【创新设计】（山东专用）高考物理二轮专题辅导训练 专题2 第6讲 高考命题热点 6 应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题（含解析）.doc

高考命题热点6.应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题(1)功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂且涉及多种性质不同的力，因此，通过审题，抓住受力分析和运动过程分析是关键，然后根据不同的运动过程中各力做功的特点来选择相应规律求解动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍是首选(2)若题目中出现两个以及两个以上物体用绳、杆之类物体连接时，要特别注意找出各物体的位移大小、加速度大小、速度大小的关系，这些关系往往就是解决问题的突破口【典例】(2013四川，10)(17分)在如图2612所示的竖直平面内，物体a和带正电的物体b用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的m点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5 n/m的轻弹簧一端固定在o点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环d与a相连弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，dm垂直于斜面水平面处于场强e5104 n/c、方向水平向右的匀强电场中已知a、b的质量分别为ma0.1 kg和mb0.2 kg，b所带电荷量q4106c.设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终处在弹性限度内，b电荷量不变取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.图2612(1)求b所受静摩擦力的大小；(2)现对a施加沿斜面向下的拉力f，使a以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动a从m到n的过程中，b的电势能增加了ep0.06 j已知dn沿竖直方向，b与水平面间的动摩擦因数0.4.求a到达n点时拉力f的瞬时功率审题流程第一步：抓住关键点获取信息第二步：抓好过程分析理清解题思路满分解答(1)f作用之前，a、b均处于静止状态设b所受静摩擦力大小为f0，a、b间绳中张力为t0，有对a：t0magsin (2分)对b：t0qef0(2分)联立式，代入数据解得：f00.4 n(1分)(2)物体a从m点到n点的过程中，a、b两物体的位移均为s，a、b间绳子张力为t，有qesep(2分)tmbgqemba(2分)设a在n点时速度为v，受弹簧拉力为f弹，弹簧的伸长量为x，有v22as(1分)f弹kx(1分)fmagsin f弹sin tmaa(2分)由几何关系知x(2分)设拉力f在n点的瞬时功率为p，有pfv(1分)联立式，代入数据解得p0.528 w(1分)答案(1)0.4 n(2)0.528 w连接体中的力与运动、功能关系的分析技巧1当相互作用的两个(或两个以上的)物体处于平衡状态时，我们把这类问题称之为处于平衡状态的连接体问题比如本题的第(1)问解决此类问题需要综合运用整体法和隔离法进行受力分析，分别列出平衡方程，要注意连接体间的关联量，比如本题中绳子的拉力处处相等2第(2)问属于连接体的动态关系问题，也需要对各物体进行受力分析，各自列牛顿第二定律方程、运动学方程、功能关系方程，然后再考虑两者的关系方程，比如本题中绳连的两物体，绳子的拉力、物体的位移、速度大小相等图2613(18分)如图2613所示，倾角为60的倾斜平行轨道与竖直面内的平行圆形轨道平滑对接，轨道之间距离为l，圆形轨道的半径为r.在倾斜平行轨道的上部有磁感应强度为b的垂直于轨道向上的匀强磁场，磁场区域足够大，圆形轨道末端接有一电阻值为r的定值电阻质量为m的金属棒从距轨道最低端c点高度为h处由静止释放，运动到最低点c时对轨道的压力为7mg，不计摩擦和导轨、金属棒的电阻，求：(1)金属棒通过轨道最低端c点的速度大小；(2)金属棒中产生的感应电动势的最大值；(3)金属棒整个下滑过程中定值电阻r上产生的热量；(4)金属棒通过圆形轨道最高点d时对轨道的压力的大小解析(1)设金属棒通过轨道最低端c点的速度为vc，轨道对金属棒的支持力为fc，金属棒对轨道的压力为fc，由牛顿第二定律可知fcmgmv/r(2分)而fcfc7mg(1分)解得vc.(1分)(2)由于磁场区域足够大，金属棒在重力和安培力作用下加速运动，当安培力等于重力沿倾斜轨道向下的分力时，速度最大，此时金属棒中产生的感应电动势最大由mgsin 60bil(2分)i(2分)解得感应电动势的最大值e.(1分)(3)由能量守恒定律，在金属棒的整个下滑过程中电阻器r上产生的热量等于金属棒损失的机械能，所以qmghmv(2分)联立得qmg(h3r)(1分)(4)金属棒由c点运动到d点，根据机械能守恒，有mvmvmg2r(2分)金属棒通过圆形轨道最高点d时，设轨道对金属棒竖直向下的压力为fd