二轮专题一第3讲

1、专 题 一 运动和力 第3讲 动力学观点在电学动力学观点在电学 中的应用中的应用2015高三物理二轮高三物理二轮知识方法聚焦规律方法1.带电粒子在电场中做直线运动的问题：在电场中处理力学问带电粒子在电场中做直线运动的问题：在电场中处理力学问题时，其分析方法与力学相同题时，其分析方法与力学相同.首先进行首先进行 ，然后，然后看粒子所受的合力与看粒子所受的合力与 是否一致，其运动类型有电场是否一致，其运动类型有电场内的加速运动和在交变电场内的往复运动内的加速运动和在交变电场内的往复运动.受力分析受力分析速度方向速度方向2.带电粒子在交变电场中的直线运动，一般多以加速、减速带电粒子在交变电场中的直线

2、运动，一般多以加速、减速交替出现的多运动过程的情景出现交替出现的多运动过程的情景出现.解决的方法：解决的方法：(1)根据运动学或动力学分析其中一个根据运动学或动力学分析其中一个 内相关内相关物理量的变化规律物理量的变化规律.(2)借助运动图象进行运动过程分析借助运动图象进行运动过程分析.变化周期变化周期热点考向例析考向1电场内动力学问题分析例例1 1 如图如图1所示，一光滑绝缘水平木板所示，一光滑绝缘水平木板(木板足够长木板足够长)固定在水平向左、电场强度为固定在水平向左、电场强度为E的匀强电场中，一电量为的匀强电场中，一电量为q(带带正电正电)的物体在水平恒力的物体在水平恒力F作用下从作用下

3、从A点由静止开始向右加速点由静止开始向右加速运动，经一段时间运动，经一段时间t撤去这个力，又经时间撤去这个力，又经时间2t物体返回物体返回A点，点，则则()A.A.这一过程中带电物体的电势能这一过程中带电物体的电势能 先增加后减小，其变化量为先增加后减小，其变化量为0 0B.B.水平恒力与电场力的比为水平恒力与电场力的比为9595C.C.水平恒力与电场力的比为水平恒力与电场力的比为7373D.D.物体先向右加速到最右端，然后向左加速返回到物体先向右加速到最右端，然后向左加速返回到A A点点图图1(双选双选)AB 带电体在电场内运动问题的分析带电体在电场内运动问题的分析关键关键在于在于受力分受力

4、分析，特别是电场力方向的确定析，特别是电场力方向的确定，在电场力方向已确定，在电场力方向已确定的情况下，其动力学的分析和力学问题中的分析是一的情况下，其动力学的分析和力学问题中的分析是一样的样的.以题说法针对训练针对训练1 如图如图2实线为电场中一条竖直的实线为电场中一条竖直的电场线，有一质量为电场线，有一质量为m、电量为、电量为q的小球，由该直的小球，由该直线上线上A点静止释放，小球向下运动到达点静止释放，小球向下运动到达B点减速为零点减速为零后返回后返回A点，则下列判断正确的是点，则下列判断正确的是()A.该电场可能是竖直向上的匀强电场，且该电场可能是竖直向上的匀强电场，且EB.A点的电势

5、高于点的电势高于B点电势点电势C.A点的场强小于点的场强小于B点场强点场强D.向下运动的过程中，重力势能的减少量总是等于电势能向下运动的过程中，重力势能的减少量总是等于电势能的增加量的增加量图图2(单选单选)CA.木板和滑块一直做加速度为木板和滑块一直做加速度为2 m/s2的的匀加速运动匀加速运动B.滑块开始做加速度减小的变加速运动，滑块开始做加速度减小的变加速运动，最后做速度为最后做速度为10 m/s匀速运动匀速运动C.木板先做加速度为木板先做加速度为2 m/s2匀加速运动，匀加速运动，再做加速度增大的运动，最后做加速度为再做加速度增大的运动，最后做加速度为3 m/s2的匀加速运动的匀加速运

6、动D.t5 s末滑块未脱离木板且有相对运动末滑块未脱离木板且有相对运动热点考向例析考向2磁场内动力学问题分析例例2 如图如图3所示，空间有垂直纸面向外的磁感应强度为所示，空间有垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，质量为的匀强磁场，质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，木板左端无初速度放置质量为光滑水平面上，木板左端无初速度放置质量为0.1 kg、电荷量、电荷量q0.2 C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.t

