高考物理二輪復習專題二動量與能量第2講動量觀點和能量觀點在電磁學中的應用學案

#第2講動量觀點和能量觀點在電磁學中的應用核心要點提煉I網(wǎng)絡構(gòu)建備考策略網(wǎng)絡構(gòu)建備考策略1.若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。2.若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。3.洛倫茲力對運動電荷不做功。4.安培力可做正功，也可做負功。5.力學中的三大觀點（動力學、動量、能量觀點）仍是解決力電綜合問題首選的方法。!您騫攔hh!!=H!!h=h!e：措瞳Z接!您騫攔hh!!=H!!h=h!e：措瞳Z接=H!^1e!：=命翹角度考向n應用能量觀點解決力電綜合問題命翹角度考向n應用能量觀點解決力電綜合問題電場中的功能關(guān)系【典例1】（多選）（2018?全國卷I,21）圖1中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面，已知平面b上的電勢為2V。一電子經(jīng)過a時的動能為10eV,從a到d的過程中克服電場力所做的功為d的過程中克服電場力所做的功為6eV。下列說法正確的是（）圖1A.平面c上的電勢為零B.該電子可能到達不了平面f

C.該電子經(jīng)過平面d時，其電勢能為4eVD.該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍解析電子在等勢面b時的電勢能為E=qe=—2eV,電子由a到d的過程電場力做負功，電勢能增加6eV,由于相鄰兩等勢面之間的距離相等，故相鄰兩等勢面之間的電勢差相等，貝U電子由a至Ub、由b至Uc、由c至Ud、由d至Uf電勢能均增加2eV,則電子在等勢面c的電勢能為零，等勢面c的電勢為零，A正確；由以上分析可知，電子在等勢面d的電勢能應為2eV,C錯誤；電子在等勢面b的動能為8eV,電子在等勢面d的動能為4eV,由公式Ek=2mv2可知，該電子經(jīng)過平面b時的速率為經(jīng)過平面d時速率的位倍，D錯誤；如果電子的速度與等勢面不垂直，則電子在該勻強電場中做曲線運動，所以電子可能到達不了平面f就返回平面a,B正確。答案AB能量觀點在電磁場中的應用能量觀點在電磁場中的應用【典例2】如圖2所示，一帶正電小球穿在一根絕緣粗糙直桿上，桿與水平方向夾角為0,整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場,先給小球一初速度,使小球沿桿向下運動，在A點時的動能為100J,在C點時動能減為零，D為AC的中點，那么帶電小球在運動過程中()圖2圖2A.到達C點后小球不可能沿桿向上運動B.小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等C.小球在D點時的動能為50JD.小球電勢能的增加量等于重力勢能的減少量解析如果電場力大于重力，則速度減為零后小球可能沿桿向上運動，選項A錯誤；小球受重力、電場力、洛倫茲力、彈力和滑動摩擦力，由于F洛=qvB,故洛倫茲力減小，導致支持力和滑動摩擦力變化，故小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等，選項B正確；由于小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等，故小球

在D點時的動能也就不一定為50J,選項C錯誤；該過程是小球的重力勢能、電勢能、動能和系統(tǒng)的內(nèi)能之和守恒，故小球電勢能的增加量不等于重力勢能的減少量，選項D錯誤。答案B命幽角度￡命幽角度￡動力學觀點和能量觀點在電磁感應中的應用【典例3】(2018?江西七校聯(lián)考)如圖3所示，兩條光滑的金屬導軌相距L=1m,其中MN段平行于PQ段，位于同一水平面內(nèi)，NN°段與QQ°段平行，位于與水平面成傾角37°的斜面上，且MNN。與PQQ。均在豎直平面內(nèi)。在水平導軌區(qū)域和傾斜導軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于水平面和斜面的勻強磁場耳和B2,且B1=B2=0.5T。ab和cd是質(zhì)量均為m=0.1kg、電阻均為R=4Q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。(sin37°=0.6,g取10m/s2)圖3⑴求流過cd棒的電流1cd隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系；⑵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(guān)系；⑶求從t=0時刻起，1.0s內(nèi)通過ab棒的電荷量q；⑷若t=0時刻起，1.0s內(nèi)作用在ab棒上的外力做功為W=16J,求這段時間內(nèi)cd棒產(chǎn)生的焦耳熱Qcd。解析(1)由題意知cd棒受力平衡，則F+Fcd=mgsin37°Fd=B2IdL，得1d=0.5t(A)。⑵ab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(chǎn)生的感應電動勢為E=B1Lvab解得ab棒的速度v=8t(m/s)ab所以，ab棒做初速度為零的勻加速直線運動。

