巧用电容器中的电场能量解高考题.pdfVIP

中学物理 V01．32No．11 2014年6月 巧用电容器中的电场能量解高考题 杨立君 (黑龙江省兰西县第一中学黑龙江兰西151500) 给平行板电容器充电的过程， ^=BLi (5) 就是在电源电动势的作用下，把极 ／ 设在时间间隔(t，t+出)内流经金属棒的电荷量为△Q，按 板上的电量，从一个极板搬到另一 i 定义有 lUc 个极板的过程． ；一数 (6) 1_由C=q／U可知，电压与电氰I 。 ‘一△t 荷量成正比：g=CU作出U—q图 1q卜 g △Q也是平行板电容器极板在时间问隔(t,t+加)内增加的电 象如图1所示． 荷量，由(4)式得 图l 2．电源输入电荷量为q时所 Aq=CBIAv (7) 做的总功，也就是存储于电容器中的总能量．即图象与横轴所 式中，△”为金属棒的速度变化量，按定义有 围三角形的“面积”S： (8) 1 d=石AtZ】‘ “面积”S=形=÷qU，再由c=g／U得形=却扩． ‘ ‘ 金属棒所受的摩擦力方向斜向上，大小为 3．结论：电容器中存储的电场能量与电容器的电容成正 五=∥ (9) 比，与电容器两极板之间的电压平方成正比． 式中，Ⅳ是金属棒对于导轨的正压力的大小，有 4．电容器是一种储能元件，当电容器两端电压增加时，电 N=ragcos0 (10) 容器便从电源吸收能量储存在它两极板的电场中，当电容器两 金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为口，根据 端电压降低时，它便把储存的电场能量释放出来．电容器本身 牛顿第二定律有 只与电源进行能量交换，不消耗能量．下面笔者就用上述结论 mgsin8-A一五=脚 (11) 巧解一道高考题． 联立(5)至(11)式得 题目(2013年新课标)如图2，两条平行导轨所在平面与 (佗) L 水平地面的夹角为p，间距为L导轨上端接有一平行板电容 口=唑等带牛m十口L 器，电容为c．导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为曰。方向 由(12)式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动．‘ 垂直于导轨平面．在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿 时刻金属棒的速度大小为 导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触．已知 lj 掣=——k————=—丁=—·?耵 L J