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.ppt

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第二講電磁學(xué)中的功能關(guān)系和能量守恒 真題模擬體驗(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 1 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(diǎn)是P 直徑MN水平 a b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球 視為點(diǎn)電荷 b固定在M點(diǎn) a從N點(diǎn)靜止釋放 沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q 圖中未畫出 時(shí)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(shì)能一直增加D 從P到Q的過程中 動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量 真題模擬體驗(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 解析 在圓弧上任取一點(diǎn)F a受重力和庫侖力如圖所示 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(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤 vN 0 vQ 0 故小球a先加速再減速 B項(xiàng)正確 小球所受庫侖力的方向與它的運(yùn)動(dòng)方向夾角一直為鈍角 則庫侖力對(duì)小球a一直做負(fù)功 其電勢(shì)能一直增加 C項(xiàng)正確 從P到Q的過程中 減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和電勢(shì)能 故動(dòng)能減少量大于電勢(shì)能增加量 D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 BC 真題模擬體驗(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 2 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?dú)?nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零 殼外空間的電場(chǎng) 與將球殼上的全部電荷集中于球心O時(shí)在殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)一樣 一帶正電的試探電荷 不計(jì)重力 從球心以初動(dòng)能Ek0沿OA方向射出 下列關(guān)于試探電荷的動(dòng)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(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 真題模擬體驗(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 3 多選 2012山東理綜 20 如圖所示 相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放 當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng) 此時(shí)對(duì)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(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻 重力加速度為g 下列選項(xiàng)正確的是 A P 2mgvsin B P 3mgvsin D 在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)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(yàn) 名師詮釋高考 1 2 3 真題模擬體驗(yàn) 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(gè)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(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)為情景 考查電場(chǎng)力 洛倫茲力的功 電勢(shì)能 動(dòng)能的變化等 2 以導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線為情景 考查安培力的功及機(jī)械能 內(nèi)能和電能之間的轉(zhuǎn)化等 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 電場(chǎng)力的功 1 計(jì)算 WAB UABq 適用于任何電場(chǎng) WAB EqlABcos 適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 特點(diǎn) 與路徑無關(guān) 只與電荷的初 末位置有關(guān) 3 與電勢(shì)能的變化的關(guān)系 W E電 2 機(jī)械能與總能量帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 除等勢(shì)面外 由于電場(chǎng)力做功 所以機(jī)械能一定不守恒 但總的能量守恒 在只有電場(chǎng)力做功時(shí) 粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能的和不變 3 在涉及電勢(shì)能和電場(chǎng)力的功時(shí) 一般應(yīng)用動(dòng)能定理或能量守恒定律處理相關(guān)問題 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 對(duì)點(diǎn)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(duì)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(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng) 軌跡如圖中虛線所示 那么 A 若微粒帶正電荷 則A板一定帶正電荷B 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加C 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加D 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加 解析 由于不知道重力和電場(chǎng)力大小關(guān)系 所以不能確定電場(chǎng)力方向 不能確定微粒電性 也不能確定電場(chǎng)力對(duì)微粒做功的正負(fù) 則選項(xiàng)A B D錯(cuò)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(duì)微粒做正功 由動(dòng)能定理知微粒的動(dòng)能一定增加 選項(xiàng)C正確 答案 C 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 2 多選 兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷固定在圖中P Q兩點(diǎn) MN為PQ連線的中垂線 交PQ于O點(diǎn) A為MN上的一點(diǎn) 一帶負(fù)電的試探電荷q從A點(diǎn)由靜止釋放 只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng) 取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零 則 A q由A點(diǎn)向O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)B q由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程電勢(shì)能逐漸減小C q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大D q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能為零解析 中垂線MN上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿中垂線背離O點(diǎn) 從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處 電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小 負(fù)電荷q從A點(diǎn)釋放后 向O點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 但加速度時(shí)刻變化 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 從A到O 電場(chǎng)力一直做正功 電勢(shì)能逐漸減小 選項(xiàng)B正確 到O點(diǎn)時(shí)速度最大 動(dòng)能最大 選項(xiàng)C正確 因無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零 因此q在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于零 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 BC 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 1 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力對(duì)導(dǎo)線可以做正功 負(fù)功 不做功 2 帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力永不做功 