2013年高考物理二轮复习提升 第一部分 专题二 第2讲 能量观点在电磁学中的应用课件

1、第2讲,能量观点在电磁学中的应用,1(双选，2012 年广东卷)图221是某种静电矿料分选器 的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收,),集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有( 图221,A带正电的矿粉落在右侧,B电场力对矿粉做正功,C带负电的矿粉电势能变大 D带正电的矿粉电势能变小,解析：不管带正电还是负电，电场力做正功，电势能减少，,正电荷受的电场力向左故在左边，负电荷在右边,答案：BD,2(2012 年天津卷)两个固定的等量异号点电荷所产生电场 的等势面如图 222 中虚线所示，一带负电的粒子以某一速 度从图中 A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离

2、开电,),场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中( 图 222 A做直线运动，电势能先变小后变大 B做直线运动，电势能先变大后变小 C做曲线运动，电势能先变小后变大 D做曲线运动，电势能先变大后变小,解析：两个固定的等量异号点电荷产生电场的等势面与电 场线垂直，且沿电场线电势减小，所以等量异号点电荷和它们 间的直线电场线如图10所示当带负电的粒子进入电场后受到 电场力而偏转做曲线运动粒子在电场力作用下向上偏转，电 场力做正功，粒子的动能增加、电势能减少，之后粒子离开电 场，电势能增加,图10,答案：C,3(2012 年天津卷)对铀235的进一步研究在核能的开发和 利用中具有重要意义，如图223

3、所示，质量为m、电荷量 为q的铀235离子，从容器 A 下方的小孔S1不断飘入加速电场， 其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感 应强度为B的匀强磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动，离子 行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效 电流为I，不考虑离子重力及离子间的相互作用求加速电场的 电压 U.,图223,4(2011 年天津卷)如图 224 所示，两根足够长的光滑 平行金属导轨 MN、PQ 间距离为 l0.5 m，其电阻不计，两导 轨及其构成的平面均与水平面成 30角完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触， 已知两棒

4、质量均为 m0.02 kg，电阻均为 R0.1 ，整个装置 处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度 B0.2 T， 棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动， 而棒 cd 恰好能够保持静止取 g10 m/s2，问：,(1)通过棒 cd 的电流 I 是多少，方向如何？ (2)棒 ab 受到的力 F 多大？,(3)棒 cd 每产生 Q0.1 J 的热量，力 F 做的功 W 是多少？,图224,解：(1)棒cd 受到的安培力FcdIlB,棒cd在共点力作用下平衡，则Fcdmgsin 30 代入数据解得I1 A,根据楞次定律可知，棒cd 中的电流方向由d 至c. (2)棒

5、ab与棒cd 受到的安培力大小相等，即 FabFcd,对棒ab，由共点力平衡知Fmgsin 30IlB 代入数据解得F0.2 N.,能量在电磁学中的应用在近几年的高考中都有，考题形式 上选择题和计算题都有计算题，往往要结合运动分析、受力 分析等列方程综合求解，难度比较大从内容上一般考向为：,(1)带电体在电场中运动，电场力做功，电势能变化 (2)电磁感应中的能量问题，电磁感应中其他形式的能转化 为电能表现为安培力做负功，而电动机原理中安培力做正功电 能转化为其他形式的能,(3)复合场中，重力势能、动能、电势能之间的相互转化,带电体在电场力作用下的能量转化 【例1】(2011年广东实验中学模拟)

6、如图225所示，高 h0.8 m 的绝缘水平桌面上方的区域中存在匀强电场，场强 E 的方向与区域的某一边界平行，区域中存在垂直于纸面的,匀强磁场 B.现有一质量 m0.01 kg、带电荷量 q10-5,C 的,小球从A点以v04 m/s 的初速度水平向右运动，匀速通过区域 后落在水平地面上的 B 点，已知：小球与水平桌面间的动摩 擦因数0.1，L1 m，h0.8 m，x0.8 m，取 g10 m/s2. 试求：,(1)小球在区域中的速度；,(2)区域中磁感应强度 B 的大小及方向； (3)区域中电场强度 E 的大小及方向,图225,对带电体在电场力作用下的能量转化问题， 第一，要分析清电场力对

