高考物理二輪復習備課資料專題四能量與動量第2講功能關系在電學中的應用課件.ppt

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第2講 功能關系在電學中的應用,整 合,突 破,實 戰(zhàn),整合 網絡要點重溫,【網絡構建】,【要點重溫】,1.電場中的功能關系 (1)電場力做功的求法 W=qElcos . W= . W電場力+W其他力=Ek. (2)電場中的功能關系 若只有電場力做功, 與動能之和保持不變. 若只有電場力和重力做功,電勢能、 、動能之和保持不變. 2. -x圖線的斜率表示沿x方向的 .,qU,電勢能,重力勢能,電場強度,3.法拉第電磁感應定律 (1)E=n . (2)E= . 4.電磁感應中的功能對應關系 (1)電磁感應電路為純電阻電路時產生的焦耳熱等于 做的功. (2)電磁感應發(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,熱點考向一 動力學觀點和能量觀點解決電磁場問題 【核心提煉】,1.動能定理在力學和電場中應用時的“3同1異”,突破 熱點考向聚焦,2.帶電粒子在復合場中的運動問題是典型的力電綜合問題,一般要從受力、運動、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,涉及的運動形式有勻速直線運動、變速直線運動、曲線運動等.,【典例1】 (2017百校聯(lián)盟模擬)如圖所示,在方向水平向左、范圍足夠大的勻強電場中,固定一由內表面絕緣光滑且內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點和地面上A點的連線與地面成=37角, AB=R.一質量為m、電荷量為q的小球(可視為質點)從地面上A點以某一初速度沿AB方向做直線運動,恰好無碰撞地從管口B進入管道BD中,到達管中某處C(圖中未標出)時恰好與管道間無作用力.已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度大小為g.求:,(1)勻強電場的場強大小E和小球到達C處時的速度大小v;,答案:見解析,(2)小球的初速度大小v0以及到達D處時的速度大小vD;,答案:見解析,(3)若小球從管口D飛出時電場反向,則小球從管口D飛出后的最大水平射程xm.,答案:見解析,【預測練習1】 在豎直平面內放置一個由絕緣材料制作的管狀圓環(huán),管的內壁光滑,環(huán)的半徑R遠大于管的內徑,如圖所示.現(xiàn)以環(huán)的圓心為原點建立xOy平面坐標系,在第三象限內加一沿x軸正方向的勻強電場,整個空間有垂直環(huán)面向里的勻強磁場.一質量為m、帶電荷量為+q的小球(可視為質點)在管內從b點由靜止釋放,小球直徑略小于管的內徑.重力加速度為g. (1)要使小球能沿絕緣管做圓周運動恰能到達最高點a,電場強度為多少? (2)在(1)問的情況下,要使小球繼續(xù)運動,第二次通過最高點a時,小球對絕緣管恰好無壓力,勻強磁場的磁感應強度多大?,(3)如果場強大小、磁感應強度大小如(1),(2)問所求,將小球從b點由靜止釋放,求小球第N次經過最低點c時對管道的作用力.,熱點考向二 動力學觀點和能量觀點解決電磁感應問題 【核心提煉】,1.功能關系在力學和電磁感應中應用時的“3同3異”,2.電磁感應中焦耳熱的求法,【典例2】 (2017江西新余模擬)如圖所示,兩條光滑的金屬導軌相距L=1 m,其中MN段平行于PQ段,位于同一水平面內,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.在水平導軌區(qū)域和傾斜導軌區(qū)域內分別有垂直于水平面和斜面的勻強磁場B1和B2,且B1=B2=0.5 T.ab和cd是質量均為m=0.1 kg、電阻均為R=4 的兩根金屬棒,ab置于水平導軌上,cd置于傾斜導軌上,均與導軌垂直且接觸良好.從t=0時刻起,ab棒在外力作用下由靜止開始沿水平方向向右運動(ab棒始終在水平導軌上運動,且垂直于水平導軌),cd受到F=0.6-0.25t(N)沿斜面向上的力的作用,始終處于靜止狀態(tài).不計導軌的電阻.(sin 37=0.6,g取10 m/s2),(1)求流過cd棒的電流Icd隨時間t變化的函數(shù)關系; (2)求ab棒在水平導軌上運動的速度vab隨時間t變化的函數(shù)關系;,解析:(1)由題意知cd棒受力平衡,則 F+Fcd=mgsin 37 Fcd=B2IcdL,得Icd=0.5t(A). (2)ab棒中電流Iab=Icd=0.5t(A) 則回路中電源電動勢E=IcdR總 ab棒切割磁感線,產生的感應電動勢為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動. 