7、0时对木时对木板施加方向水平向左，大小为板施加方向水平向左，大小为0.6 N的恒力，的恒力，g取取10 m/s2.则则( )(双选双选)CD 1.对于对于磁场磁场内的动力学问题，要内的动力学问题，要特别注意洛伦兹力特别注意洛伦兹力的特性的特性，因，因F洛洛qvB，则速度，则速度v的变化影响受力，受力的变化影响受力，受力的变化又反过来影响运动的变化又反过来影响运动. 2.此类问题也常出现此类问题也常出现临界问临界问题，如本题中有两个临题，如本题中有两个临界：滑块与木板相对运动的临界和滑块与木板间弹力界：滑块与木板相对运动的临界和滑块与木板间弹力为零的临界为零的临界.以题说法针对训练针对训练2 如

8、图如图4所示，带电平行板中匀强磁场方所示，带电平行板中匀强磁场方向水平垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的向水平垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点点自由滑下，经过轨道端点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰能沿水平方向做直进入板间后恰能沿水平方向做直线运动线运动.现使小球从较低的现使小球从较低的b点开始下滑，经点开始下滑，经P点进入板间，点进入板间，在板间的运动过程中在板间的运动过程中()A.其电势能将会增大其电势能将会增大B.其机械能将会增大其机械能将会增大C.小球所受的洛伦兹力的大小将会增大小球所受的洛伦兹力的大小将会增大D.小球受到的电场力将会增大小球受到的电场力将会增

9、大图图4(双选双选)AC热点考向例析考向3电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题分析例例3如图如图5 5所示，平行金属导轨所示，平行金属导轨PQPQ、MNMN相距相距d d2 m2 m，导轨平，导轨平面与水平面间的夹角面与水平面间的夹角3030，导轨上端接一个，导轨上端接一个R R6 6 的的电阻，导轨电阻不计，磁感应强度电阻，导轨电阻不计，磁感应强度B B0.5 T0.5 T的匀强磁场垂直的匀强磁场垂直导轨平面向上导轨平面向上. .一根质量为一根质量为m m0.2 kg0.2 kg、电阻、电阻r r4 4 的金属的金属棒棒efef垂直导轨垂直导轨PQPQ、MNMN静止放置，距离导轨

10、底端静止放置，距离导轨底端s s1 13.2 m.3.2 m.另另一根绝缘塑料棒一根绝缘塑料棒ghgh与金属棒与金属棒efef平行放置，平行放置，绝缘塑料棒绝缘塑料棒ghgh从导从导轨底端以初速度轨底端以初速度v v0 010 10 m/sm/s沿导轨上滑并与金属棒正碰沿导轨上滑并与金属棒正碰( (碰撞时间碰撞时间极短极短) )，碰后绝缘塑料棒，碰后绝缘塑料棒ghgh沿导轨下滑，金属沿导轨下滑，金属棒棒efef沿导轨上滑沿导轨上滑s s2 20.5 m0.5 m后停下，在此过程后停下，在此过程中电阻中电阻R R上产生的电热为上产生的电热为Q Q0.36 J.0.36 J.已知两已知两棒与导轨间

11、的动摩擦因数均为棒与导轨间的动摩擦因数均为 ，g g10 m/s10 m/s2 2. .求：求：图图5 (1)绝缘塑料棒绝缘塑料棒gh与金属棒与金属棒ef碰撞前瞬间，碰撞前瞬间，绝缘塑料棒的速率；绝缘塑料棒的速率；33解析绝缘塑料棒与金属棒相碰前，做匀减速直线运动，绝缘塑料棒与金属棒相碰前，做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得Mgsin 30Mgcos 30Ma1解得解得v16 m/s.审题突破审题突破绝缘塑料棒绝缘塑料棒gh沿导轨上滑时，受到哪些力的作用，沿导轨上滑时，受到哪些力的作用，做什么性质的运动？碰撞后金属棒做什么性质的运动？碰撞后金属棒ef向上做什么性质的运动，向上做

12、什么性质的运动，何时加速度最大？何时加速度最大？(2)碰撞后金属棒碰撞后金属棒ef向上运动过程中的最大加速度；向上运动过程中的最大加速度；解析 设金属棒刚开始运动时速度为设金属棒刚开始运动时速度为v，由能量守恒定律得，由能量守恒定律得金属棒刚开始运动时加速度最大，此时感应电动势金属棒刚开始运动时加速度最大，此时感应电动势EBdv4 V解得解得v4 m/s安培力安培力FBId0.4 N由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得: mgsin 30mgcos 30Fmam解得解得am12 m/s2. 对于导体棒在磁场中动力学问题的分析要对于导体棒在磁场中动力学问题的分析要特别注意特别注意棒中的感应电流受到的

