论文导读::题多解是处理物理习题的较高境界。高中物理一题多解。
关键词:高中物理,一题多解
如图所示,正交水平的匀强电场和匀强磁场的电场强度和磁感应强度分别为E和B,质量为m,带电荷量为+q的物块由静止释放,物块会沿绝缘的水平面运动。
(1)水平面光滑时,A沿水平面运动过程中,求电场力做功;
(2)水平面粗糙时,已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,说明物体的运动情况,并求物块在水平面上运动的最大速度。
【解析】(1)当水平面光滑时,据牛顿第二定律有:
Eq=ma ①
若物体运动速度为v,则物体所受洛伦兹力为:
F=Bqv ②
方向垂直向上(使正压力变小)。
在竖直方向上利用物体平衡条件有:
F+FN-mg=0 ③
即物体沿水平面做初速度为零的匀加速直线运动,直到FN=0,此后物块将飘起来,从而脱离水平面。
令FN=0,由②③两式得:Bqv=mg ④
解得物块飘起速度为:
由①解得,物块在水平上运动的加速度为:

依据 解得物块沿水平面运动的最大位移为:

即电场力在这段时间内对物块做功为:

(2)若物块与水平面间的动摩擦因数为μ,则据
牛顿第二定律有:Eq-Ff=ma⑤
而Ff=μFN ⑥
联立②③⑤⑥解得:
。
则物块沿水平面做加速度逐渐增加的变加速运动,直到物块从水平面上飘起,此时物块在水平面上有最大速度,此最大速度为:
2.题目拓展
(1)分析题目可知:洛伦兹力减小了正压力教育论文教育教学论文,物块将会出现飘起,即有脱离水平面的瞬间,此后物块不再沿水平面运动。
若水平面光滑,物块在未脱离水平面之前做初速度为零的匀加速直线运动;若水平面粗糙,物块在未脱离水平面之前做加速度逐渐增大的变加速直线运动。
两种情况下物块在水平面上运动的最大速度相同,为 。
(2)若磁场的方向变为垂直纸面向外,则洛伦兹力增加正压力,物块不会脱离水平面。
同理分析可得:若水平面光滑,物块将做初速度为零的匀加速直线运动。若水平面粗糙且物块与水平面间的动摩擦因数为μ,则有:
竖直方向上:
水平方向上:
而 ,

联立以上各式解得:
。
即物块将先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,当加速度减小到零时,物块的速度达到最大值,然后以此最大速度做匀速直线运动。
3.题型建立
前提:物体在恒力作用下在磁场中沿某一接触面做直线运动毕业论文范文论文发表。
规律:(1)洛伦兹力减小正压力的情况:
①若接触面光滑,物体将沿着接触面做匀加速直线运动,直到飘起,,其临界条件为 。
②若接触面粗糙,物体将沿接触面做加速度逐渐增加的变加速直线运动,直到飘起,,其临界条件为 。
注意:两种情况下的临界条件相同,沿接触面运动的最大速度也相同。
(2)洛伦兹力增加正压力的情况:
③若接触面光滑,物体将沿着接触面做匀加速直线运动,直到永远。
④若接触面粗糙,物体将沿着接触面做加速度逐渐减小的变加速直线运动,当加速度减小到零时,物块的速度达到最大值,然后以此最大速度做匀速直线运动。
以上四种情况下的 图像如下图:
4.题型应用
【例题1】如图所示,质量为m的物块所带电荷量为+q,由静止开始从倾角为θ的绝缘斜面上滑下,整个装置放置在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B。
(1)假设斜面光滑,试求物块在斜面上运动的时间和位移;
(2)假设物块与斜面间的动摩擦因数为μ,试求物块脱离斜面时的速度。
【解析】据左手定则可知:当物块运动后物块所受洛伦兹力方向垂直斜面向上。
(1)当斜面光滑时,对物块进行受力分析可知:物块所受合力恒定为F=mgsinθ,即物块做匀加速直线运动,加速度为 。
当物块对斜面无压力时,物体脱离斜面,此时物块的运动速度为 ,垂直斜面方向上有:
。
解得:
据 解得物块在斜面上运动的时间为:
。
据 得物块在斜面上运动的位移为:
。
(2)物块与斜面间的动摩擦因数为μ时,对物块进行受力分析解得:
垂直斜面方向上有:
沿斜面方向上有: 
而摩擦力的大小为:
联立以上三式解得:

即物块做加速度逐渐增加的变加速运动,当 时教育论文教育教学论文, ,物块从斜面上飘起,此时物块脱离斜面。则物块脱离斜面时的速度为:
【点评】本题物块运动的背景虽然为斜面,但运动过程中物块所受洛伦兹力减小物块对接触面的压力,故仍然遵循同样的规律。即接触面光滑,物体将沿着接触面做匀加速直线运动,直到飘起,,其临界条件为 ;接触面粗糙,物体将沿接触面做加速度逐渐增加的变加速直线运动,直到飘起,其临界条件为 。两种情况下的临界条件相同,沿接触面运动的最大速度也相同。
【例题2】如图所示,质量为m的物块所带电荷量为+q,由静止开始沿绝缘竖直面由上向下滑动,整个装置处在垂直纸面向外和水平向左的交叉的匀强磁场和匀强电场中,磁场的磁感应强度为B,电场的电场强度为E。
(1)假设竖直面光滑,试说明物块在竖直面上运动的性质;
(2)假设物块与竖直面间的动摩擦因数为μ,试求物块在竖直面上运动的最大速度。
【解析】本题中物块运动后,物块所受洛伦兹力增加正压力。故:
(1)当竖直面光滑时,物块所受合外力恒为mg,即物块做初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动。
(2)当物块与竖直面间的动摩擦因数为μ时,设物块的运动速度为 。
在水平方向上有:
在竖直方向上有:
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