在学习重力场时 , 我们知道机械能守恒定律 。那么 , 当带电粒子在电场中移动时 , 能量守恒的关系是什么呢?
【全面解读高考电场特殊能量守恒定律 高中能量守恒定律】1、在电场中 , 如果只有电场力工作 , 带电物体的电势能和动能相互转化 , 但两者之和保持不变 。用例子解释 。
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如图所示 , 实线为电场线 , 虚线为等势面 , 相邻两等势面之间的电势差相等 , 等势面上有正电粒子L3处的动能为20J , 移动到等势面L1处时动能为零;现取L2为零电势参考平面 , 当粒子的电势为4J其动能为(无重力和空气阻力)( )
分析:根据我们的结论 , 我们很容易利用动能和电势能之和保持不变 , 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10J , 因此 , 当带电粒子电势能够时4J其动能应为6J 。
2、在电场中 , 如果只有电场力和重力工作 , 带电物体的电势能、重力势能和动能将相互转换 , 但三者之和保持不变 。你可以试试下面的例子 。
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一带负电q的油滴 , 从A点以速度v0水平方向θ角射入水平方向的匀强电场 , 如图所示 , 已知油滴质量为m , 重力加速度为g , 测量油滴在电场达到最高点B当时 , 它的速度恰到好处v0 , 则B点的位置:
分析:根据结论 , 重力势能、电势能和动能之和保持不变 。A、B两个地方的速度相等 , 即动能相同 。B的位置高于A点 , 所以油滴在B重力势能大于在A点的重力势能由三种能量之和不变可知 , 油滴在B点电势能必须小于在A点的电势能表明电场力对油滴有正功 , 从而降低电势能 。由于油滴带负电 , 电场力的方向与电场线的方向相反 , 油滴必须逆电场线的方向移动 , 电场力才能正功 。B点应在A点左上方 。
3、在电场中 , 如果只有电场力和滑动摩擦力 , 则相互摩擦的系统电势能、动能和内能之和保持不变 。用以下例子练习 。
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如图所示 , 均强电场水平向左 , 带正电的物体沿绝缘水平板向右变速 。A点时 , 动能为100J , 到B点时动能减少80J , 电势能增加48J , 当物体再次返回时A点时动能为______ 。20J 。
4、在电场中 , 除了电场力 , 还有重力和摩擦力 , 因此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 。
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如图所示 , 一个带正电的小块固定在粗糙绝缘斜面的底部P , 另一个带电小块Q斜面的某个位置静止释放 , 沿斜面向上移动 。如果斜面足够长 , 则在Q( ) A、物块Q的动能一直增大 。B、物块P、Q电势能电势能一直在增加 。C、物块P、Q重力势能和电势能之和不断增加 。D、 答案总能在系统中添加:D
结论:一些朋友可能认为上面的总结还可以 , 但不太麻烦 。有没有简单的方法?[耶]是的 , 正如我们之前所说 , 所有的能量守恒都是动能定理的变形 。让我们用动能定理来看看以上结论是否容易?
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