在竖直平面内有一电场强度大小为E的匀强电场,将一个质量为m、电量为q的带电小.
在竖直平面内有一电场强度大小为E的匀强电场,将一个质量为m、电量为q的带电小.
(2013•闸北区一模)在竖直平面内有一电场强度大小为E的匀强电场,将一个质量为m、电量为q的带电小球由静止开始释放,带电小球沿与竖直方向成θ 角做直线运动.关于带电小球的电势能ε 和机械能W的判断,正确的是( )
A.若θ<90°且sinθ=qE/mg,则ε、W一定不变
B.若45°<θ<90°且tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W一定增加
C.若0<θ<45°且tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W一定增加
D.若0<θ<45°且tanθ=qE/mg,则ε可能减小、W可能增加
考点:电势能;功能关系.
专题:电场力与电势的性质专题.
分析:带电小球从静止开始做直线运动,受到两个恒力作用,其合力与速度方向必定在同一直线上,根据电场力与速度方向的夹角,判断电场力做功正负,确定电势能和机械能的变化.
A、若θ<90°且sinθ=qE/mg 时,运用三角形定则作出力的合成图,可知,电场力qE与合力F合垂直,则电场力与速度方向垂直,电场力不做功,ε、W一定不变.故A正确.
B、若45°<θ<90°且tanθ=qE/mg 时,则电场力大于重力,电场力与合力成锐角,电场力一定做正功,则ε一定减小、W一定增加.故B正确.
C、D若0<θ<45°且tanθ=qE/mg 时,则电场力小于重力,电场力与合力可能成锐角,也可能成钝角,电场力可能做正功,也可能做负功,所以电势能可能减小,机械能增大,也可能电势能增大,机械能减小.故C错误,D正确.
故选ABD
可不可以画出D选项中的两种情况
(2013•闸北区一模)在竖直平面内有一电场强度大小为E的匀强电场,将一个质量为m、电量为q的带电小球由静止开始释放,带电小球沿与竖直方向成θ 角做直线运动.关于带电小球的电势能ε 和机械能W的判断,正确的是( )
A.若θ<90°且sinθ=qE/mg,则ε、W一定不变
B.若45°<θ<90°且tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W一定增加
C.若0<θ<45°且tanθ=qE/mg,则ε一定减小、W一定增加
D.若0<θ<45°且tanθ=qE/mg,则ε可能减小、W可能增加
考点:电势能;功能关系.
专题:电场力与电势的性质专题.
分析:带电小球从静止开始做直线运动,受到两个恒力作用,其合力与速度方向必定在同一直线上,根据电场力与速度方向的夹角,判断电场力做功正负,确定电势能和机械能的变化.
A、若θ<90°且sinθ=qE/mg 时,运用三角形定则作出力的合成图,可知,电场力qE与合力F合垂直,则电场力与速度方向垂直,电场力不做功,ε、W一定不变.故A正确.
B、若45°<θ<90°且tanθ=qE/mg 时,则电场力大于重力,电场力与合力成锐角,电场力一定做正功,则ε一定减小、W一定增加.故B正确.
C、D若0<θ<45°且tanθ=qE/mg 时,则电场力小于重力,电场力与合力可能成锐角,也可能成钝角,电场力可能做正功,也可能做负功,所以电势能可能减小,机械能增大,也可能电势能增大,机械能减小.故C错误,D正确.
故选ABD
可不可以画出D选项中的两种情况
物理人气:280 ℃时间:2019-08-21 14:21:32
优质解答
D.若0<θ<45°且tanθ=qE/mg,则ε可能减小、W可能增加
如上图所示,OA或者AO方向为小球的运动方向,也是小球受到的合力方向;qE是小球所受的电场力,OA与竖直线成的角度为小于45度的锐角.小球电势能变化与机械能变化有如下两种可能:
1、若小球沿着该直线向上运动(红色的v表示),则电场力与v成钝角θ+90°,这种情况下,电场力对小球做负功,小球电势能增加,同时因为合力(与v反向)对小球做负功,所以小球机械能减小;
2、若小球沿着该直线向下运动(粉红色的v表示),则电场力与v成锐角90°- θ ==>电场力对小球做正功,小球电势能减小,合力对小球做正功,小球机械能增加.
因此,小球的电势能机械能变化方式不能唯一确定,原因就是小球的运动速度方向有两种可能.哦,你说的有道理,我原先没注意到小球是从静止开始运动的,重新解释如下:因为小球从静止释放以后,所受的合力为重力与电场力的合力,显然合力不可能为零,否则小球就不会运动。小球受到的合力恒定,因此只能做出速度为零的匀加速直线运动,所以,上面给出的红色速度是错误的,请无视。
对D选项,因为条件是“若0<θ<45°且tanθ=qE/mg”,这表明,电场力小与重力(tanθ<1),且在电场力、重力以及它们的合力所组成的直角三角形里面,电场力和重力为三角形的两直角边,合力是三角形的斜边。也就是,在所做的图里面,粉红色速度是唯一的一种可能。在这种情况下,电场力与速度成锐角,故电场力做正功,电势能减小,机械能增加,这是唯一的可能。换句话说,正确的判断是,在这种前提下,小球的电势能一定减小,机械能一定增加。所以D的判断“可能...”就不对,而原题中对这个选项的解释也是不对的。
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