高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 功能關(guān)系和能量守恒 第二講 電磁學(xué)中的功能關(guān)系和能量守恒課件

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1、第二講第二講電電磁學(xué)中的功磁學(xué)中的功能關(guān)系和能能關(guān)系和能量守恒量守恒真題模擬體驗名師詮釋高考1231.(多選)(2015四川理綜,6)如圖所示,半圓槽光滑、絕緣、固定,圓心是O,最低點是P,直徑MN水平.a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點電荷),b固定在M點,a從N點靜止釋放,沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達某點Q(圖中未畫出)時速度為零.則小球a()A.從N到Q的過程中,重力與庫侖力的合力先增大后減小B.從N到P的過程中,速率先增大后減小C.從N到Q的過程中,電勢能一直增加D.從P到Q的過程中,動能減少量小于電勢能增加量真題模擬體驗名師詮釋高考123解析:在圓弧上任取一點F,a受重力和庫侖力如

2、圖所示,Ga不變,F庫的大小與a、b間距離rab有關(guān),a從N到Q過程中,rab減小,則F庫增大,同時夾角減小,由平行四邊形定則可知,重力與庫侖力的合力一直增大,A項錯誤;vN=0,vQ=0,故小球a先加速再減速,B項正確;小球所受庫侖力的方向與它的運動方向夾角一直為鈍角,則庫侖力對小球a一直做負功,其電勢能一直增加,C項正確;從P到Q的過程中,減少的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和電勢能,故動能減少量大于電勢能增加量,D項錯誤.答案:BC真題模擬體驗名師詮釋高考1232.(2014山東理綜,19)如圖,半徑為R的均勻帶正電薄球殼,其上有一小孔A.已知殼內(nèi)的電場強度處處為零;殼外空間的電場,與將球殼上的全部

3、電荷集中于球心O時在殼外產(chǎn)生的電場一樣.一帶正電的試探電荷(不計重力)從球心以初動能Ek0沿OA方向射出.下列關(guān)于試探電荷的動能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線,可能正確的是()真題模擬體驗名師詮釋高考123真題模擬體驗名師詮釋高考1233.(多選)(2012山東理綜,20)如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放,當(dāng)速度達到v時開始勻速運動,此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運動.導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)

4、體棒的電阻,重力加速度為g.下列選項正確的是()A.P=2mgvsin B.P=3mgvsin D.在速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功真題模擬體驗名師詮釋高考123真題模擬體驗名師詮釋高考功能關(guān)系與能量守恒定律是解決物理問題的最主要的方法之一,貫穿于整個高中物理.在高考中,考查本專題的問題類型:1.以帶電粒子在電場或磁場中運動為情景,考查電場力、洛倫茲力的功,電勢能、動能的變化等;2.以導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線為情景,考查安培力的功及機械能、內(nèi)能和電能之間的轉(zhuǎn)化等.考點一考點二考點三1.電場力的功(1)計算:WAB=UABq,適用于任何電場;WAB=EqlAB

5、cos ,適用于勻強電場.(2)特點:與路徑無關(guān),只與電荷的初、末位置有關(guān).(3)與電勢能的變化的關(guān)系:W=-E電.2.機械能與總能量帶電粒子在電場中運動時(除等勢面外),由于電場力做功,所以機械能一定不守恒,但總的能量守恒.在只有電場力做功時,粒子的動能和電勢能的和不變.3.在涉及電勢能和電場力的功時,一般應(yīng)用動能定理或能量守恒定律處理相關(guān)問題.考點一考點二考點三考點一考點二考點三考點一考點二考點三對點訓(xùn)練11.(2014天津理綜,4)如圖所示,平行金屬板A、B水平正對放置,分別帶等量異種電荷.一帶電微粒水平射入板間,在重力和電場力共同作用下運動,軌跡如圖中虛線所示,那么()A.若微粒帶正電

