2022年高三物理復(fù)習(xí) 專(zhuān)題二 力與物體的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 第2課時(shí) 動(dòng)力學(xué)觀(guān)點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用講義

2022年高三物理復(fù)習(xí) 專(zhuān)題二 力與物體的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 第2課時(shí) 動(dòng)力學(xué)觀(guān)點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用講義1 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力的方向始終垂直于粒子的速度方向2 帶電粒子在電場(chǎng)力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)只能是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)3 帶電粒子(不計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始被加速或帶電粒子沿著平行于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)中時(shí)，帶電粒子做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)4 電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒在安培力和其他恒力作用下的三種運(yùn)動(dòng)類(lèi)型：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1 帶電粒子在電場(chǎng)中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題：在電場(chǎng)中處理力學(xué)問(wèn)題時(shí)，其分析方法與力學(xué)相同首先進(jìn)行受力分析，然后看物體所受的合力與速度方向是否一致，其運(yùn)動(dòng)類(lèi)型有電場(chǎng)內(nèi)的加速運(yùn)動(dòng)和在交變電場(chǎng)內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)2 帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一般多以加速、減速交替出現(xiàn)的多運(yùn)動(dòng)過(guò)程的情境出現(xiàn)解決的方法：(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)分析其中一個(gè)變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律(2)借助運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析.題型1電場(chǎng)內(nèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析例1質(zhì)量為m的帶電小球由空中某點(diǎn)A無(wú)初速度地自由下落，在t秒末加上豎直方向且范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)t秒小球又回到A點(diǎn)整個(gè)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力且小球從未落地，則()A勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上B小球受到的電場(chǎng)力大小是4mgC從加電場(chǎng)開(kāi)始到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)歷時(shí)秒D從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小球重力勢(shì)能變化了mg2t2解析小球所受電場(chǎng)力方向是向上的，但不知道小球帶電的電性，所以不能判斷電場(chǎng)的方向，故A錯(cuò)誤；加電場(chǎng)時(shí)小球的位移為hgt2，速度vgt，設(shè)受到的電場(chǎng)力為F，則加上電場(chǎng)后的加速度大小a，從加電場(chǎng)到回到A的過(guò)程中hvtat2，以上幾式聯(lián)立可得F4mg，a3g，故B正確由vgt知，從加電場(chǎng)開(kāi)始小球減速到0的時(shí)間t1，故C錯(cuò)誤從加電場(chǎng)開(kāi)始到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過(guò)程中的位移大小為h2·t1gt2，所以由A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小球重力勢(shì)能變化了mg(gt2gt2)mg2t2，故D正確答案BD以題說(shuō)法帶電體在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析關(guān)鍵在于受力分析，特別是電場(chǎng)力方向的確定，在電場(chǎng)力方向已確定的情況下，其動(dòng)力學(xué)的分析和力學(xué)問(wèn)題中的分析是一樣的光滑水平面上放置兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷，其連線(xiàn)中垂線(xiàn)上有A、B、C三點(diǎn)，如圖1甲所示，一個(gè)質(zhì)量m1 kg的小物塊自C點(diǎn)由靜止釋放，小物塊帶電荷量q2 C，其運(yùn)動(dòng)的vt圖線(xiàn)如圖乙所示，其中B點(diǎn)為整條圖線(xiàn)切線(xiàn)斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線(xiàn))，則以下分析正確的是()圖1AB點(diǎn)為中垂線(xiàn)上電場(chǎng)強(qiáng)度最大的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)E1 V/mB由C點(diǎn)到A點(diǎn)物塊的電勢(shì)能先減小后變大C由C點(diǎn)到A點(diǎn)，電勢(shì)逐漸降低DB、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UBA8.25 