高考物理二轮复习 专题二 动量与能量 第2讲 动量观点和能量观点在电学中的应用课件.ppt

第2讲动量观点和能量观点在电学中的应用 知识必备 1 静电力做功与路径无关 若电场为匀强电场 则w flcos qelcos 若是非匀强电场 则一般利用w qu来求 2 静电力做的功等于电势能的变化 即wab ep 3 电流做功的实质是电场对移动电荷做功 即w uit qu 4 磁场力又可分为洛伦兹力和安培力 洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都不做功 安培力可以做正功 负功 还可以不做功 5 电磁感应中的能量问题 备考策略 动量观点和能量观点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 要抓住4点 1 受力分析和运动过程分析是关键 2 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 3 力学中的几个功能关系在电学中仍然成立 4 感应电动势是联系电磁感应与电路的桥梁 要做好 源 的分析 电磁感应产生的电功率等于内 外电路消耗的功率之和 这是能量守恒分析这类问题的思路 功能关系在电学中的应用 真题示例 多选 2017 全国卷 21 一匀强电场的方向平行于xoy平面 平面内a b c三点的位置如图1所示 三点的电势分别为10v 17v 26v 下列说法正确的是 图1 a 电场强度的大小为2 5v cmb 坐标原点处的电势为1vc 电子在a点的电势能比在b点的低7evd 电子从b点运动到c点 电场力做功为9ev 答案abd 真题感悟1 高考考查特点 1 本考点重在通过带电粒子在电场中的运动考查电场中的功能关系 2 理解电场力做功与电势能的变化关系 是解题的关键 2 常见误区及临考提醒 1 在进行电场力做功和电势能的判断时 要注意电荷的正负 2 电场力做功只与始 末位置有关 与路径无关 3 利用能量的转化和守恒解决电磁感应问题时要准确把握参与转化的能量的形式和种类 同时要确定各种能量的增减情况和增减原因 1 多选 如图2甲所示 一光滑绝缘细杆竖直放置 与细杆右侧距离为d的a点处有一固定的正点电荷 细杆上套有一带电小环 设小环与点电荷的竖直高度差为h 将小环无初速度地从h高处释放后 在下落至h 0的过程中 其动能ek随h的变化曲线如图乙所示 则 图2 a 小环可能带负电b 从h高处下落至h 0的过程中 小环电势能增加c 从h高处下落至h 0的过程中 小环经过了加速 减速 再加速三个阶段d 小环将做以o点为中心的往复运动 答案bc 2 多选 在如图3所示的倾角为 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 的磁场方向垂直斜面向上 区域 的磁场方向垂直斜面向下 磁场的宽度均为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 当ab边刚越过gh进入磁场 区时 恰好以速度v1做匀速直线运动 当ab边下滑到jp与mn的中间位置时 线框又恰好以速度v2做匀速直线运动 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 线框的动能变化量为 ek 重力对线框做功大小为w1 安培力对线框做功大小为w2 下列说法中正确的是 图3 a 在下滑过程中 由于重力做正功 所以有v2 v1b 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 机械能守恒c 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 有 w1 ek 的机械能转化为电能d 从ab进入gh到mn到jp的中间位置的过程中 线框动能的变化量为 ek w1 w2 答案cd 3 如图4所示 光滑绝缘水平面ab与倾角 37 长l 5m的固定绝缘斜面bc在b处平滑相连 在斜面的c处有一与斜面垂直的弹性绝缘挡板 质量m 0 5kg 带电荷量q 5 10 5c的绝缘带电小滑块 可看作质点 置于斜面的中点d 整个空间存在水平向右的匀强电场 场强e 2 105n c 现让滑块以v0 14m s的速度沿斜面向上运动 设滑块与挡板碰撞前后所带电荷量不变 速度大小不变 滑块和斜面间的动摩擦因数 0 1 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图4 1 滑块沿斜面向上运动的加速度大小 2 滑块运动的总路程 答案 1 8m s2 2 72 9m 应用动量观点和能量观点处理力电综合问题 真题示例 2017 天津理综 12 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度 其原理可用来研制新武器和航天运载器 电磁轨道炮示意图如图5所示 图中直流电源电动势为e 电容器的电容为c 两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l 电阻不计 炮弹可视为一质量为m 电阻为r的金属棒mn 垂直放在两导轨间处于静止状态 并与导轨良好接触 首先开关s接1 使电容器完全充电 然后将s接至2 导轨间存在垂直于导轨平面 磁感应强度大小为b的匀强磁场 图中未画出 mn开始向右加速运动 当mn上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时 回路中电流为零 mn达到最大速度 之后离开导轨 问 图5 1 磁场的方向 2 mn刚开始运动时加速度a的大小 3 mn离开导轨后电容器上剩余的电荷量q是多少 真题感悟1 高考考查特点 1 本考点的知识点覆盖面广 综合性强 还有复杂代数运算和推理 难度较大 2 2017年全国卷在此处没考题 2018年出题的可能性很大 要引起关注 2 常见误区及临考提醒 1 处理本考点的问题要靠基本方法和典型物理模型来支撑 2 注意数学知识的灵活选用 1 在匀强电场中 将质子和 粒子分别由静止开始加速 不计重力 当它们获得相同动能时 质子经历的时间为t1 粒子经历的时间为t2 则t1 t2为 a 1 1b 1 2c 2 1d 4 1 答案a 2 如图6所示 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内 两导轨间的距离为l 导轨上面横放着两根导体棒ab和cd 构成矩形回路 两根导体棒的质量皆为m 电阻皆为r 回路中其余部分的电阻可不计 在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场 磁感应强度为b 设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行 开始时 棒cd静止 棒ab有指向棒cd的初速度v0 若两导体棒在运动中始终不接触 求 图6 图7 1 碰撞后物体a的速度大小 2 物体a从进入mn右侧区域到运动到c点的过程中克服摩擦力所做的功w 归纳总结1 用力学观点处理力电综合问题可以从以下三条线索展开 1 力和运动的关系 根据带电粒子受到的电场力 用牛顿第二定律找出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 位移等 这条线索通常适用于粒子在恒力作用下做匀变速直线运动的情况 2 功和能的关系 根据电场力对带电粒子所做的功引起的带电粒子能量的变化 利用动能定理研究全过程中能的转化 研究带电粒子的速度变化 位移等 3 冲量和动量的关系 根据电场力对带电粒子冲量引起的带电粒子动量的变化 利用动量定理研究全过程中动量的变化 研究带电粒子的速度变化 经历的时间等 2 电磁感应与动量和能量综合问题的思路 1 从动量角度着手 运用动量定理或动量守恒定律 应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量 如在导体棒做非匀变速运动的问题中 应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题 在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动