6、荷,則A板一定帶正電荷B.微粒從M點運動到N點電勢能一定增加C.微粒從M點運動到N點動能一定增加D.微粒從M點運動到N點機械能一定增加解析:由于不知道重力和電場力大小關(guān)系,所以不能確定電場力方向,不能確定微粒電性,也不能確定電場力對微粒做功的正負,則選項A、B、D錯誤;根據(jù)微粒偏轉(zhuǎn)方向可知微粒所受合外力一定是豎直向下,則合外力對微粒做正功,由動能定理知微粒的動能一定增加,選項C正確.答案:C考點一考點二考點三2.(多選)兩個帶等量正電的點電荷固定在圖中P、Q兩點,MN為PQ連線的中垂線,交PQ于O點,A為MN上的一點.一帶負電的試探電荷q從A點由靜止釋放,只在靜電力作用下運動,取無限遠處的電勢

7、為零,則()A.q由A點向O點的運動是勻加速直線運動B.q由A點向O點運動的過程電勢能逐漸減小C.q運動到O點時的動能最大D.q運動到O點時電勢能為零解析:中垂線MN上各點的電場強度方向沿中垂線背離O點,從O點到無窮遠處,電場強度先變大后變小.負電荷q從A點釋放后,向O點做加速運動,但加速度時刻變化,選項A錯誤;從A到O,電場力一直做正功,電勢能逐漸減小,選項B正確;到O點時速度最大,動能最大,選項C正確;因無窮遠處電勢為零,因此q在O點時的電勢能小于零,選項D錯誤.答案:BC考點一考點二考點三1.通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力對導(dǎo)線可以做正功、負功、不做功.2.帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力永

8、不做功,只改變粒子的速度方向,不改變粒子的動能.考點一考點二考點三 (多選)(2015湖南懷化一模)如圖所示,一帶正電小球穿在一根絕緣粗糙直桿上,桿與水平方向成角,整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場,先給小球一初速度,使小球沿桿向下運動,在A點時的動能為100 J,在C點時動能減為零,B為AC的中點,那么帶電小球在運動過程中()A.到達C點后小球可能沿桿向上運動B.小球在AB段克服摩擦力做的功與在BC段克服摩擦力做的功不等C.小球在B點時的動能為50 JD.小球電勢能的增加量等于重力勢能的減少量思路點撥:小球所受彈力與洛倫茲力相關(guān),而洛倫茲力與速度成正比,故彈力和滑動摩擦

9、力是變化的,小球做變加速運動,結(jié)合動能定理列式分析.考點一考點二考點三解析:如果電場力大于重力,則靜止后小球可能沿桿向上運動,故選項A正確;小球所受洛倫茲力F洛=qvB,滑動摩擦力Ff=FN=(mg-Eq-Bqv),其隨著速度的減小而增大,故小球在AB段克服摩擦力做的功與在BC段克服摩擦力做的功不等,而重力和電場力在這兩段所做功相等,故小球在B點時的動能不為50 J,選項B正確,C錯誤;該過程中小球的重力勢能減少,轉(zhuǎn)化為電勢能、動能和系統(tǒng)的內(nèi)能,故小球電勢能的增加量不等于重力勢能的減少量,故選項D錯誤.答案:AB考點一考點二考點三考點一考點二考點三對點訓(xùn)練21.(多選)(2015山東日照校際聯(lián)

10、合檢測)如圖所示,勻強磁場垂直于紙面向里,勻強電場平行于斜面向下,斜面是粗糙的.一帶正電物塊以某一初速度沿斜面向上滑動,經(jīng)a點后到b點時速度減為零,接著又滑了下來.設(shè)物塊所帶電荷量保持不變,則從a到b和從b回到a兩過程相比較()A.加速度大小相等B.摩擦產(chǎn)生熱量不相同C.電勢能變化量的絕對值相同D.動能變化量的絕對值相同考點一考點二考點三解析:物塊從a到b運動時,由牛頓運動定律:Eq+mgsin +Ff1=ma1,物塊受洛倫茲力垂直斜面向上;而由b向a滑動時,由牛頓運動定律:Eq+mgsin -Ff2=ma2,物塊受洛倫茲力垂直斜面向下,兩次物塊對斜面的壓力不同,摩擦力不同,即Ff1Ff2,故