V答案ACD解析根據(jù)題給的小物塊運(yùn)動(dòng)的vt圖線(xiàn)和題述B點(diǎn)為整條圖線(xiàn)切線(xiàn)斜率最大的位置可知，B點(diǎn)小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度最大，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大由小物塊運(yùn)動(dòng)的vt圖線(xiàn)可知，小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的加速度a2 m/s2，由牛頓第二定律有qEma，解得E1 V/m，選項(xiàng)A正確小物塊由C點(diǎn)到A點(diǎn)，電場(chǎng)力一直做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)逐漸降低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確小物塊從B到A，由動(dòng)能定理有qUABmvmv，解得B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UBA8.25 V，選項(xiàng)D正確題型2磁場(chǎng)內(nèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析例2如圖2所示，空間有一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無(wú)初速度放上一質(zhì)量為0.1 kg、電荷量q0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力t0時(shí)對(duì)木板施加方向水平向左、大小為0.6 N的恒力，g取10 m/s2.則()圖2A木板和滑塊一直做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)B滑塊開(kāi)始做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，最后做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)C木板先做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度增大的運(yùn)動(dòng)，最后做加速度為3 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)Dt5 s時(shí)滑塊和木板脫離審題突破滑塊與木板一直保持相對(duì)靜止嗎？最終各自是什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？解析t0時(shí)對(duì)木板施加方向水平向左、大小為0.6 N的恒力，帶電滑塊速度增大，所受向上的洛倫茲力增大，滑塊先做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，木板先做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度增大的運(yùn)動(dòng)，最后滑塊離開(kāi)，木板做加速度為3 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)滑塊受到的重力和洛倫茲力相等時(shí)，滑塊與木板脫離，這以后滑塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度為v10 m/s，木板以3 m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)若滑塊保持以2 m/s2的加速度加速，則速度達(dá)到10 m/s所需要的時(shí)間t5 s，實(shí)際上滑塊的加速度不能保持2 m/s2，而是要逐漸減小，故滑塊要在5 s后才能達(dá)到10 m/s的速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案C以題說(shuō)法1.對(duì)于磁場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，要特別注意洛倫茲力的特性，因F洛qvB，則速度v的變化影響受力，受力的變化又反過(guò)來(lái)影響運(yùn)動(dòng)2此類(lèi)問(wèn)題也常出現(xiàn)臨界問(wèn)題，如本題中有兩個(gè)臨界：滑塊與木板相對(duì)運(yùn)動(dòng)的臨界和滑塊與木板間彈力為零的臨界如圖3所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道末端點(diǎn)P進(jìn)入板間恰好沿水平方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)使球從軌道上較低的b點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)開(kāi)始滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，在之后運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)()圖3A小球一定向下偏B小球的機(jī)械能可能不變C小球一定向上偏D小球動(dòng)能可能減小答案D解析球從軌道上較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間時(shí)，若帶電小球帶正電，所受洛倫茲力方向向上，速度減小，洛倫茲力減小，帶電小球向下偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，小球的電勢(shì)能減小，機(jī)械能增大；若帶電小球帶負(fù)電，所受洛倫茲力方向向下，速度減小，洛倫茲力減小，帶電小球向上偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，小球的電勢(shì)能增大，機(jī)械能減小，動(dòng)能減小，所以選項(xiàng)D正確題型3電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析例3(16分)如圖4甲所示，一對(duì)足夠長(zhǎng)的平行粗糙導(dǎo)軌固定在水平面上，兩導(dǎo)軌間距l(xiāng)1 m，左端與R3 的電阻連接，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)一根質(zhì)量m0.5 kg、電阻r1 的導(dǎo)體棒靜止置于兩導(dǎo)軌上，并與兩導(dǎo)軌垂直整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上現(xiàn)用水平向右的拉力F拉導(dǎo)體棒，拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，導(dǎo)體棒恰好做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在02 s內(nèi)拉力F所做的功為W J，重力加速度g10 m/s2.