功能关系电精品课件

1、功能关系电第1页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一 知识回顾1.电场力做功与路径无关，若电场为匀强电场，则 若是非匀强电场，则一般利用 求功；电场力做正功电势能 ，克服电场力做功电势能增加，电场力做功与电势能增量之间的关系为 .2.磁场力可分为 和 ，洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都 ，安培力可以做正功、负功，还可以不做功.W=Flcos =Eqlcos =qU=EdW=qU减 小W=-Ep洛伦兹力安培力不做功第2页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一3.做功的过程是 的过程,导体棒在磁场中切割磁感线时，棒受到的安培力对棒做负功（或者说棒克服磁场力做功

2、），使机械能转化为 ，若在纯电阻电路里将进一步转化为 .电能焦耳热能4. 应用功能关系解题的思路：能量转化（1）确定研究对象；（2）受力分析，判断力做功特点（搞清楚研究的是那段过程）；（3）力做功的同时伴随着能量的变化特点：某种形式 能的减小量一定等于其他形式能的增加量。第3页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一类型一 功能关系在电场中的应用例1 如图1所示，L1、L2、L3为等势面，两相邻等势面间电势差相同，取L2的电势为零，有一负电荷在L1处动能为30 J,运动到L3处动能为10 J，则电荷的电势能为4 J时，它的动能是（不计重力和空气阻力）（）A.6 JB.4 JC.

3、16 JD.14 J图1C第4页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一例2.如图13所示，实线为方向未知的三条电场线，a、b两带电粒子从电场中的O点以相同的初速度飞出.仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，则（）A.a一定带正电，b一定带负电B.a加速度减小，b加速度增大C.a电势能减小，b电势能增大D.a和b的动能一定都增大BD图13第5页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一类型二 功能关系在电磁感应中的应用例1. 如图8所示，竖直放置的两根平行金 属导轨之间接有定值电阻R，质量不 能忽略的金属棒与两导轨始终保持 垂直并良好接触且无摩擦，棒与

4、导 轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（）A.棒的机械能增加量B.棒的动能增加量C.棒的重力势能增加量D.电阻R上放出的热量 图8A第6页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一例2. 如图12所示，在已调节平衡的天平右侧托盘下悬挂一个导线框，其下端置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面.当线框中没有电流通过时，天平左侧托盘中放置质量为m1的砝码，天平恰好平衡；给线框通入图示方向的电流I时，需在右侧托盘中再放置质量为m2（m1m2）的砝码，天平可重新

5、平衡.下列说法正确的是 （ ）A.保持线框中的电流不变，将左右托盘中的砝码对 调，天平仍平衡图12第7页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一B.若只改变电流的方向，将右侧托盘中的砝码移至 左盘，天平仍平衡C.若只改变磁场的方向，将左右托盘中的砝码对 调，天平仍平衡D.若只将线框的匝数加倍，将右侧托盘中的砝码移 至左盘，天平仍平衡答案：B第8页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一例3 如图5所示，ABCD为一足够长的光滑绝缘斜面，EFGH范围内存在方向垂直斜面的匀强磁场，磁场边界EF、HG与斜面底边AB平行，一正方形金属框abcd放在斜面上，ab边平行于磁

6、场边界，现使金属框从斜面上某处由静止释放，金属框从开始运动到cd边离开磁场的过程中，其运动的vt图象如图6所示，已知金属框电阻为R，质量为m，重力加速度为g,图乙中金属框运动的各个时刻及对应的速度均为已知量，求： 图5第9页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一（1）斜面倾角的正弦值和磁场区域的宽度；（2）金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热. 图6第10页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一类型三 功能关系在复合场中的应用例1 如图3，空间内存在水平向右的匀强电场，在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自

7、A点由静止开始运动，刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点，与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零，而水平分速度不变，小颗粒运动至D处刚好离开水平面，然后沿图示曲线DP轨迹运动，AC与水平面夹角=30,重力加速度为g,求：（1）匀强电场的场强E；（2）AD之间的水平距离d;第11页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一（3）已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍，则该处的高度为多大？ 图3第12页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一例2 如图4所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场E1，在x轴下方有竖直向上的

