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【IB真题精析】用“套路”解物理HL电学题

来源:渊学通      发布时间:

电、磁、波是大家公认的IB物理最难的三个章节。拿到一套卷子,如何判断这套考卷的难度?看看这三章的题的占比就知道了。难归难,但我们还是可以用“套路”轻轻松松做题的!今天小编就教大家如何用“套路”解一种类型的电学题。


此题为2018年 Nov Physics HL paper 1的一道经典例题,难度系数为★★★☆☆


这是一道关于IB Physics Topic 10.2 Fields at work的题目,主要考查Electric field(电场)中Electric potential(电势)的知识。两电荷Q1、Q2相隔一米,图像展示了电势V随着离Q1的距离x是如何变化的。根据这些信息,判断两电荷的电量比。


感兴趣的同学先自己试试哈~(建议用时:1分钟)


 考点总结


用V-x图判断一些信息是IB经常考的题型,想要100%做对这种类型的题,我们就要了解两电荷之间的V-x图为什么是长成那样子的:随着x的增大,V逐渐减小,到达一点后又开始增加……我先为大家列出electric potential部分所要了解的内容,掌握这些知识后,一看到V-x图,你的反应就应该是:找最低点!


1. Electric potential(V)(电势)的定义: Work done per unit positive charge in bringing the positive charge from infinity to the point. 

2. Electric potential is a scalar.电势是标量,只有大小,没有方向。

3. V-x图的斜率(gradient)是electric field strength(E)(电场强度)

4. Electric field strength的定义: Force per unit charge acting on a small positive test charge placed at that point in the field. 

5. Electric field strength is a vector.电场强度是向量,既有大小,也有方向。所以就要考虑左右两边电荷所带来的E的方向,算出resultant electric field strength。

6. V-x图的最低点斜率为0,电场强度E为0,所以在这个位置所受到的力F=Eq也是0。

7. The force between two charges is directly proportional to their magnitudesand inversely proportional to the sqaure of the distance between them. 两电荷之间的相互作用力与它们的电量乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。


 题目精析


当我们把一个电量为q的电荷放在Q1、Q2两电荷之间时,q会分别受到Q1、Q2给它的大小为F1、F2的电力。V-x图的最低点的重要性就在于,在这个位置x,F1与F2大小相等,方向相反,电荷q所受到的合力为0。根据这个关系,我们可以列出这样一个等式。

等式两边消掉k和q,我们就能得到两电荷的电量比的关系了。

 

这道题的V-x图,它的最低点在x=0.8,q与Q1的距离为0.8m,与Q2的距离为0.2m。所以r1=0.8,r2=0.2。代入这两个数,Q1/Q2=16。选项D为正确答案,你做对了吗?


 总结


data booklet是我们的好帮手,10.2部分的


就告诉了我们V-x图的小秘密(注意斜率哇!)掌握了这个看到V-x图先找最低点,此位置x电场强度为0合力为0的“套路”后,再做V-x图的题就没得在怕了!


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