高考物理二輪復(fù)習(xí) 備課資料 專題四 能量與動(dòng)量 第2講 功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用課件

第2講功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用 整合 突破 實(shí)戰(zhàn) 整合網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 要點(diǎn)重溫 1 電場中的功能關(guān)系 1 電場力做功的求法 W qElcos W W電場力 W其他力 Ek 2 電場中的功能關(guān)系 若只有電場力做功 與動(dòng)能之和保持不變 若只有電場力和重力做功 電勢能 動(dòng)能之和保持不變 2 x圖線的斜率表示沿x方向的 qU 電勢能 重力勢能 電場強(qiáng)度 3 法拉第電磁感應(yīng)定律 1 E n 2 E 4 電磁感應(yīng)中的功能對應(yīng)關(guān)系 1 電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于做的功 2 電磁感應(yīng)發(fā)生的過程 遵從能量守恒 焦耳熱的增加量等于其他形式能量的 Blv 克服安培力 減少量 熱點(diǎn)考向一動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁場問題 核心提煉 1 動(dòng)能定理在力學(xué)和電場中應(yīng)用時(shí)的 3同1異 突破熱點(diǎn)考向聚焦 2 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題是典型的力電綜合問題 一般要從受力 運(yùn)動(dòng) 功能的角度來分析 此類問題所涉及的力有重力 電場力 磁場力 彈力 摩擦力等 涉及的運(yùn)動(dòng)形式有勻速直線運(yùn)動(dòng) 變速直線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)等 典例1 2017 百校聯(lián)盟模擬 如圖所示 在方向水平向左 范圍足夠大的勻強(qiáng)電場中 固定一由內(nèi)表面絕緣光滑且內(nèi)徑很小的圓管彎制而成的圓弧BD 圓弧的圓心為O 豎直半徑OD R B點(diǎn)和地面上A點(diǎn)的連線與地面成 37 角 AB R 一質(zhì)量為m 電荷量為q的小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 從地面上A點(diǎn)以某一初速度沿AB方向做直線運(yùn)動(dòng) 恰好無碰撞地從管口B進(jìn)入管道BD中 到達(dá)管中某處C 圖中未標(biāo)出 時(shí)恰好與管道間無作用力 已知sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度大小為g 求 1 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E和小球到達(dá)C處時(shí)的速度大小v 答案 見解析 2 小球的初速度大小v0以及到達(dá)D處時(shí)的速度大小vD 答案 見解析 3 若小球從管口D飛出時(shí)電場反向 則小球從管口D飛出后的最大水平射程xm 答案 見解析 預(yù)測練習(xí)1 在豎直平面內(nèi)放置一個(gè)由絕緣材料制作的管狀圓環(huán) 管的內(nèi)壁光滑 環(huán)的半徑R遠(yuǎn)大于管的內(nèi)徑 如圖所示 現(xiàn)以環(huán)的圓心為原點(diǎn)建立xOy平面坐標(biāo)系 在第三象限內(nèi)加一沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場 整個(gè)空間有垂直環(huán)面向里的勻強(qiáng)磁場 一質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 在管內(nèi)從b點(diǎn)由靜止釋放 小球直徑略小于管的內(nèi)徑 重力加速度為g 1 要使小球能沿絕緣管做圓周運(yùn)動(dòng)恰能到達(dá)最高點(diǎn)a 電場強(qiáng)度為多少 2 在 1 問的情況下 要使小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 第二次通過最高點(diǎn)a時(shí) 小球?qū)^緣管恰好無壓力 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大 3 如果場強(qiáng)大小 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如 1 2 問所求 將小球從b點(diǎn)由靜止釋放 求小球第N次經(jīng)過最低點(diǎn)c時(shí)對管道的作用力 熱點(diǎn)考向二動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題 核心提煉 1 功能關(guān)系在力學(xué)和電磁感應(yīng)中應(yīng)用時(shí)的 3同3異 2 電磁感應(yīng)中焦耳熱的求法 典例2 2017 江西新余模擬 如圖所示 兩條光滑的金屬導(dǎo)軌相距L 1m 其中MN段平行于PQ段 位于同一水平面內(nèi) NN0段與QQ0段平行 位于與水平面成傾角37 的斜面上 且MNN0與PQQ0均在豎直平面內(nèi) 在水平導(dǎo)軌區(qū)域和傾斜導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于水平面和斜面的勻強(qiáng)磁場B1和B2 且B1 B2 0 5T ab和cd是質(zhì)量均為m 0 1kg 電阻均為R 4 的兩根金屬棒 ab置于水平導(dǎo)軌上 cd置于傾斜導(dǎo)軌上 均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 從t 0時(shí)刻起 ab棒在外力作用下由靜止開始沿水平方向向右運(yùn)動(dòng) ab棒始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng) 且垂直于水平導(dǎo)軌 cd受到F 0 6 0 25t N 沿斜面向上的力的作用 始終處于靜止?fàn)顟B(tài) 不計(jì)導(dǎo)軌的電阻 sin37 0 6 g取10m s2 1 求流過cd棒的電流Icd隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系 2 