高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 功與能 動(dòng)量和能量 第2講 能量和動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用課件.ppt

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第2講能量和動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用,1.(多選)(2016全國(guó)卷Ⅰ，20)如圖1，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對(duì)于過(guò)軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱。忽略空氣阻力。由此可知(),圖1A.Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B.油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C.油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D.油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小,解析由于油滴受到的電場(chǎng)力和重力都是恒力，所以合外力為恒力，加速度恒定不變，所以D選項(xiàng)錯(cuò)；由于油滴軌跡相對(duì)于過(guò)P的豎直線對(duì)稱且合外力總是指向軌跡彎曲內(nèi)側(cè)，所以油滴所受合外力沿豎直向上的方向，因此電場(chǎng)力豎直向上，且qE>mg，則電場(chǎng)方向豎直向下，所以Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的高，A選項(xiàng)正確；當(dāng)油滴從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)油滴從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中，合外力做正功，動(dòng)能增加，所以Q點(diǎn)動(dòng)能大于P點(diǎn)的動(dòng)能，B選項(xiàng)正確。答案AB,2.(2015全國(guó)Ⅰ15)如圖2，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等。則(),圖2,A.直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φQB.直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φNC.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功,解析由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知，φM>φN＝φP，故過(guò)N、P點(diǎn)的直線d位于某一等勢(shì)面內(nèi)，則與直線d平行的直線c也位于某一等勢(shì)面內(nèi)，選項(xiàng)A錯(cuò)、B正確；φM＝φQ，則電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于φPE電2，A錯(cuò)；階段①，安培力做的功等于金屬棒機(jī)械能的增加量，即WA1＝mgh；階段②克服安培力做的功等于金屬棒減少的機(jī)械能，即WA2＝mgh，B對(duì)，C錯(cuò)；而階段②克服安培力做的功又等于產(chǎn)生的電能，等于回路產(chǎn)生的熱量，D錯(cuò)。答案B,2.(2016湖南常德模擬)如圖8所示，豎直平面內(nèi)有無(wú)限長(zhǎng)、不計(jì)電阻的兩組平行光滑金屬導(dǎo)軌，寬度均為L(zhǎng)＝0.5m，上方連接一個(gè)阻值R＝1Ω的定值電阻，虛線下方的區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。完全相同的兩根金屬桿1和2靠在導(dǎo)軌上，金屬桿與導(dǎo)軌等寬且與導(dǎo)軌接觸良好，電阻均為r＝0.5Ω。將金屬桿1固定在磁場(chǎng)的上邊緣(仍在此磁場(chǎng)內(nèi))，金屬桿2從磁場(chǎng)邊界上方h0＝0.8m處由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)后恰做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2),圖8(1)求金屬桿的質(zhì)量m；(2)若金屬桿2從磁場(chǎng)邊界上方h1＝0.2m處由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中整個(gè)回路產(chǎn)生了1.4J的電熱，則此過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量q為多少？,答案(1)0.2kg(2)0.65C,3.如圖9所示，質(zhì)量為100g的鋁框，用細(xì)線懸掛起來(lái)，框中央離地面h為0.8m，有一質(zhì)量為200g的磁鐵以10m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁框，落在距鋁框原位置水平距離3.6m處，則在磁鐵與鋁框發(fā)生相互作用時(shí)，求：,圖9,(1)鋁框向哪邊偏斜，它能上升多高；(2)在磁鐵穿過(guò)鋁框的整個(gè)過(guò)程中，框中產(chǎn)生了多少熱量。