只改變粒子的速度方向 不改變粒子的動(dòng)能 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)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(gè)空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 先給小球一初速度 使小球沿桿向下運(yùn)動(dòng) 在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為100J 在C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減為零 B為AC的中點(diǎn) 那么帶電小球在運(yùn)動(dòng)過程中 A 到達(dá)C點(diǎn)后小球可能沿桿向上運(yùn)動(dòng)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(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為50JD 小球電勢(shì)能的增加量等于重力勢(shì)能的減少量思路點(diǎn)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(dòng)摩擦力是變化的 小球做變加速運(yùn)動(dòng) 結(jié)合動(dòng)能定理列式分析 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 如果電場(chǎng)力大于重力 則靜止后小球可能沿桿向上運(yùn)動(dòng) 故選項(xiàng)A正確 小球所受洛倫茲力F洛 qvB 滑動(dòng)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(chǎng)力在這兩段所做功相等 故小球在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能不為50J 選項(xiàng)B正確 C錯(cuò)誤 該過程中小球的重力勢(shì)能減少 轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 動(dòng)能和系統(tǒng)的內(nèi)能 故小球電勢(shì)能的增加量不等于重力勢(shì)能的減少量 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 AB 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練21 多選 2015山東日照校際聯(lián)合檢測(cè) 如圖所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里 勻強(qiáng)電場(chǎng)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(dòng) 經(jīng)a點(diǎn)后到b點(diǎn)時(shí)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(shì)能變化量的絕對(duì)值相同D 動(dòng)能變化量的絕對(duì)值相同 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 解析 物塊從a到b運(yùn)動(dòng)時(shí) 由牛頓運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí) 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律 Eq mgsin Ff2 ma2 物塊受洛倫茲力垂直斜面向下 兩次物塊對(duì)斜面的壓力不同 摩擦力不同 即Ff1 Ff2 故兩過程的加速度大小不相等 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 又Q Ff x相對(duì) 可知兩過程摩擦產(chǎn)生熱量不相同 選項(xiàng)B正確 物塊從a運(yùn)動(dòng)到b電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 物塊從b回到a電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 故電場(chǎng)力做功不相同 但是電勢(shì)能變化量的絕對(duì)值相同 選項(xiàng)C正確 上滑過程和下滑過程 都是重力 摩擦力及電場(chǎng)力做功 但是上滑時(shí)摩擦力小于下滑時(shí)的摩擦力 由動(dòng)能定理得 動(dòng)能變化量大小相同 故D錯(cuò)誤 答案 BC 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)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(zhǎng)度為L(zhǎng) 空間存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E 方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 將電荷量為 q的小球從左側(cè)管口無初速釋放 已知小球與管道各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)均為 小球運(yùn)動(dòng)到右側(cè)管口處時(shí)速度為v 該過程 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)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(shí) 安培力或電場(chǎng)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(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 如圖 MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌 其間距為L(zhǎng) 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(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 磁場(chǎng)方向豎直向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 質(zhì)量為m 電阻也為R的金屬棒從磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界以平行于水平導(dǎo)軌的初速度v0進(jìn)入磁場(chǎng) 離開磁場(chǎng)后沿彎曲軌道上升h高度時(shí)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(chǎng)區(qū)域的過程中 重力加速度為g 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練31 多選 如圖所示 電阻不計(jì)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(zhǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌面向上 質(zhì)量為m 電阻不計(jì)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勻速上滑 而金屬棒cd保持靜止 以下說法正確的是 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)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(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 區(qū)域 的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上 區(qū)域 的磁場(chǎng)方向垂直斜面向下 磁場(chǎng)邊界MN PQ GH均平行于斜面底邊 MP PG長(zhǎng)度均為L(zhǎng) 一個(gè)質(zhì)量為m 電阻為R 邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)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(shí)刻ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域 此時(shí)導(dǎo)線框恰好以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng) t2時(shí)刻ab邊下滑到PQ與MN的中間位置 此時(shí)導(dǎo)線框又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng) 重力加速度為g 下列說法正確的是 A 當(dāng)ab邊剛越過PQ時(shí) 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(yùn)動(dòng)的速度之比v1 v2 4 1C 從t1到t2的過程中 導(dǎo)線框克服安培力做的功等于機(jī)械能的減少量D 從t1到t2的過程中 有的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T 導(dǎo)軌間距L 1m 一質(zhì)量m 2kg 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(yùn)動(dòng) 金屬棒的v x圖象如圖乙所示 若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù) 0 25 則從起點(diǎn)到發(fā)生x 1m位移的過程中 g取10m s2 A 金屬棒克服安培力做的功W1 0 5JB 金屬棒克服摩擦力做的功W2 4JC 整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q 4 25JD 拉力做的功W 9 25J 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)三