求ab棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的速度vab隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系 解析 1 由題意知cd棒受力平衡 則F Fcd mgsin37 Fcd B2IcdL 得Icd 0 5t A 2 ab棒中電流Iab Icd 0 5t A 則回路中電源電動(dòng)勢E IcdR總ab棒切割磁感線 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E B1Lvab解得ab棒的速度vab 8t m s 所以 ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 答案 1 Icd 0 5t A 2 vab 8t m s 3 求從t 0時(shí)刻起 1 0s內(nèi)通過ab棒的電荷量q 答案 3 0 25C 4 若t 0時(shí)刻起 1 0s內(nèi)作用在ab棒上的外力做功為W 16J 求這段時(shí)間內(nèi)cd棒產(chǎn)生的焦耳熱Qcd 答案 4 6 4J 預(yù)測練習(xí)2 2017 江南十校二模 如圖 EFPMN為光滑金屬導(dǎo)軌 電阻不計(jì) 處于豎直平面內(nèi) 其中FP傾斜 傾角為 EF FP PMN是半徑為R的圓弧 圓弧與傾斜部分平滑連接于P點(diǎn) N M分別為圓弧的最高點(diǎn)和最低點(diǎn) 還有一根與EFPMN完全相同的導(dǎo)軌E F P M N 兩導(dǎo)軌平行放置 間距為L 沿垂直于導(dǎo)軌所在平面的方向看去 兩導(dǎo)軌完全重合 過P點(diǎn)的豎直線右側(cè)有垂直于FP向上的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 兩根相同的金屬棒ab cd 圖中只畫出了a端和c端 質(zhì)量為m 電阻為r 分別從導(dǎo)軌FP和EF上某位置由靜止釋放 在以后的過程中 ab cd始終與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好 軌道FP和EF足夠長 題中所給的各個(gè)物理量均為已知 重力加速度為g 1 若ab棒到達(dá)P點(diǎn)之前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng) 求ab棒勻速下滑時(shí)的速度v 以及此時(shí)cd棒的電功率P 答案 2 不能運(yùn)動(dòng)到圓弧最高點(diǎn) 實(shí)戰(zhàn)高考真題演練 D 2 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁場問題 2017 北京卷 22 如圖所示 長l 1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定 下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球 小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中 繩與豎直方向的夾角 37 已知小球所帶電荷量q 1 0 10 6C 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E 3 0 103N C 取重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小球所受電場力F的大小 2 小球的質(zhì)量m 3 將電場撤去 小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小 解析 1 F qE 3 0 10 3N 答案 1 3 0 10 3N 2 4 0 10 4kg 3 2 0m s 3 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題 2017 江蘇卷 13 如圖所示 兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi) 其右端接一阻值為R的電阻 質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上 其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向豎直向下 當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后 金屬桿的速度變?yōu)関 導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì) 導(dǎo)軌光滑且足夠長 桿在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸 求 1 MN剛掃過金屬桿時(shí) 桿中感應(yīng)電流的大小I 2 MN剛掃過金屬桿時(shí) 桿的加速度大小a 3 PQ剛要離開金屬桿時(shí) 感應(yīng)電流的功率P 4 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題 2016 浙江卷 24 小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示 兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng) 0 50m 傾角 53 導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R 0 05 的電阻 在導(dǎo)軌間長d 0 56m的區(qū)域內(nèi) 存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2 0T 質(zhì)量m 4 0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上 用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連 CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s 0 24m 一位健身者用恒力F 80N拉動(dòng)GH桿 CD棒由靜止開始運(yùn)動(dòng) 上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直 當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健身者松手 觸發(fā)恢復(fù)裝