,答案(1)0.2m(2)1.7J,高頻考點(diǎn)六應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法和功能關(guān)系解決力、電綜合問(wèn)題,[滿分策略]應(yīng)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和功能關(guān)系解決力、電綜合問(wèn)題與解決純力學(xué)問(wèn)題的分析方法相似，動(dòng)力學(xué)中的物理規(guī)律在電磁學(xué)中同樣適用，分析受力時(shí)只是多了個(gè)安培力或電場(chǎng)力或洛倫茲力。,[滿分示例](18分)(2016渝中區(qū)二模)如圖10，電阻不計(jì)的相同的光滑彎折金屬軌道MON與M′O′N(xiāo)′均固定在豎直面內(nèi)，二者平行且正對(duì)，間距為L(zhǎng)＝1m，構(gòu)成的斜面NOO′N(xiāo)′與MOO′M′跟水平面夾角均為α＝30，兩邊斜面均處于垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B＝0.1T。t＝0時(shí)，將長(zhǎng)度也為L(zhǎng)，電阻R＝0.1Ω的金屬桿ab在軌道上無(wú)初速度釋放。金屬桿與軌道接觸良好，軌道足夠長(zhǎng)。(g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，軌道與地面絕緣)求：,圖10(1)t時(shí)刻桿ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E；(2)在t＝2s時(shí)將與ab完全相同的金屬桿cd放在MOO′M′上，發(fā)現(xiàn)cd恰能靜止，求ab桿的質(zhì)量m以及放上桿cd后ab桿每下滑位移s＝1m回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。,[審題指導(dǎo)]1.讀題→抓關(guān)鍵點(diǎn)→提取信息(1)“光滑彎折金屬軌道”不計(jì)桿與軌道間摩擦力(2)“與ab完全相同的金屬桿cd”桿ab、cd的電阻、質(zhì)量均相同(3)“cd恰能靜止”cd受力平衡，那么ab桿受力也平衡,2.再讀題→過(guò)程分析→選取規(guī)律,[滿分模板]解析(1)只放ab桿在導(dǎo)軌上，ab桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgsinα＝ma①(2分)t時(shí)刻速度為v＝at②(1分)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝BLv③(1分)聯(lián)立解得E＝0.5tV④(1分),答案(1)0.5tV(2)0.1kg0.5J,解題指導(dǎo)(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程要列定律、定理的原始方程，不能寫(xiě)成變形式，否則不得分。(2)題目中如果有隱含的條件，計(jì)算完成一定要進(jìn)行必要的文字說(shuō)明，否則將影響步驟分。,[滿分體驗(yàn)](18分)(2016福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查)如圖11，軌道CDGH位于豎直平面內(nèi)，其中圓弧段DG與水平段CD及傾斜段GH分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn)，圓弧段和傾斜段均光滑，在H處固定一垂直于軌道的絕緣擋板，整個(gè)軌道絕緣且處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一帶電物塊由C處?kù)o止釋放，經(jīng)擋板碰撞后滑回CD段中點(diǎn)P處時(shí)速度恰好為零。已知物塊的質(zhì)量m＝410－3kg,所帶的電荷量q＝＋310－6C；電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1104N/C；CD段的長(zhǎng)度L＝0.8m，圓弧DG的半徑r＝0.2m，GH段與水平面的夾角為θ，且sinθ＝0.6，cosθ＝0.8；不計(jì)物塊與擋板碰撞時(shí)的動(dòng)能損失，物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2。,圖11(1)求物塊與軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)求物塊第一次碰撞擋板時(shí)的動(dòng)能Ek；(3)物塊在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程；(4)物塊碰撞擋板時(shí)的最小動(dòng)能。,(3)物塊最終會(huì)在DGH間來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，物塊在D點(diǎn)的速度為0設(shè)物塊能在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程為s，由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可得qEL＝μmgs⑥(2分)由②③⑥式代入數(shù)據(jù)得s＝2.4m⑦(2分)(4)物塊碰撞擋板的最小動(dòng)能E0等于往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)G點(diǎn)的動(dòng)能，由動(dòng)能定理得qErsinθ－mgr(1－cosθ)＝E0－0⑧(2分)由③⑧式代入數(shù)據(jù)得E0＝0.002J⑨(2分)答案(1)0.25(2)0.018J(3)2.4m(4)0.002J,