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学案9带电粒子在电场中运动分析
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考题1 对带电粒子在电场中运动的能量转化的考查
【例1】 (2012·福建晋江市四校第二次联考6题)如图1所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F将小球向下压至某位置时静止.现撤去F,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中( )
图1
A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B.小球的重力势能增加-W1
C.小球的机械能增加W1+mv2
D.小球的电势能增加W2
解析 撤去力F,小球在重力、弹力、电场力作用下向上运动,弹性势能、电势能均减少,动能和重力势能均增加,小球与弹簧组成的系统机械能增加,选项A错误.小球向上运动重力做负功W1,小球的重力势能增加ΔEp=-W1,选项B正确.小球机械能的增加等于电场力所做的功W2,即ΔE=W2,选项C错误.小球向上运动,电场力做正功,小球的电势能减少,电场力所做的功等于小球电势能的变化,所以电势能将减少W2,选项D错误.
答案 B
【点拨提升】
1.电荷在电场中运动时,电场力做功将引起电势能与其他形式的能发生转化,电荷的机械能不再守恒.
2.要搞清几个功能关系:重力做功等于重力势能的变化,电场力做功等于电势能的变化,弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,合外力做功等于动能的变化.
3.无论能量如何变化,总是满足能量守恒定律.
1.(2012·浙江宁波市五校适应性考试20
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