7、带电体做功的情况，如果做正功则电 势能转化为其他形式的能，做负功则其他形式的能转化为电势 能；第二，计算电场力做功时有两种方法，其一是W电F 电scos qEscos(适应匀强电场中)，其二是W电qU(匀强、非匀强 电场都可用),1(2011 年潮阳一中模拟)如图226所示，一带电粒子 从 P 点以初速度 v 射入匀强电场，仅受电场力的作用，则可能,的运动轨迹及电势能的变化情况是(,),图226 A轨迹 a 且电势能一直变大 B轨迹 b 且电势能变小,C轨迹 c 且电势能变小,D轨迹 d 且电势能变大,解析：轨迹如果为a，则电场力方向向左，电场力先做负 功再做正功，电势能先增加后减少，A 错；

8、轨迹如果为b，则 不受电场力，B错；如果粒子带正电，则电场力方向向右，轨 迹为c，但d 不可能，若轨迹为d，则电场力方向向下，所以D 错；轨迹为c，电场力做正功，电势能减少，C 对,答案：C,复合场中的能量问题,【例2】(2011年从化中学三模)如图 227所示，竖直平 面 xOy 内存在水平向右的匀强电场，场强大小 E10 N/C，在 y0 的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应 强度大小 B0.5 T一带电量 q0.2 C、质量 m0.4 kg 的小 球由长 L0.4 m 的细线悬挂于 P 点，小球可视为质点现将小 球拉至水平位置A无初速度释放，小球运动到悬点 P 正下方的 坐

9、标原点 O 时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过 O 点正 下方的 N 点(取 g10 m/s2)求：,(1)小球运动到 O 点的速度大小； (2)悬线断裂前瞬间拉力的大小； (3)ON 间的距离,图 227,所谓复合场就是电场、磁场、重力场几个场同,时存在于某一区域对这类问题：,(1)要分析带电体的受力情况，因为有几个场的受力情况会 比较复杂，要做到不添力、不漏力，并且分析在运动过程中， 力是否会发生变化，尤其是洛伦兹力会随速度的变化而变化 (2)要抓住各力做功的分析和能量转化的分析，再结合动能,定理、能量守恒定律列方程求解,2(2012 年珠海高三模拟)如图228所示，有位于竖直 平面上

10、的半径为 R 的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直 向下、场强为 E 的匀强电场中，下半部分处于垂直水平面向里 的匀强磁场中，质量为m、带正电且电荷量为 q 的小球，从轨 道的水平直径的 M 端由静止释放，若小球在某一次通过最低点 时对轨道的压力为零，求：,(1)磁感应强度 B 的大小；,(2)小球对轨道最低点的最大压力；,(3)若要小球在圆形轨道内做完整的圆周运动，求小球从轨,道的水平直径的 M 端下滑的最小速度,图 228,电磁感应中的能量问题,【例3】如图 229 甲所示，倾斜放置的光滑平行导轨， 长度足够长，宽度 L0.4 m，自身电阻不计，上端接有 R0.3 的定值电阻在导轨间 M

11、N 虚线以下的区域存在方向垂直导 轨平面向上、磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场在 MN 虚线上 方垂直导轨放有一根电阻 r0.1 的金属棒现将金属棒无初 速度释放，其运动时的 vt 图象如图乙所示，取 g10 m/s2.,试求：,图229,(1)斜面的倾角和金属棒的质量 m.,(2)在 25 s 时间内金属棒动能减少了多少？此过程中整个,回路产生的热量 Q 是多少(结果保留一位小数)?,解：(1)在 02 s 时间内，金属棒受力如图11所示，,图 11,合力 F合mgsin,根据牛顿第二定律 F合ma 得 agsin,电磁感应产生感应电流则产生了电能，从能的 角度分析肯定有其他形式的能转化

12、为电能，从力的角度，产生 的感应电流在磁场中受到安培力，安培力做负功这类题往往 还综合产生的感应电流通过某导体棒，产生安培力，此时安培 力做正功，又把电能转化为机械能，如果有电流通过电阻还有 内能产生我们抓住能量的转化，分析是什么能转化为什么能， 就可从守恒角度列方程,3(2012 年深圳二模)如图 2210所示，两根半径为 r 光滑的四分之一圆弧轨道间距为 L，电阻不计，在其上端连有 一阻值为R0的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁 感应强度为 B.现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R的 金属棒从轨道的顶端 PQ 处开始下滑，到达轨道底端MN时对 轨道的压力为 2mg，求：,(1)金属棒到达最低点时电阻 R0 两端的电压； (2)金属棒下滑过程中 R0 产生的热量； (3)金属棒下滑过程中通过 R0 的电量,图 2210,功和能在电磁学中的应用，在思