高考物理二轮复习 专题四 功能关系和能量守恒 第二讲 电磁学中的功能关系和能量守恒课件.ppt

第二讲电磁学中的功能关系和能量守恒 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 1 多选 2015四川理综 6 如图所示 半圆槽光滑 绝缘 固定 圆心是o 最低点是p 直径mn水平 a b是两个完全相同的带正电小球 视为点电荷 b固定在m点 a从n点静止释放 沿半圆槽运动经过p点到达某点q 图中未画出 时速度为零 则小球a a 从n到q的过程中 重力与库仑力的合力先增大后减小b 从n到p的过程中 速率先增大后减小c 从n到q的过程中 电势能一直增加d 从p到q的过程中 动能减少量小于电势能增加量 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 解析 在圆弧上任取一点f a受重力和库仑力如图所示 ga不变 f库的大小与a b间距离rab有关 a从n到q过程中 rab减小 则f库增大 同时夹角 减小 由平行四边形定则可知 重力与库仑力的合力一直增大 a项错误 vn 0 vq 0 故小球a先加速再减速 b项正确 小球所受库仑力的方向与它的运动方向夹角一直为钝角 则库仑力对小球a一直做负功 其电势能一直增加 c项正确 从p到q的过程中 减少的动能转化为重力势能和电势能 故动能减少量大于电势能增加量 d项错误 答案 bc 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 2 2014山东理综 19 如图 半径为r的均匀带正电薄球壳 其上有一小孔a 已知壳内的电场强度处处为零 壳外空间的电场 与将球壳上的全部电荷集中于球心o时在壳外产生的电场一样 一带正电的试探电荷 不计重力 从球心以初动能ek0沿oa方向射出 下列关于试探电荷的动能ek与离开球心的距离r的关系图线 可能正确的是 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 3 多选 2012山东理综 20 如图所示 相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为 上端接有定值电阻r 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度为b 将质量为m的导体棒由静止释放 当速度达到v时开始匀速运动 此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力 并保持拉力的功率恒为p 导体棒最终以2v的速度匀速运动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为g 下列选项正确的是 a p 2mgvsin b p 3mgvsin d 在速度达到2v以后匀速运动的过程中 r上产生的焦耳热等于拉力所做的功 真题模拟体验 名师诠释高考 1 2 3 真题模拟体验 名师诠释高考 功能关系与能量守恒定律是解决物理问题的最主要的方法之一 贯穿于整个高中物理 在高考中 考查本专题的问题类型 1 以带电粒子在电场或磁场中运动为情景 考查电场力 洛伦兹力的功 电势能 动能的变化等 2 以导体棒在磁场中切割磁感线为情景 考查安培力的功及机械能 内能和电能之间的转化等 考点一 考点二 考点三 1 电场力的功 1 计算 wab uabq 适用于任何电场 wab eqlabcos 适用于匀强电场 2 特点 与路径无关 只与电荷的初 末位置有关 3 与电势能的变化的关系 w e电 2 机械能与总能量带电粒子在电场中运动时 除等势面外 由于电场力做功 所以机械能一定不守恒 但总的能量守恒 在只有电场力做功时 粒子的动能和电势能的和不变 3 在涉及电势能和电场力的功时 一般应用动能定理或能量守恒定律处理相关问题 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练11 2014天津理综 4 如图所示 平行金属板a b水平正对放置 分别带等量异种电荷 一带电微粒水平射入板间 在重力和电场力共同作用下运动 轨迹如图中虚线所示 那么 a 若微粒带正电荷 则a板一定带正电荷b 微粒从m点运动到n点电势能一定增加c 微粒从m点运动到n点动能一定增加d 微粒从m点运动到n点机械能一定增加 解析 由于不知道重力和电场力大小关系 所以不能确定电场力方向 不能确定微粒电性 也不能确定电场力对微粒做功的正负 则选项a b d错误 根据微粒偏转方向可知微粒所受合外力一定是竖直向下 则合外力对微粒做正功 由动能定理知微粒的动能一定增加 选项c正确 答案 c 考点一 考点二 考点三 2 多选 两个带等量正电的点电荷固定在图中p q两点 mn为pq连线的中垂线 交pq于o点 a为mn上的一点 一带负电的试探电荷q从a点由静止释放 只在静电力作用下运动 取无限远处的电势为零 则 a q由a点向o点的运动是匀加速直线运动b q由a点向o点运动的过程电势能逐渐减小c q运动到o点时的动能最大d q运动到o点时电势能为零解析 中垂线mn上各点的电场强度方向沿中垂线背离o点 从o点到无穷远处 电场强度先变大后变小 负电荷q从a点释放后 向o点做加速运动 但加速度时刻变化 选项a错误 从a到o 电场力一直做正功 电势能逐渐减小 选项b正确 到o点时速度最大 动能最大 选项c正确 因无穷远处电势为零 因此q在o点时的电势能小于零 选项d错误 答案 bc 考点一 考点二 考点三 1 通电导线在磁场中所受的安培力对导线可以做正功 负功 不做功 2 带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力永不做功 只改变粒子的速度方向 不改变粒子的动能 考点一 考点二 考点三 多选 2015湖南怀化一模 如图所示 一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上 杆与水平方向成 角 