13、安培力一定是阻力棒中的感应电流受到的安培力一定是阻力.一般导体棒一般导体棒在安培力和其他恒力作用下做的变速运动是加速度逐在安培力和其他恒力作用下做的变速运动是加速度逐渐减小的变速运动，但在一定的条件下，也可以做匀渐减小的变速运动，但在一定的条件下，也可以做匀变速直线运动变速直线运动.以题说法针对训练针对训练3 如图如图6甲所示，甲所示，MN、PQ是相距是相距d1.0 m足够长足够长的平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间的夹角为的平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间的夹角为，导，导轨电阻不计，整个导轨处在方向垂直于导轨平面向上的匀强轨电阻不计，整个导轨处在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，金属

14、棒磁场中，金属棒ab垂直于导轨垂直于导轨MN、PQ放置，且始终与导轨放置，且始终与导轨接触良好，已知金属棒接触良好，已知金属棒ab的质量的质量m0.1 kg，其接入电路的，其接入电路的电阻电阻r1 ，小灯泡电阻，小灯泡电阻RL9 ，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2.现断开开关现断开开关S，将棒，将棒ab由静止释放并开始计时，由静止释放并开始计时，t0.5 s时刻时刻闭合开关闭合开关S，图乙为，图乙为ab的速度随时间变化的图象的速度随时间变化的图象.求：求： (1)金属棒金属棒ab开始下滑时开始下滑时的加速度大小、斜面倾角的加速度大小、斜面倾角的正弦值；的正弦值； (2)(2)磁感应强

15、度磁感应强度B B的大小的大小解析1) S断开时断开时ab做匀加速直线运动做匀加速直线运动根据牛顿第二定律有：根据牛顿第二定律有：mgsin ma所以所以sin 2) t0.5 s时时S闭合，闭合，ab先做加速度减小的加速运动，当速先做加速度减小的加速运动，当速度达到最大度达到最大vm6 m/s后做匀速直线运动后做匀速直线运动根据平衡条件有根据平衡条件有mgsin F安安又又F安安BIdEBdvmI解得解得B1 T.审题破题 真题演练3.应用动力学方法处理电学综合问题例例4 4(14(14分分) )如图如图7 7所示，两光滑平行的金属导轨所示，两光滑平行的金属导轨EFEF和和GHGH，相距为，

16、相距为l l，轨道平面与水平面成轨道平面与水平面成3030，导轨足够长，轨道的底端接有阻，导轨足够长，轨道的底端接有阻值为值为R R的电阻，导轨电阻不计的电阻，导轨电阻不计. .磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场垂直于的匀强磁场垂直于导轨平面，导体棒导轨平面，导体棒MNMN电阻为电阻为r r，垂直于导轨放置且与导轨接触良，垂直于导轨放置且与导轨接触良好，导体棒通过垂直于棒且与导轨共面的轻绳绕过光滑的定滑轮好，导体棒通过垂直于棒且与导轨共面的轻绳绕过光滑的定滑轮与质量为与质量为m m的物块的物块A A相连，开始时系统处于静止状态，现在物块相连，开始时系统处于静止状态，现在物块A A上轻放一

17、质量为上轻放一质量为m/2m/2的小物块的小物块B B，使，使ABAB一起运动，若从小物块一起运动，若从小物块B B放放上物块上物块A A开始到系统运动速度恰达到稳定值开始到系统运动速度恰达到稳定值的过程中的过程中(AB(AB未着地未着地).).已知重力加速度为已知重力加速度为g g，求此过程中：求此过程中：图图7(1)导体棒运动的最大速度；导体棒运动的最大速度；(2)导体棒速度达到最大速度一半时，导导体棒速度达到最大速度一半时，导体棒加速度的大小体棒加速度的大小.答题模板解析(1)开始时，由平衡条件开始时，由平衡条件mgMgsin 30得得M2m (1分分)导体棒达到最大速度导体棒达到最大速

18、度vm时满足：时满足：(m )gMgsin 30BIml (2分分)此时此时EmBlvm (1分分)答题模板导体棒受到的安培力为导体棒受到的安培力为F安安BIl (1分分)导体棒和导体棒和AB组成的系统，据牛顿第二定律得组成的系统，据牛顿第二定律得点睛之笔 若题目中若题目中出现两个以及两个以上物体用绳、杆之出现两个以及两个以上物体用绳、杆之类物体连接类物体连接时，要时，要特别注意找出各物体的位移大小、特别注意找出各物体的位移大小、加速度大小、速度大小的关系加速度大小、速度大小的关系，这些关系往往就是解，这些关系往往就是解决问题的决问题的突破口突破口.高 考 现 场 (限时：15分钟，满分14分) (2014安徽安徽22)如图如图8所示，充电后的平行板电容器水所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为平放置，电容为C，极板间的距离为，极板间的距离为d，上极板正中有一小，上极板正中有一小孔孔.质量为质量为m、电荷量为、电荷量为q的小球从小孔正上方高的小球从小孔正上方高h处由静处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g).求：求：图图8