求：圖4(1)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)在02 s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q；(3)在02 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.解析(1)設(shè)導(dǎo)體棒的加速度為a，則t時(shí)刻導(dǎo)體棒的速度vat產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBlv電路中的感應(yīng)電流為I導(dǎo)體棒所受的安培力為F安BIl由牛頓第二定律可知：Fmgma即Fmamg代入數(shù)據(jù)得：Fa5at (N)(3分)由題圖乙可知：F32t (N)(1分)由于物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度a為常數(shù)，比較兩式可得：a2 m/s2，0.4(2分)(2)在F作用的時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒的位移為sat24 m(1分)在時(shí)間t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均電流為通過(guò)電阻R的電荷量qt(2分)代入數(shù)據(jù)得q2 C(1分)(3)t2 s時(shí)刻，導(dǎo)體棒的速度vat4 m/s(1分)在力F的作用過(guò)程中，設(shè)電路中產(chǎn)生的總熱量為Q.由動(dòng)能定理可知WmgsQmv2(2分)代入數(shù)據(jù)可得Q J(1分)由串聯(lián)電路的知識(shí)可知QQ8 J(2分)答案(1)0.4(2)2 C(3)8 J以題說(shuō)法對(duì)于導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析要特別注意棒中的感應(yīng)電流受到的安培力一定是阻力一般導(dǎo)體棒在安培力和其他恒力作用下做的變速運(yùn)動(dòng)是加速度逐漸減小的變速運(yùn)動(dòng)，但在一定的條件下，也可以做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)本題中讓外力均勻變化，就可以使導(dǎo)體棒做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)如圖5所示，傾角為37°的光滑絕緣的斜面上放著M1 kg的U型導(dǎo)軌abcd，abcd.另有一質(zhì)量m1 kg的金屬棒EF平行bc放在導(dǎo)軌上，EF下側(cè)有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑以O(shè)O為界，下部有一垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上部有平行于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B1 T，導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)L1 m金屬棒EF的電阻R1.2 ，其余電阻不計(jì)金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，開(kāi)始時(shí)導(dǎo)軌bc邊用細(xì)線(xiàn)系在立柱S上，導(dǎo)軌和斜面足夠長(zhǎng)，sin 37°0.6，g10 m/s2.當(dāng)剪斷細(xì)線(xiàn)后，試求：圖5(1)細(xì)線(xiàn)剪斷瞬間，導(dǎo)軌abcd運(yùn)動(dòng)的加速度；(2)導(dǎo)軌abcd運(yùn)動(dòng)的最大速度；(3)若導(dǎo)軌從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最大速度的過(guò)程中，流過(guò)金屬棒EF的電量q5 C，則在此過(guò)程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少？答案(1)2.8 m/s2(2)5.6 m/s(3)20.32 J解析(1)細(xì)線(xiàn)剪斷瞬間，對(duì)導(dǎo)軌應(yīng)用牛頓第二定律：Mgsin 37°FfMa其中FfFNmgcos 37°解得：agsin 37°gcos 37°10×0.6 m/s20.4××10×0.8 m/s22.8 m/s2(2)下滑過(guò)程對(duì)導(dǎo)軌應(yīng)用牛頓第二定律：Mgsin 37°FfF安Ma把Ff(mgcos 37°F安)及F安代入得：agsin 37°gcos 37°(1)令上式a0，得導(dǎo)軌的最大速度為：vm5.6 m/s(3)設(shè)導(dǎo)軌下滑距離d時(shí)達(dá)到最大速度，則有：qIt解得：d6 m對(duì)系統(tǒng)由能量守恒定律得：Mgdsin 37°MvE損代入數(shù)據(jù)解得：E損20.32 J3 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法處理電學(xué)綜合問(wèn)題審題示例(xx·四川·10)(17分)在如圖6所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過(guò)定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角37°的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行勁度系數(shù)k5 N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過(guò)固定的光滑小環(huán)D與A相連彈簧處于原長(zhǎng)，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面水平面處于場(chǎng)強(qiáng)E5×104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中已知A、B的質(zhì)量分別為mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所帶電荷量q4×106C.設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長(zhǎng)，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變?nèi)10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8.