2012江蘇高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題2 第2課時 電磁學(xué)中的物體平衡課件

專題二平衡態(tài)專題

第2課時電磁學(xué)中的物體平衡1(2010·四川卷)如圖2.2-1所示，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動．若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能(

)A．變?yōu)?B．先減小后不變C．等于F

D．先增大再減小圖2.2-12【答案】AB3【命題解讀】

摩擦力分為動靜兩種，不管哪種，摩擦力問題始終貫穿整個物理學(xué)中，難易皆有，可根據(jù)不同的要求命題，以考查學(xué)生的不同能力．斜面上能發(fā)生很多的“故事”，所以以斜面為背景，結(jié)合其他知識命題是近年各省份高考卷顯著的特點(diǎn)之一，從知識和能力的要求來看，大家也必須掌握．4熱點(diǎn)一一條直線上的電荷的平衡問題例1

如圖2.2-2所示，在真空中同一條直線上的A、B兩點(diǎn)固定有電荷量分別為+4Q和-Q的點(diǎn)電荷．(1)將另一個點(diǎn)電荷放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？(2)若A、B不固定，要求這三個點(diǎn)電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點(diǎn)電荷應(yīng)是正電荷還是負(fù)電荷？電荷量是多大？圖2.2-256【規(guī)律方法】

電荷的平衡問題，可以為一個電荷的平衡態(tài)，也可以是多個電荷之間的平衡，解決的總原則為F合=0，具體的方法可以為正交分解法、解三角形法、整體隔離法等，對于多個電荷存在的系統(tǒng)，還要用到電場的疊加原理．一條直線上三個電荷的平衡可簡單表述為“三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大”．7

【變式練習(xí)】如圖2.2-3所示，懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長的絕緣細(xì)線下端有一個帶電荷量不變的小球A，在兩次實(shí)驗(yàn)中，均緩慢移動另一帶同種電荷的小球B，當(dāng)B到達(dá)懸點(diǎn)O的正下方并與A在同一水平線上A處于受力平衡時，懸線偏離豎直方向的角度為q，若兩次實(shí)驗(yàn)中B的電荷量分別為q1和q2，q分別為30°和45°，則為

()A．2B．3C．2D．3圖2.2-38【答案】C9

熱點(diǎn)二電容器中電荷的動態(tài)平衡問題例2

(2010·安徽卷)如圖2.2-4所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部．閉合電鍵S，小球靜止時受到懸線的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是(

)A．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大B．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小C．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大D．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小圖2.2-410【解析】本題主要問題是對電路的分析不到位，電容器兩端的電壓就是R0兩端的電壓，與R1無關(guān)，與R2有關(guān)，其阻值變化導(dǎo)致電壓的重新分配．保持R1不變，緩慢增大R2時，由于R0和R2串聯(lián)，R0兩端的電壓減小，即平行板電容器的兩個極板的電壓U減小，帶電小球受到的電場力減小，懸線的拉力為將減小，選項(xiàng)B正確，A項(xiàng)錯誤．保持R2不變，緩慢增大R1時，R0兩端的電壓不變，F(xiàn)電不變，懸線的拉力不變，C、D項(xiàng)錯誤．【答案】B11【規(guī)律方法】電容器中帶電粒子的平衡處理在F合=0的前提下，還要理解電容器的兩種變化.分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開不變量 U

Qd變大C變小Q變小E變小C變小U變大E不變S變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小e變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小12【變式練習(xí)】如圖2.2-5所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a.平行板電容器的A、B兩極板間有一電荷，在P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)．以E表示兩極板間的電場強(qiáng)度，U表示兩極板間的電壓，Ep表示電荷在P點(diǎn)的電勢能．若保持極板B不動，將極板A稍向上平移，則下列說法中正確的是()A．E變小B．U變大C．Ep變大

D．電荷仍保持靜止

圖2.2-513【解析】

B板不動而A板上移，則電容器的電容減小，本應(yīng)放電，但由于二極管的單向?qū)щ娦允闺娙萜鞑荒芊烹?，帶電量不變而極板間場強(qiáng)不變，電荷仍保持靜止，A項(xiàng)錯D項(xiàng)正確；而極板間電壓U=Ed變大，B項(xiàng)正確；由于場強(qiáng)E不變，則UPB=EdPB不變，故Ep不變，C項(xiàng)錯誤．【答案】BD14熱點(diǎn)三帶電粒子在復(fù)合場中的平衡問題

例3地面附近空間中存在著水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，已知磁場方向垂直紙面向里，一個帶電油滴能沿一條與豎直方向成a角的直線MN運(yùn)動(MN在垂直于磁場方向的平面內(nèi))，如圖2.2-6所示．則以下判斷中正確的是(

)A．如果油滴帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)B．如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)C．如果電場方向水平向左，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)D．如果電場方向水平向右，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)圖2.2-615【解析】一個帶電油滴做直線運(yùn)動，說明合外力方向與速度方向在同一直線上，重力向下，電場力水平，磁場力與速度垂直，綜合判斷油滴帶正電，它是從M點(diǎn)到N點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動．(注意洛倫茲力變化不能繼續(xù)做直線運(yùn)動)【答案】AC16【規(guī)律方法】