8、匀强电场E2，且E1=E2= ，在x轴下方的虚线（虚线与y轴成45）右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.有一长为L的轻绳一端固定在第一象限内的O点，且可绕O点在竖直平面内转动，另一端栓有一质量为m的小球，小球带电量为+q,OO与x轴成45，OO的长度为L.先将小球放在O正上方，从绳恰好绷直处由静止释放，小球刚进入磁场时将绳子断开，求： 图4第13页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一（1）绳子第一次绷紧后小球的速度大小；（2）小球刚进入磁场区域时的速度；（3）小球从进入磁场到第一次打在x轴上经过的时间.第14页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期

9、一练习1. 如图14所示，在 绝缘水平面上固定 两个等量同种电荷 A、B，在AB连线上 的P点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到AB连线上的一点M而停下.则以下判断正确的是（）A.滑块一定带的是与A、B异种的电荷B.滑块的电势能一定是先减小后增大C.滑块的动能与电势能之和一定减小D.AP间距一定小于BM间距图14CD第15页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一2 如图2所示，a、b、c为电场中 同一条电场线上的三点，其中c为 ab的中点.已知a、b两点的电势分别为 a=3 V, b=9 V,则下列叙述正确的是（ ）A.该电场在c点处的电势一定为6 VB.

10、a点处的场强Ea一定小于b点处的场强EbC.正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大D.正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动 能一定增大C第16页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一3.如图11甲所示，一个带正电的物体m,由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面BC上的D点停下来.已知物体与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，不计物体经过B处时的机械能损失.现在ABC所在空间加上竖直向下的匀强电场，再次让物体m由A点静止开始下滑，结果物体在水平面上的D点停下来，如图乙所示.则以下说法正确的是（）C第17页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一A.D

11、点一定在D点左侧B.D点可能在D点右侧C.D点一定与D点重合D.无法确定D点在D点左侧还是右侧第18页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一 4. 如图7所示，在同一平面内放置的三条光滑平行足够长金属导轨a、b、c构成一个斜面，此斜面与水平面的夹角=30，金属导轨相距均为d=1 m,导轨ac间横跨一质量为m=0.8 kg的金属棒MN，棒与每根导轨始终良好接触，棒的电阻r=1 ，导轨的电阻忽略不计.在导轨bc间接一电阻恒为R=2 的灯泡，导轨ac间接一电压传感器（相当于理想电压表）.整个装置放在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上.现对棒MN施加一沿斜面向

12、下的拉力F使棒从静止开始运动，g取10 m/s2.试求： 图7第19页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一（1）若施加的恒力F=2 N，则金属棒达到稳定时速度为多少？（2）若施加的外力功率恒定，棒达到稳定时速度为4 m/s,则此时外力的功率和电压传感器的读数分别为多少？（3）若施加的外力功率恒为P，经历时间为t,棒沿斜面轨道下滑距离为x、速度达到v3,则此过程中灯泡产生的热量为多少？第20页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一 5.空间某一静电场的电势 在x轴上分布如图9所示，x轴上两点B、C的电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确

13、的有（）A.EBx的大小大于ECx的大小B.EBx的方向沿x轴正方向C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做 正功，后做负功图9第21页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一解析 由图象可知，B处电势沿x轴方向变化比C处快，故EBxECx，A对；在O点左侧沿x轴的负方向电势降低，故EBx方向沿x轴负方向，B错；由于在O处沿x轴方向上电势的变化率为零，故C错；沿x轴从B到C的过程中电势先升高再降低，对于负电荷来说，电势能先减小再增大，即电场力先做正功后做负功，D对.答案 AD第22页，共25页，2022年，5月20日，14点4

14、2分，星期一6. 如图10所示，一U形光滑导轨串有一电阻R，放置在匀强磁场中，导轨平面与磁场方向垂直.一电阻可忽略不计但有一定质量的金属杆ab跨接在导轨上，可沿导轨方向平移.现从静止开始对ab杆施以向右的恒力F，则杆在运动过程中，下列说法中正确的是（ ）A.外力F对杆ab所做的功数值上总是等于电阻R上 消耗的电能B.磁场对杆ab的作用力的功率与电阻R上消耗的功 率大小是相等的C.电阻R上消耗的功率存在最大值D.若导轨不光滑，外力F对杆ab所做的功数值上总 是大于电阻R上消耗的电能图10BCD第23页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一7. 如图15所示，光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一带电小球.在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是（）A.小球带正电B.小球运动的轨迹是抛物线C.洛伦兹力对小球做正功D.维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大图15第24页，共25页，2022年，5月20日，14点42分，星期一解析 由于小球从管口飞出，开始时小球一定受到指向管口的洛伦兹力F1,由左手