ma = 3N$。
故答案为:$3$。
带电体在电场中运动时,如果电场力不能提供足够的能量,带电体会做曲线运动。常见的曲线运动包括:平抛运动、圆周运动和抛物线运动等。
例如,一个带电粒子以一定的初速度沿垂直于电场方向射入匀强电场中,粒子在电场中做类平抛运动。运动轨迹为抛物线,其运动规律与平抛运动相似。
再例如,一个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其运动轨迹为圆周,其运动规律与圆周运动相似。
需要注意的是,带电体在电场和磁场中的运动轨迹可能会受到其他因素的影响,如重力、空气阻力等。因此,在分析带电体的运动轨迹时,需要综合考虑各种因素的影响。
带电场曲线运动和相关例题常见问题主要包括:
1. 曲线运动中速度的方向如何确定?在曲线运动中速度的方向总是改变的,即速度方向时刻变化。可以用矢量法来分析速度方向的改变,即速度在某一瞬间是在曲线上某点的切线方向。
2. 如何判断物体做曲线运动?根据物体所受合外力方向与初速度方向的关系来判断。如果物体所受合外力方向与初速度方向不在同一直线上,则物体做曲线运动。
3. 曲线运动中物体所受合外力一定是变力吗?在曲线运动中,物体所受合外力不一定是变力。但当物体做匀速圆周运动时,合外力是始终存在的且方向指向圆心,是个恒力。
4. 如何求曲线运动的加速度?对于曲线运动,加速度的方向总是与该点的速度方向垂直,因此可以分解成切向加速度和法向加速度。切向加速度决定着物体速度大小的变化,法向加速度决定着物体速度方向的变化。
例题:一质量为m的物体以一定的速度v0沿水平面在粗糙的水平面上做曲线运动,已知物体受到的摩擦力为f,则关于物体的加速度,下列说法正确的是( )
A. 摩擦力的方向一定与物体的速度方向垂直
B. 摩擦力的方向一定与物体的速度变化的方向相同
C. 物体可能做匀加速直线运动
D. 物体一定做变加速运动
解析:物体受到的摩擦力与物体的相对运动方向相反,而相对运动方向取决于物体的速度方向,所以摩擦力的方向可能与速度方向垂直,也可能与速度方向相同,故A错误,B正确。当摩擦力与速度方向相同时,摩擦力对物体做正功,由动能定理得:$W_{f} = Delta E_{k}$,则物体的动能增加,速度增大,加速度不变,物体可能做匀加速直线运动,故C正确。若摩擦力与速度方向相反,摩擦力对物体做负功,由动能定理得:$W_{f} = - Delta E_{k}$,则物体的动能减小,速度减小,加速度不变,物体做变减速运动,故D错误。
总结:本题主要考查了曲线运动的条件以及摩擦力的相关知识。理解摩擦力的方向与相对运动方向有关是解题的关键。