圖6(1)求B所受靜摩擦力的大??；(2)現(xiàn)對(duì)A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)A從M到N的過(guò)程中，B的電勢(shì)能增加了Ep0.06 J已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4.求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率審題模板答題模板(1)F作用之前，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T(mén)0，有對(duì)A：T0mAgsin (2分)對(duì)B：T0qEf0(2分)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得：f00.4 N(1分)(2)物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，A、B兩物體的位移均為s，A、B間繩子張力為T(mén)，有qEsEp(2分)TmBgqEmBa(2分)設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈簧的伸長(zhǎng)量為x，有v22as(1分)F彈k·x(1分)FmAgsin F彈sin TmAa(2分)由幾何關(guān)系知x(2分)設(shè)拉力F在N點(diǎn)的瞬時(shí)功率為P，有PFv(1分)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得P0.528 W(1分)答案(1)0.4 N(2)0.528 W點(diǎn)睛之筆若題目中出現(xiàn)兩個(gè)以及兩個(gè)以上物體用繩、桿之類(lèi)物體連接時(shí)，要特別注意找出各物體的位移大小、加速度大小、速度大小的關(guān)系，這些關(guān)系往往就是解決問(wèn)題的突破口如圖7，光滑斜面的傾角30°，一個(gè)矩形導(dǎo)體線(xiàn)框abcd放在斜面內(nèi)，ab邊水平，長(zhǎng)度l11 m，bc邊的長(zhǎng)度l20.6 m，線(xiàn)框的質(zhì)量m1 kg，總電阻R0.1 ，線(xiàn)框通過(guò)細(xì)線(xiàn)與質(zhì)量為M2 kg的重物相連，細(xì)線(xiàn)繞過(guò)定滑輪，不計(jì)定滑輪對(duì)細(xì)線(xiàn)的摩擦，斜面上水平線(xiàn)ef的右側(cè)有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，如果線(xiàn)框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的，ef線(xiàn)和斜面最高處gh(gh是水平的)的距離s11.4 m，取g10 m/s2，求：圖7(1)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；(2)ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線(xiàn)時(shí)的速度大小答案(1)6 m/s(2)12 m/s解析(1)因?yàn)榫€(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，所以重物受力平衡，有MgFT線(xiàn)框abcd受力平衡FTmgsin F安ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBl1v，形成的感應(yīng)電流I受到的安培力F安BIl1聯(lián)立上述各式得Mgmgsin 代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s(2)線(xiàn)框abcd全部進(jìn)入磁場(chǎng)后無(wú)感應(yīng)電流，對(duì)線(xiàn)框和重物組成的系統(tǒng)，有Mgmgsin (mM)a所以a5 m/s2設(shè)線(xiàn)框到達(dá)gh處的速度為v，有v2v22a(sl2)解得v12 m/s(限時(shí)：45分鐘)1 如圖1甲所示，兩個(gè)平行金屬板a、b豎直放置，兩板加如圖乙所示的電壓t0時(shí)刻在兩板的正中央O點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放一個(gè)電子，電子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，假設(shè)始終未與兩板相碰則電子速度方向向左且大小逐漸減小的時(shí)間是()圖1A0<t<t0 Bt0<t<2t0C2t0<t<3t0 D3t0<t<4t0答案B解析0<t<t0時(shí)間內(nèi)Ua>Ub，電子向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；t0<t<2t0時(shí)間內(nèi)Ua<Ub，電子向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，B正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知2t0末速度減為零，2t0<t<3t0時(shí)間內(nèi)電子向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；3t0<t<4t0時(shí)間內(nèi)電子向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤2 如圖2所示，在光滑絕緣斜面上放置一矩形鋁框abcd，鋁框的質(zhì)量為m、電阻為R，斜面上ef線(xiàn)與gh線(xiàn)間有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，efghpqab，eh>bc.