电场力方向怎么判断(高中物理电场公式大全)
在重力场的学习中,我们知道了机械能守恒定律。那么带电粒子在电场中运动时,又有哪些能量守恒关系呢?
一、在电场中,如果仅有电场力做功,则带电物体的电势能和动能之间相互转化,但二者之和保持不变。用例题说明。
如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等,一个带正电的粒子在等势面L3处的动能为20J,运动到等势面L1处时动能为零;现取L2为零电势参考平面,则当此粒子的电势能为4J时,它的动能为(不计重力及空气阻力)( )
解析:根据我们的结论,我们利用动能与电势能之和保持不变可以非常容易得出结果,即φ1q EK1=φ3q EK3。由题意知φ1-φ2=φ2-φ3,φ2=0,得φ1=-φ3,带入上式有φ1q 0=-φ1q 20,得φ1q=10。因此,带电粒子动能与电势能之和为10J,因此当带电粒子电势能为4J时,其动能应为6J。
二、在电场中,如果只有电场力和重力做功,则带电物体电势能、重力势能和动能之间相互转化,但三者之和保持不变。大家可以尝试下例题。
一带负电q的油滴,从A点以速度v0与水平方向成θ角射入沿水平方向的匀强电场中,如图,已知油滴质量为m,重力加速度为g,测得油滴在电场中达到最高点B时,它的速度大小恰为v0,则B点的位置:
解析:根据结论,重力势能、电势能和动能之和保持不变。油滴在A、B两处速度大小相等,即动能相同。点B的位置高于A点,所以油滴在B点重力势能大于在A点的重力势能,由三者能量之和保持不变可知,油滴在B点电势能一定小于在A点的电势能,这就说明电场力对油滴做了正功,从而使电势能减少,因油滴带负电,所受电场力的方向和电场线方向相反,所以油滴要逆着电场线方向运动,电场力才能做正功,所以B点应在A点左上方。
三、在电场中,如果只有电场力和滑动摩擦力做功,则相互摩擦的系统电势能、动能和内能之和保持不变。利用以下例题进行练习。
如图所示,匀强电场方向水平向左,带正电的物体沿绝缘的水平板向右做匀变速运动,经A点时,动能为100J,到B点时动能减少了80J,电势能增加了48J,当物体再次回到A点时动能为______。20J。
四、在电场中,除电场力做功外,还有重力、摩擦力做功,则相互摩擦的系统电势能、重力势能、动能和内能之和保持不变。示例如下:
如图所示,粗糙绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块P,将另一个带电小物块Q在斜面的某位置由静止释放,它将沿斜面向上运动。设斜面足够长,则在Q向上运动过程中( ) A、物块Q的动能一直增大。 B、物块P、Q之间的电势能一直增大。 C、物块P、Q的重力势能和电势能之和一直增大。D、系统内能一直增加 答案:D
结论:上面的总结有的小伙伴心里可能觉得总结的还可以,但是不是太繁琐,有没有简单一点的方法呢?有,还是我们以前说过的,所有的能量守恒都是动能定理的变形。大家用动能定理看一看是不是很容易有上面的结论?
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