帶電物體在重力場、電場、磁場中運(yùn)動時，其運(yùn)動狀態(tài)的改變由其所受的合力決定，因此，對運(yùn)動物體進(jìn)行受力分析時必須注意以下幾點(diǎn)：(1)受力分析的順序：先場力(包括重力、電場力、磁場力)、后彈力、再摩擦力等．(2)重力、電場力與物體運(yùn)動速度無關(guān)，由物體的質(zhì)量決定重力大小，由電場強(qiáng)度決定電場力大小；但洛倫茲力的大小與粒子速度有關(guān)，方向還與電荷的性質(zhì)有關(guān)．所以必須充分注意到這一點(diǎn)才能正確分析其受力情況，從而正確確定物體運(yùn)動情況．17【變式練習(xí)】如圖所示，兩虛線之間的空間內(nèi)存在著正交或平行的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B，有一個帶正電的小球(電荷量為+q，質(zhì)量為m)從電磁復(fù)合場上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的電磁復(fù)合場是

()18【解析】本題易選A項(xiàng)，將其視為速度選擇器處理．

在A圖中剛進(jìn)入復(fù)合場時，帶電小球受到方向向左的電場力、向右的洛倫茲力、豎直向下的重力，在重力的作用下，小球的速度要變大，洛倫茲力也會變大，所以水平方向受力不可能總是平衡，A選項(xiàng)錯誤；

B圖中小球要受到向下的重力、向上的電場力、向外的洛倫茲力，小球要向外偏轉(zhuǎn)，不可能沿直線通過復(fù)合場，B選項(xiàng)錯誤；

C圖中小球受到向下的重力、向右的洛倫茲力、沿電場方向的電場力，若這三個力的合力正好為0，則小球?qū)⒀刂本€通過復(fù)合場，C選項(xiàng)正確；

D圖中小球只受到向下的重力和向上的電場力，都在豎直方向上，小球可能沿直線通過復(fù)合場，D選項(xiàng)正確．19熱點(diǎn)四磁場中的導(dǎo)體桿的平衡問題例4

(2011·寧波模擬)如圖2.2-7所示，有兩根和水平方向成a角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則(

)A．如果B增大，vm將變大B．如果a變大，vm將變大C．如果R變大，vm將變大D．如果m變小，vm將變大圖2.2-720【答案】BC21

【規(guī)律方法】常見的導(dǎo)體桿主要分為以下兩種，這兩種的特點(diǎn)見下表所示．類型“電—動—電”型“動—電—動”型示意圖分析S閉合，棒受安培力F=，此時加速度a=棒的速度v↑→感應(yīng)電動勢BLv↑→電流I↓→安培力F↓→加速度a↓，當(dāng)F=0(a=0)時，v最大棒釋放后下滑，此時a=gsinθ，棒的速度v↑→感應(yīng)電動勢E=BLv↑→電流I=↑→安培力F=ILB↑→加速度a=↓，當(dāng)F=mgsinθ(a=0)時，v最大22類型“電—動—電”型“動—電—動”型運(yùn)動形式變加速運(yùn)動變加速運(yùn)動最終狀態(tài)勻速運(yùn)動，最大速度勻速運(yùn)動，最大速度【規(guī)律方法】23【變式練習(xí)】如圖2.2-8甲、乙、丙中，除導(dǎo)體棒ab可動外，其余部分均固定不動，甲圖中的電容器C原來不帶電．設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長．現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，在甲、乙、丙三種情形下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動狀態(tài)是()24A．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運(yùn)動B．甲、丙中，ab棒最終將以不同速度做勻速運(yùn)動；乙中，ab棒最終靜止C．甲、丙中，ab棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動；乙中，ab棒最終靜止D．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都靜止圖2.2-825

【解析】甲圖中ab棒運(yùn)動后給電容器充電，當(dāng)充電完成后，棒以一個小于v0的速度向右勻速運(yùn)動．乙圖中構(gòu)成了回路，最終棒的動能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運(yùn)動．丙圖中棒先向右減速為零，然后反向加速至勻速．

故正確選項(xiàng)為B.26【命題預(yù)測】在同時存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz(z軸正方向豎直向上)，如圖2.2-9所示．已知電場方向沿z軸正方向，場強(qiáng)大小為E；磁場方向沿y軸正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B；重力加速度為g.則下列說法正確的是(

)A．一質(zhì)量為m、帶電量為+q的質(zhì)點(diǎn)從原點(diǎn)以速度v沿x軸運(yùn)動，可以保持動能不變B．一質(zhì)量為m、帶電量為+q的質(zhì)點(diǎn)從原點(diǎn)以速度v沿y軸運(yùn)動，可以保持動能不變C．一質(zhì)量為m、帶電量為+q的質(zhì)點(diǎn)從原點(diǎn)以速度v沿z軸運(yùn)動，可以保持速度不變D．一質(zhì)量為m、帶電量為+q的質(zhì)點(diǎn)從原點(diǎn)以速度v沿z軸運(yùn)動，可以保持動能不變圖2.2-927【答案】ABD【預(yù)測緣由】

正確受力分析是貫穿整個物理學(xué)的基本技能，而熟悉各個不同力的特點(diǎn)結(jié)合受力分析，以帶電粒子為題考查學(xué)生