我們在前面談到過,動能定理的适用範圍比牛二更廣,那麼在電場當中,動能定理同樣适用。
電場中的動能定理可以表述為qU W其它=½mV′²-½mV²。(U為兩點間的電勢差)
勻強電場中的動能定理表達式:qEdcosθ W其它=½mV′²-½mV²,其中q為電荷量(正電荷代正值,負電荷代負值),E為場強,d為兩點的距離。
顯然電場力做正功時,動能增加,電場力做負功時,動能減少。我們以一道例題繼續說明。
如圖,O、A、B為同一豎直平面内的三個點,OB沿豎直方向,∠BOA=60°,OB=3/2OA,将一質量為m的小球以一定的初動能自O點水平向右抛出,小球在運動過程中恰好通過A點,使此小球帶電,電荷量為q(q>0),同時加一勻強電場,場強方向與△OAB所在平面平行.現從O點以同樣的初動能沿某一方向抛出此帶電小球,該小球通過了A點,到達A點時的動能是初動能的3倍,若該小球從O點以同樣的初動能沿另一方向抛出,恰好通過B點,且到達B點時的動能為初動能的6倍,重力加速度大小為g,求:
(1)無電場時,小球到達A點時的動能與初動能的比值;
(2)電場強度的大小和方向。
解析:題目再複雜,還是我們以前說的一樣,一個過程一個過程的做。顯然第一個過程是紅色文字部分即平抛。平抛就是水平和豎直兩個方向。水平方向:a=0,v1=v,x=vt,豎直方向:a=g,v2=gt,y=½gt²,補充條件:x/y=tan60°。所以E末/E初=(½mv1² ½mv2²)/½mv²=7/3。
第二個過程是綠色文字部分,電場中的動能定理mgOAcos60° qUOA=3E初-E初
第三個過程是藍色文字部分,電場中的動能定理mgOB qUOB=6E初-E初
補充條件:OB=3/2OA
計算可得UOA和UOB的關系,于是等勢面就可以知道了,其他就不在贅述。
通過此題,希望大家對電場中的動能定理有一個更加直觀清晰的認識。
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