(3)ab棒的加速度為a=8m/s2,1.0s內(nèi)的位移為x=[at2=；X8X1.02m=4m乙 乙mu—E△①BLx根據(jù)1=鼠=不1=商總總 總得q=得q=It=BLx/ax4C=0.25C。(4)t=1.0s時，ab棒的速度，v=8t(m/s)=8m/s,(4)t=1.0s時，ab棒的速度，v=8t(m/s)=8m/s,ab根據(jù)動能定理有W—W安=2mvab—0,得1.0s內(nèi)克服安培力做功W安=(16—2*。.1*82)J=12.8J回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=W安=12.8Jcd棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q，=Q=6.4J。cd2答案(1)Icd=0.5t(A) (2)vab=8t(m/s) (3)0.25C(4)6.4J相同點1.動能定理在力學和電場中應用時的“三同一異”過程井析 分析研究對案是單一運動過我還 \是多個提動過程功能關(guān)系，分析 曹力對研究對象救的勸等于 : 答案(1)Icd=0.5t(A) (2)vab=8t(m/s) (3)0.25C(4)6.4J相同點1.動能定理在力學和電場中應用時的“三同一異”過程井析 分析研究對案是單一運動過我還 \是多個提動過程功能關(guān)系，分析 曹力對研究對象救的勸等于 : 、其耕能的變化堂,—.在電埼中造站時多了一個電場力.林利注意2與C電與為俄的與路起無美2.功能關(guān)系在力學和電磁感應中應用時的“三同三異”里省今妍 分析研究對黎各個運動過程的受*?和一、力情以互各力的做功橋況不同點t二均需運動過程分桁.量力升析和功能之間特弱化理些一分析L受力分析:在電磁也應中出力學中多了一個安培力涉及麗識比辦學中多7后手定則.左手定則.閉合電路的歐姆定律等知能過假分析：在電電感應問題中，去培力一般做負功.瑞啟轉(zhuǎn)化為總耳熱I考向預測.1.（多選）（2018?湖南十二校第二次聯(lián)考）如圖4所示，兩個傾角分別為30°和60°的光滑斜面固定于水平地面上，并處于方向垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場中。兩個質(zhì)量均為m、帶電荷量為+q的滑塊甲和乙分別從兩個斜面頂端由靜止釋放，運動一段時間后，兩滑塊都將飛離斜面。此過程中（）KXXX MXXX圖4A.甲滑塊飛離斜面瞬間的速度比乙滑塊飛離斜面瞬間的速度大B.甲滑塊在斜面上運動的時間比乙滑塊在斜面上運動的時間短C.甲滑塊在斜面上運動的位移與乙滑塊在斜面上運動的位移大小相同D.兩滑塊在斜面上運動的過程中，重力的平均功率相等解析小滑塊飛離斜面時，洛倫茲力與重力的垂直斜面的分力大小相等，mgcos0=qvB,m解得丫=咚黃1，故斜面傾角越大，飛離時速度越小，甲飛離斜面的速度大于乙，選項AmqB正確；甲斜面傾角小，加速度小，但是末速度大，故甲在斜面上運動時間比乙的長，選項B錯誤；根據(jù)動能定理mglsin0=1mv2,解得1=黑堂上《，故甲的位移大于乙的位移，2m 2q2B2Sinu選項C錯誤；重力的平均功率為重力乘以豎直方向的分速度的平均值P=mgVsino,v=1v,2m代入數(shù)據(jù)得平均值相等，故選項D正確。答案AD2.（2018?江南十校二模）如圖5,EFPMN為光滑金屬導軌，電阻不計，處于豎直平面內(nèi)，其中FP傾斜，傾角為0,EF±FP,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分別為圓弧的豎直直徑的兩端點，還有一根與EFPMN完全相同的導軌E'F'P‘M‘N,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(cè)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(zhì)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）

圖5⑴若ab棒到達P點之前已經(jīng)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；圖5⑵在第⑴問的基礎(chǔ)上，若。=60°,m=0.1kg,r=±4Q,B=1T,L=1m,R=^m,3 15g=10m/s2,則ab棒能否運動到圓弧最高點?解析（1）勻速下滑時有mgsin0-BIL=0,I=BLV,2r2mgrsin0考向應用動量觀點和能量觀點解決力電綜合問題動量觀點和能量觀點在電磁場中的應用得上 B2L2根據(jù)能量守恒，此時回路總的電功率等于ab棒重力的功率，所以cd棒的電功率P=mgvsin0考向應用動量觀點和能量觀點解決力電綜合問題動量觀點和能量觀點在電磁場中的應用【典例1】(多選)(2018?全國卷m,21)如圖6,一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平；兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等。現(xiàn)同時釋放a、b,它們由靜止開始運動。在隨后的某時刻t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面。a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是()

圖圖6A.a的質(zhì)量比b的大B.在t時刻，a的動能比b的大C.在t時刻，a和b的電勢能相等D.在t時刻，a和b的動量大小相等解析兩微粒只受電場力qE作用且兩電場力大小相等，由x=；a0t2,知微粒a的加速度大，由qE=ma0，知微粒a的質(zhì)量小，A錯誤；由動能定理qEx=Ek得，位移x大的動能大，B正確；在同一等勢面上，a、b兩微粒電荷量雖相等，但電性相反，故在t時刻，a、b的電勢能不相等，C錯誤；由動量定理qEt=mv得，在t時刻，a、b的動量大小相等，D正確。答案BD命噩角度動量觀點和能量觀點在電磁感應中的應用命噩角度動量觀點和能量觀點在電磁感應中的應用【典例2】（2018?河北五名校聯(lián)盟二模）如圖7所示，MN、PQ兩平行光滑水平導軌分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導軌在N、Q端平滑連接，M、P端連接定值電阻R,質(zhì)量M=2kg的cd絕緣桿垂直且靜止在水平導軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強磁場?，F(xiàn)有質(zhì)量m=1kg的ab金屬桿以初速度v°=12m/s水平向右運動，與cd絕緣桿發(fā)生正碰后，進入磁場并最終未滑出，cd絕緣桿則恰好能通過半圓導軌最高點，不計除R以外的其他電阻和摩擦，ab金屬桿始終與導軌垂直且接觸良好，g取10m/s2（不考慮cd桿通過半圓導軌最高點以后的運動），求：QQ