高考物理二轮复习 专题05 功能关系在电磁学中的应用讲学案Word文档下载推荐.docx

1、1.磁场力的做功情况 （1）洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都不做功 （2）安培力对通电导线可做正功、负功，还可能不做功，其计算方法一般有如下两种 由公式WFlcos 计算 由动能定理计算：W安W其他力Ek 2电磁感应中的功能关系 （1）电磁感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即QW克安 （2）电磁感应发生的过程遵从能量守恒焦耳热的增加量等于其他形式能量的减少量考点一电场中的功能关系例14【2017新课标卷】在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a

2、的电势a已在图中用坐标（ra，a）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是AEa：Eb=4:1 BEc：Ed=2:1 CWab:Wbc=3:1 DWbc:Wcd=1:3【答案】AC【变式探究】如图263所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线两电子分别从 a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则（）图263AWa Wb，Ea Eb BWaWb，Ea EbCWaWb，EaEb DWaWb，Ea Eb

3、，故A对，C错答案A【变式探究】如图264所示，在绝缘水平面上方存在着足够大的水平向右的匀强电场，带正电的小金属块以一定的初速度从A点开始沿水平面向左做直线运动，经L长度到达B点，速度变为零在此过程中，金属块损失的动能有转化为电势能金属块继续运动到某点C（图中未标出）时的动能和A点时的动能相同，则金属块从A开始运动到C的整个过程中经过的总路程为 （）图264A1.5L B.2L C3L D4L 答案D考点二功能观点在电磁感应问题中的应用例22【2017新课标卷】（20分）如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和q

4、（q0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；（2）A点距电场上边界的高度；（3）该电场的电场强度大小。【答案】（1）3:1 （2） （3）【解析】（1）设带电小球M、N抛出的初速度均为v0，则它们进入电场时的水平速度仍为v0；M、N在电场中的运动时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s

5、1和s2；由运动公式可得：v0at=0联立解得：（3）设电场强度为E，小球M进入电场后做直线运动，则，设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理：由已知条件：Ek1=1.5Ek2联立解得：【变式探究】如图267所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（）A在P和Q中都做自由落体运动 B在两个下落过程中的机械能都守恒 C在P中的下落时间比在Q中的长 D落至底部时在P中的速度比在Q中的大图267答案C【变式探究】（多选）如图268所示，竖直平面内有一足够长的宽度为L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上

6、无摩擦地上下滑动，且导体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计导体棒ab由静止开始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab立刻做变速运动，则在以后导体棒ab的运动过程中，下列说法中正确的是（）图268A导体棒ab做变速运动期间加速度一定减小B单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为内能C导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和电热之和，符合能的转化和守恒定律D导体棒ab最后做匀速运动时，速度大小为v解析导体棒由静止下落，在竖直向下的重力作用下做加速运动开关闭合时，由右手定则判定，导体中产生的电流方向为逆时针方向，再由左手定则，可判定导体棒受到的安培力方向向上，

7、FBILBL，导体棒受到的重力和安培力的合力变小，加速度变小，物体做加速度越来越小的运动，A正确；最后合力为零，加速度为零，做匀速运动由Fmg0得，BLmg，v，D正确；导体棒克服安培力做功，减少的机械能转化为电能，由于电流的热效应，电能又转化为内能，B正确答案ABD考点三、应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题例3、在如图2611所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5 N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面水

8、平面处于场强E5104 N/C、方向水平向右的匀强电场中已知A、B的质量分别为mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所带电荷量q4106C.设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终处在弹性限度内，B电荷量不变取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.（1）求B所受静摩擦力的大小；（2）现对A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动A从M到N的过程中，B的电势能增加了Ep0.06 J已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率图2611 （2）物体A从M点到N点的过程中，A、B两物体的位

9、移均为s，A、B间绳子张力为T，有qEsEp（2分）TmBgqEmBa（2分）设A在N点时速度为v，受弹簧拉力为F弹，弹簧的伸长量为x，有v22as （1分）F弹kx （1分）FmAgsin F弹sin TmAa （2分）由几何关系知x （2分）设拉力F在N点的瞬时功率为P，有PFv （1分）联立式，代入数据解得P0.528 W （1分）答案（1）0.4 N（2）0.528 W【变式探究】如图2612所示，倾角为60的倾斜平行轨道与竖直面内的平行圆形轨道平滑对接，轨道之间距离为L，圆形轨道的半径为r.在倾斜平行轨道的上部有磁感应强度为B的垂直于轨道向上的匀强磁场，磁场区域足够大，圆形轨道末端接

10、有一电阻值为R的定值电阻质量为m的金属棒从距轨道最低端C点高度为H处由静止释放，运动到最低点C时对轨道的压力为7mg，不计摩擦和导轨、金属棒的电阻，求：图2612 （1）金属棒通过轨道最低端C点的速度大小；（2）金属棒中产生的感应电动势的最大值；（3）金属棒整个下滑过程中定值电阻R上产生的热量；（4）金属棒通过圆形轨道最高点D时对轨道的压力的大小解析（1）设金属棒通过轨道最低端C点的速度为vC，轨道对金属棒的支持力为FC，金属棒对轨道的压力为FC，由牛顿第二定律可知FCmg （2分）而FCFC7mg （1分）解得vC. （1分） （3）由能量守恒定律，在金属棒的整个下滑过程中电阻器R上产生的热

11、量等于金属棒损失的机械能，所以QmgHmv （1分）联立得Qmg（H3r） （2分）（4）金属棒由C点运动到D点，根据机械能守恒，有mvmvmg2r （2分）金属棒通过圆形轨道最高点D时，设轨道对金属棒竖直向下的压力为FD，由牛顿第二定律有FDmg （2分）联立解得FDmg （1分）由牛顿第三定律可知金属棒通过圆形轨道最高点D时对轨道的压力为mg. （1分）答案（1）（2）（3）mg（H3r）（4）mg1【2017江苏卷】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板、中央各有一小孔，小孔分别位于、点由点静止释放的电子恰好能运动到点现将板向右平移到点，则由点静止释放的电子（A）运动到点返回（B）运动到和

12、点之间返回（C）运动到点返回（D）穿过点【答案】A 2【2017 3.【2017北京卷】（16分）如图所示，长l=1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角=37。已知小球所带电荷量q=1.0106 C，匀强电场的场强E=3.0103 N/C，取重力加速度g=10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8。求：（1）小球所受电场力F的大小。（2）小球的质量m。（3）将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小。（1）3.0103 N （2）4.0104 kg （3）2.0 m/s（1）根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为F=qE=1.01063.0103 N=3.0103 N（2）小