11、兩過程的加速度大小不相等,選項A錯誤;又Q=Ffx相對,可知兩過程摩擦產(chǎn)生熱量不相同,選項B正確;物塊從a運動到b電場力做負功,電勢能增加;物塊從b回到a電場力做正功,電勢能減少,故電場力做功不相同,但是電勢能變化量的絕對值相同,選項C正確;上滑過程和下滑過程,都是重力、摩擦力及電場力做功,但是上滑時摩擦力小于下滑時的摩擦力,由動能定理得,動能變化量大小相同,故D錯誤.答案:BC考點一考點二考點三2.(多選)(2015江蘇泰州第3次模擬)如圖所示,水平固定一截面為正方形絕緣方管的長度為L,空間存在電場強度為E、方向水平向右的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場.將電荷量為+q的小球

12、從左側(cè)管口無初速釋放,已知小球與管道各接觸面間動摩擦因數(shù)均為,小球運動到右側(cè)管口處時速度為v,該過程()考點一考點二考點三考點一考點二考點三1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程,必須有“外力”克服安培力做功,其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能,“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2.當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時, 安培力或電場力做正功,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.安培力做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.考點一考點二考點三如圖,MN和PQ是電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L,導(dǎo)軌彎曲部分和水平部分均光滑,二者平滑連接.右端接一個阻值為R的定值電阻.水平部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d的勻強磁場區(qū)域,

13、磁場方向豎直向上,磁感應(yīng)強度大小為B.質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從磁場區(qū)域的右邊界以平行于水平導(dǎo)軌的初速度v0進入磁場,離開磁場后沿彎曲軌道上升h高度時速度變?yōu)榱?已知金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好,則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中(重力加速度為g)()考點一考點二考點三考點一考點二考點三考點一考點二考點三對點訓(xùn)練31.(多選)如圖所示,電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的斜面上,下端接有固定電阻和金屬棒cd,它們的電阻均為R.兩根導(dǎo)軌間寬度為L,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌面向上.質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab垂直放置在金屬導(dǎo)軌上,在沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用下,沿導(dǎo)軌以速率v勻

14、速上滑,而金屬棒cd保持靜止.以下說法正確的是()考點一考點二考點三2.(2015湖南永州三模)如圖所示,在傾角為的光滑斜面上,存在著兩個磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場區(qū)域.區(qū)域 的磁場方向垂直斜面向上,區(qū)域 的磁場方向垂直斜面向下,磁場邊界MN、PQ、GH均平行于斜面底邊,MP、PG長度均為L.一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框,由靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中ab邊始終與斜面底邊平行.t1時刻ab邊剛越過GH進入磁場區(qū)域 ,此時導(dǎo)線框恰好以速度v1做勻速直線運動;t2時刻ab邊下滑到PQ與MN的中間位置,此時導(dǎo)線框又恰好以速度v2做勻速直線運動.重力加速度為g,下列說法正確的

15、是()A.當(dāng)ab邊剛越過PQ時,導(dǎo)線框的加速度大小為a=gsin B.導(dǎo)線框兩次做勻速直線運動的速度之比v1v2=41C.從t1到t2的過程中,導(dǎo)線框克服安培力做的功等于機械能的減少量D.從t1到t2的過程中,有 的機械能轉(zhuǎn)化為電能考點一考點二考點三考點一考點二考點三考點一考點二考點三3.(2015山東淄博二模)如圖甲所示,左側(cè)接有定值電阻R=2 的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=1 T,導(dǎo)軌間距L=1 m.一質(zhì)量m=2 kg,阻值r=2 的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運動,金屬棒的v-x圖象如圖乙所示,若金屬棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)=0.25,則從起點到發(fā)生 x=1 m位移的過程中(g取10 m/s2)()A.金屬棒克服安培力做的功W1=0.5 JB.金屬棒克服摩擦力做的功W2=4 JC.整個系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q=4.25 JD.拉力做的功W=9.25 J考點一考點二考點三