如果鋁框從磁場(chǎng)上方的某一位置由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到ab邊到達(dá)gh線(xiàn)之前的速度(v)時(shí)間(t)圖象可能正確的有()圖2答案AD解析線(xiàn)框在進(jìn)入磁場(chǎng)之前做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)可能加速、勻速、減速，完全進(jìn)入后做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，出磁場(chǎng)時(shí)也可能加速、勻速或減速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)如果勻速，則出磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)框的速度更大，線(xiàn)框受到的安培力變大，線(xiàn)框?qū)⒆鰷p速運(yùn)動(dòng)，但速度最小減到與進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)相等，就再做勻速運(yùn)動(dòng)，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤3 如圖3所示，空間同時(shí)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)質(zhì)量為m、電荷量為q的液滴，以某一速度沿與水平方向成角斜向上進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)疊加區(qū)域，在時(shí)間t內(nèi)液滴從M點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)重力加速度為g.圖3(1)判定液滴帶的是正電還是負(fù)電，并畫(huà)出液滴受力示意圖；(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大??；(3)求液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量答案(1)正電受力示意圖見(jiàn)解析圖(2)(3)解析(1)液滴帶正電液滴受力示意圖如圖所示(2)由圖可知F電Eqmgtan E(3)設(shè)液滴運(yùn)動(dòng)的速度為v，由圖可知mgqvBcos v設(shè)MN之間的距離為d，則dvt液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，設(shè)電勢(shì)能減少量為Ep，EpEqdcos 故Ep4 如圖4甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)1 m，上端接有電阻R3 ，虛線(xiàn)OO下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)將質(zhì)量m0.25 kg、電阻r1 的金屬桿ab，從OO上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸且水平，桿下落過(guò)程中的vt圖象如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2.求：圖4(1)金屬桿ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大??；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(3)桿在磁場(chǎng)中下落0.2 s的過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量答案(1)10 m/s(2)1 T(3)3.75 J解析(1)由題圖乙知，桿自由下落1 s進(jìn)入磁場(chǎng)以v10 m/s做勻速運(yùn)動(dòng)(2)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv產(chǎn)生的感應(yīng)電流I桿所受安培力F安BIL由平衡條件得mgF安代入數(shù)據(jù)得B1 T(3)電阻R產(chǎn)生的熱量QI2Rt3.75 J5 如圖5所示，小車(chē)質(zhì)量M8 kg，帶電荷量q3×102 C，置于光滑水平面上，水平面上方有方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E2×102 N/C.當(dāng)小車(chē)向右的速度v3 m/s時(shí)，將一個(gè)不帶電、可視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣物塊輕放在小車(chē)的右端，物塊質(zhì)量m1 kg，物塊與小車(chē)表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，小車(chē)足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2.求：圖5(1)物塊在小車(chē)上滑動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能；(2)從物塊放上小車(chē)后5 s內(nèi)小車(chē)電勢(shì)能的增量答案(1)6 J(2)132 J解析(1)對(duì)物塊：a1g2 m/s2對(duì)小車(chē)：a20.5 m/s2設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t0物塊和小車(chē)速度相等：a1t0va2t0，t02 sv1a1t04 m/s，s1t04 m，s2t07 mQmg(s2s1)6 J(2)當(dāng)物塊與小車(chē)相對(duì)靜止時(shí)，它們的加速度為a m/s2此后小車(chē)又發(fā)生的位移：s3v1(tt0)a(tt0)215 m從物塊放上小車(chē)后5 s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小車(chē)做的功WEq(s2s3)132 J電勢(shì)能的增量：EpW132 J6 如圖6，空間內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在虛線(xiàn)MN的右側(cè)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小顆粒自A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，剛好沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)至光滑絕緣的水平面C點(diǎn)，與水平面碰撞的瞬間小顆粒的豎直分速度立即減為零，而水平分速度不變，小顆粒運(yùn)動(dòng)至D處剛好離開(kāi)水平面，然后沿圖示曲線(xiàn)DP軌跡運(yùn)動(dòng)，AC與水平面夾角30°，重力加速度為g，求：圖6(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；(2)AD之間的水平距離d；(3)已知小顆粒在軌跡DP上某處的最大速度為vm，該處軌跡的曲率半徑是距水平面高度的k倍，則該處的高度為多大？答案(1)mg/q(2)(3)解析(1)小顆粒受力如圖所示qEmgcot 解得：Emg/q(2)設(shè)小顆粒在D點(diǎn)速度為vD，在水平方向由牛頓第二定律得：qEmax，2axdv小顆粒在D點(diǎn)離開(kāi)水平面的條件是：qvDBmg得：d(3)當(dāng)速度方向與電場(chǎng)力和重力合力方向垂直時(shí)，速度最大則：qvmBmRkh解得h