整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场 先给小球一初速度 使小球沿杆向下运动 在a点时的动能为100j 在c点时动能减为零 b为ac的中点 那么带电小球在运动过程中 a 到达c点后小球可能沿杆向上运动b 小球在ab段克服摩擦力做的功与在bc段克服摩擦力做的功不等c 小球在b点时的动能为50jd 小球电势能的增加量等于重力势能的减少量思路点拨 小球所受弹力与洛伦兹力相关 而洛伦兹力与速度成正比 故弹力和滑动摩擦力是变化的 小球做变加速运动 结合动能定理列式分析 考点一 考点二 考点三 解析 如果电场力大于重力 则静止后小球可能沿杆向上运动 故选项a正确 小球所受洛伦兹力f洛 qvb 滑动摩擦力ff fn mg eq bqv 其随着速度的减小而增大 故小球在ab段克服摩擦力做的功与在bc段克服摩擦力做的功不等 而重力和电场力在这两段所做功相等 故小球在b点时的动能不为50j 选项b正确 c错误 该过程中小球的重力势能减少 转化为电势能 动能和系统的内能 故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量 故选项d错误 答案 ab 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练21 多选 2015山东日照校际联合检测 如图所示 匀强磁场垂直于纸面向里 匀强电场平行于斜面向下 斜面是粗糙的 一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动 经a点后到b点时速度减为零 接着又滑了下来 设物块所带电荷量保持不变 则从a到b和从b回到a两过程相比较 a 加速度大小相等b 摩擦产生热量不相同c 电势能变化量的绝对值相同d 动能变化量的绝对值相同 考点一 考点二 考点三 解析 物块从a到b运动时 由牛顿运动定律 eq mgsin ff1 ma1 物块受洛伦兹力垂直斜面向上 而由b向a滑动时 由牛顿运动定律 eq mgsin ff2 ma2 物块受洛伦兹力垂直斜面向下 两次物块对斜面的压力不同 摩擦力不同 即ff1 ff2 故两过程的加速度大小不相等 选项a错误 又q ff x相对 可知两过程摩擦产生热量不相同 选项b正确 物块从a运动到b电场力做负功 电势能增加 物块从b回到a电场力做正功 电势能减少 故电场力做功不相同 但是电势能变化量的绝对值相同 选项c正确 上滑过程和下滑过程 都是重力 摩擦力及电场力做功 但是上滑时摩擦力小于下滑时的摩擦力 由动能定理得 动能变化量大小相同 故d错误 答案 bc 考点一 考点二 考点三 2 多选 2015江苏泰州第3次模拟 如图所示 水平固定一截面为正方形绝缘方管的长度为l 空间存在电场强度为e 方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为b 方向竖直向下的匀强磁场 将电荷量为 q的小球从左侧管口无初速释放 已知小球与管道各接触面间动摩擦因数均为 小球运动到右侧管口处时速度为v 该过程 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 1 产生感应电流的过程 必须有 外力 克服安培力做功 其他形式的能量转化为电能 外力 克服安培力做了多少功 就有多少其他形式的能转化为电能 2 当感应电流通过用电器时 安培力或电场力做正功 电能转化为其他形式的能 安培力做了多少功 就有多少电能转化为其他形式的能 考点一 考点二 考点三 如图 mn和pq是电阻不计的平行金属导轨 其间距为l 导轨弯曲部分和水平部分均光滑 二者平滑连接 右端接一个阻值为r的定值电阻 水平部分导轨左边区域有宽度为d的匀强磁场区域 磁场方向竖直向上 磁感应强度大小为b 质量为m 电阻也为r的金属棒从磁场区域的右边界以平行于水平导轨的初速度v0进入磁场 离开磁场后沿弯曲轨道上升h高度时速度变为零 已知金属棒与导轨间接触良好 则金属棒穿过磁场区域的过程中 重力加速度为g 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 对点训练31 多选 如图所示 电阻不计的光滑金属导轨平行放置在倾角为 的斜面上 下端接有固定电阻和金属棒cd 它们的电阻均为r 两根导轨间宽度为l 磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨面向上 质量为m 电阻不计的金属棒ab垂直放置在金属导轨上 在沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力f的作用下 沿导轨以速率v匀速上滑 而金属棒cd保持静止 以下说法正确的是 考点一 考点二 考点三 2 2015湖南永州三模 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 存在着两个磁感应强度大小均为b的匀强磁场区域 区域 的磁场方向垂直斜面向上 区域 的磁场方向垂直斜面向下 磁场边界mn pq gh均平行于斜面底边 mp pg长度均为l 一个质量为m 电阻为r 边长也为l的正方形导线框 由静止开始沿斜面下滑 下滑过程中ab边始终与斜面底边平行 t1时刻ab边刚越过gh进入磁场区域 此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动 t2时刻ab边下滑到pq与mn的中间位置 此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动 重力加速度为g 下列说法正确的是 a 当ab边刚越过pq时 导线框的加速度大小为a gsin b 导线框两次做匀速直线运动的速度之比v1 v2 4 1c 从t1到t2的过程中 导线框克服安培力做的功等于机械能的减少量d 从t1到t2的过程中 有的机械能转化为电能 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 3 2015 山东淄博二模 如图甲所示 左侧接有定值电阻r 2