答案:(1)Icd=0.5t(A) (2)vab=8t(m/s),(3)求從t=0時刻起,1.0 s內通過ab棒的電荷量q;,答案:(3)0.25 C,(4)若t=0時刻起,1.0 s內作用在ab棒上的外力做功為W=16 J,求這段時間內cd棒產生的焦耳熱Qcd.,答案:(4)6.4 J,【預測練習2】 (2017江南十校二模)如圖,EFPMN為光滑金屬導軌,電阻不計,處于豎直平面內,其中FP傾斜,傾角為,EFFP,PMN是半徑為R的圓弧,圓弧與傾斜部分平滑連接于P點,N,M分別為圓弧的最高點和最低點,還有一根與EFPMN完全相同的導軌EFPMN,兩導軌平行放置,間距為L,沿垂直于導軌所在平面的方向看去,兩導軌完全重合.過P點的豎直線右側有垂直于FP向上的勻強磁場,磁感應強度大小為B,兩根相同的金屬棒ab,cd(圖中只畫出了a端和c端),質量為m、電阻為r,分別從導軌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,題中所給的各個物理量均為已知,重力加速度為g) (1)若ab棒到達P點之前已經勻速運動,求ab棒勻速下滑時的速度v,以及此時cd棒的電功率P;,答案:(2)不能運動到圓弧最高點,實戰(zhàn) 高考真題演練,D,2.應用動力學觀點和能量觀點解決電磁場問題(2017北京卷,22)如圖所示,長l=1 m的輕質細繩上端固定,下端連接一個可視為質點的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強電場中,繩與豎直方向的夾角=37.已知小球所帶電荷量q=1.010-6 C,勻強電場的場強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)小球所受電場力F的大小. (2)小球的質量m. (3)將電場撤去,小球回到最低點時速度v的大小.,解析:(1)F=qE=3.010-3 N.,答案:(1)3.010-3 N (2)4.010-4 kg (3)2.0 m/s,3.應用動力學觀點和能量觀點解決電磁感應問題(2017江蘇卷,13)如圖所示,兩條相距d的平行金屬導軌位于同一水平面內,其右端接一阻值為R的電阻.質量為m的金屬桿靜置在導軌上,其左側的矩形勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應強度大小為B、方向豎直向下.當該磁場區(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.導軌和金屬桿的電阻不計,導軌光滑且足夠長,桿在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸.求: (1)MN剛掃過金屬桿時,桿中感應電流的大小I; (2)MN剛掃過金屬桿時,桿的加速度大小a;,(3)PQ剛要離開金屬桿時,感應電流的功率P.,4.應用動力學觀點和能量觀點解決電磁感應問題(2016浙江卷,24)小明設計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示,兩根平行金屬導軌相距l(xiāng)=0.50 m,傾角= 53,導軌上端串接一個R=0.05 的電阻.在導軌間長d=0.56 m的區(qū)域內,存 在方向垂直導軌平面向下的勻強磁場,磁感應強度B=2.0 T.質量m=4.0 kg的金屬棒CD水平置于導軌上,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=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉動GH桿, CD棒由靜止開始運動,上升過程中CD棒始終保持與導軌垂直.當CD棒到達磁場上邊界時健身者松手,觸發(fā)恢復裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53= 0.8,不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質量).求,(1)CD棒進入磁場時速度v的大小; (2)CD棒進入磁場時所受的安培力FA的大小;,答案:(1)2.4 m/s (2)48 N,(3)在拉升CD棒的過程中,健身者所做的功W和電阻產生的焦耳熱Q.,答案:(3)64 J 26.88 J,