构建理想化模型,是处理物理问题常见的方法。
(1)在研究平行板电容器的相关问题时,我们是从研究理想化模型——无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场,电场强度为E0=,其中k是静电力常量,σ为电荷分布在平面上的面密度,单位为C/m2。如图1所示,无限大平面带正电,电场指向两侧。若带负电则电场指向中央(图中未画出)。在实际问题中,当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时,其中间区域,可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加;如果再忽略边缘效应,平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场,如图2所示。已知平行板电容器所带电量为Q,极板面积为S,板间距为d,求:
a. 两极板间电场强度的大小E;
b. 请根据电容的定义式,求出在真空中,该平行板电容器的电容C;
c. 求解图2中左极板所受电场力的大小F。
(提示:因为带电左极板的存在已经影响到带电右极板单独存在时空间场强的分布,所以不能使用a问中计算出的场强,而是应该将电场强度“还原”到原来右极板单独存在时,在左极板所在位置产生的电场强度。)
(2)根据以上思路,请求解真空中均匀带电球面(理想化模型,没有厚度)上某微小面元所受电场力。如图3所示,已知球面半径为R,所带电量为Q,该微小面元的面积为∆S,带电球面在空间的电场强度分布为,其中r为空间某点到球心O的距离。
(提示:“无限大”是相对的,在实际研究中,只要被研究点距离带电面足够近,就可认为该带电面为无限大带电平面)
高三物理解答题困难题
构建理想化模型,是处理物理问题常见的方法。
(1)在研究平行板电容器的相关问题时,我们是从研究理想化模型——无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场,电场强度为E0=,其中k是静电力常量,σ为电荷分布在平面上的面密度,单位为C/m2。如图1所示,无限大平面带正电,电场指向两侧。若带负电则电场指向中央(图中未画出)。在实际问题中,当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时,其中间区域,可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加;如果再忽略边缘效应,平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场,如图2所示。已知平行板电容器所带电量为Q,极板面积为S,板间距为d,求:
a. 两极板间电场强度的大小E;
b. 请根据电容的定义式,求出在真空中,该平行板电容器的电容C;
c. 求解图2中左极板所受电场力的大小F。
(提示:因为带电左极板的存在已经影响到带电右极板单独存在时空间场强的分布,所以不能使用a问中计算出的场强,而是应该将电场强度“还原”到原来右极板单独存在时,在左极板所在位置产生的电场强度。)
(2)根据以上思路,请求解真空中均匀带电球面(理想化模型,没有厚度)上某微小面元所受电场力。如图3所示,已知球面半径为R,所带电量为Q,该微小面元的面积为∆S,带电球面在空间的电场强度分布为,其中r为空间某点到球心O的距离。
(提示:“无限大”是相对的,在实际研究中,只要被研究点距离带电面足够近,就可认为该带电面为无限大带电平面)
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高三物理填空题中等难度题查看答案及解析
关于物理学的研究方法,下列说法正确的是
A. 把带电体看成点电荷运用了理想化模型的方法
B. 力的平行四边形定则的探究实验中运用了控制变量的方法
C. 伽利略在研究自由落体运动时运用了理想实验的方法
D. 法拉第在发现电磁感应现象的实验中运用了等效替代的方法
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(2013•大通县一模)关于物理学的研究方法,下列说法正确的是( )
A.把带电体看成点电荷、把物体看成质点运用了理想化模型的方法
B.力的平行四边形定则的探究实验中运用了控制变量的方法
C.伽利略在研究自由落体运动时运用了理想实验的方法
D.法拉第在发现电磁感应现象的实验中运用了等效替代的方法
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学习物理除了知识的学习外,还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法。下列关于物理学中的思想方法叙述正确的是
A.在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法
B.伽利略在研究自由落体运动时采用了控制变量的方法
C.在探究求合力方法的实验中使用了微元法
D.伽利略在研究力与运动关系时利用了理想实验法
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在物理学的探索和发现过程中,科学家们运用了许多研究方法,以下关于物理学研究方法的叙述中不正确的是( )
A.在不考虑带电体的大小和形状时,常用点电荷代替带电体采用了理想化模型法
B.根据速度定义式,当时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义式运用了假设法
C.在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验应用了控制变量法
D.玻璃瓶内装满水,用穿有透明细管的橡皮塞封口。手捏玻璃瓶,细管内液面高度有明显变化,说明玻璃瓶发生形变,该实验采用放大的思想方法
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在物理学的重大发现中科学家们创造了许多物理量学研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、等效替代法、理想模型法、微元法等等,以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是( )
A.在不需要考虑带电体的大小和形状时,用点电荷来代替实际带电体采用了等效替代的方法
B.根据速度定义式,当非常非常小时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义采用了极限思维法
C.伽利略在研究自由落体运动时采用了理想模型的方法
D.在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看做匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法
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下列关于物理学史和物理研究方法的叙述中正确的是 ( )
A.用点电荷来代替带电体的研究方法叫微元法
B.利用 v- t 图像推导匀变速直线运动位移公式的方法是理想模型法
C.伽利略借助实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律
D.法拉第发现电流的磁效应与他坚信电和磁之间一定存在联系的哲学思想是分不开的
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