高考物理二轮复习课件江苏专用第6讲功能关系在电磁学中的应用

1、第6讲功能关系在电磁学中的应用,1(多选)(2013江苏卷，6)将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图261所示，金属球表面的电势处处相等a、b为电场中的两点，则 () Aa点的电场强度比b点的大 Ba点的电势比b点的高 C检验电荷q在a点的 电势能比在b点的大 D将检验电荷q从a点 移到b点的过程中，电场力做负功,图261,解析根据图中电场线的疏密可知a点场强比b点的大，A项正确；由电场线的方向可知a点电势比b点的高，则B项正确；由电场力做功和电势能变化关系可判断C错，D项正确 答案ABD,2(2014江苏卷，13)如图262所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导

2、轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：,(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数； (2)导体棒匀速运动的速度大小v； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.,图262,主要题型：选择题、计算题 知识要点 (1)结合电场力的功、安培力的功、摩擦力的功考查对功能关系的理解 (2)功能关系、能量守恒在电磁

3、感应现象中的应用,物理方法 (1)守恒法(2)过程分解法(3)过程组合法(4)模型法 命题趋势 预计2015年高考会继续对电学问题中的功能关系及动能定理的应用进行考查此类题目的特点是过程复杂、综合性强,热点一电场中的功能关系,1(2014重庆卷，3)如图263所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线两电子分别从 a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则 () AWa Wb，Ea Eb BWaWb，Ea Eb CWaWb，EaEb DWaWb，Ea Eb,图263,解析由于a、b在同一等势线上，故从a到c与从b到

4、c的电势差相等，即UacUbc，又由电场力做功公式WqU可知：WaWb，故B、D错误又由电场线的疏密表示电场的强弱，从图可知a处比b处电场线密集，故EaEb，故A对，C错 答案A,图264,答案D,3. (2014天津卷，4)如图265所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号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,图265,解析微粒同时受到重力和电场力作用，由题中条件仅可判断出重力与电

5、场力合力向下，无法确定电场力的大小和方向，故只能确定合力对微粒做正功，其动能增大，其他结论均无法确定，选C. 答案C,4(2014徐州市高三第三次质量检测)如图266甲，倾角为的光滑绝缘斜面，底端固定一带电量为Q的正点电荷将一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放，小物块沿斜面向上滑动至最高点B处，此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图象如图乙(E1和x1为已知量)已知重力加速度为g，静电力常量为k，由图象可求出(),图266,A小物块的带电量 BA、B间的电势差 C小物块的质量 D小物块速度最大时到斜面底端的距离,答案C,解决电学中功能关系问题时应注意以下几点 1电场力做功与

6、路径无关，电场力做的功等于电势能的减少量 2力学中的几个功能关系在电学中仍然成立,热点二功能观点在电磁感应问题中的应用,5(2014广东卷，15)如图267所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块() A在P和Q中都做自由落体运动 B在两个下落过程中的 机械能都守恒 C在P中的下落时间比 在Q中的长 D落至底部时在P中的速度比在Q中的大,图267,解析由于电磁感应，小磁块在铜管P中还受到向上的磁场力，而在塑料管中只受到重力，即只在Q中做自由落体运动，机械能守恒，故A、B错误；而在P中加速度较小，下落时间较长，落至底部的速

7、度较小，故C正确，D错误 答案C,6(多选)如图268所示，竖直平面内有一足够长的宽度为L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，且导体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计导体棒ab由静止开始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab立刻做变速运动，则在以后导体棒ab的运动过程中，下列说法中正确的是(),图268,答案ABD,7. (2014全国卷新课标，25)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感

8、应强度的大小为B，方向竖直向下在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图269中未画出),图269,直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为g.求 (1) 通过电阻R的感应电流的方向和大小； (2) 外力的功率,8(2014西安一模)如图2610所示，两根正对的平行金属直轨道MN、MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离l0.50 m轨道的M、M端之间接一阻值R0.40 的定值电阻，N、N端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、NP平滑连接，两半圆轨道

9、的半径均为R00.50 m,图2610,直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B0.64 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d0.80 m，且其右边界与NN重合现有一质量m0.20 kg、电阻r0.10 的导体杆ab静止在距磁场的左边界s2.0 m处在与杆垂直的水平恒力F2.0 N的作用下导体杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点PP.已知导体杆在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆与直轨道之间的动摩擦因数0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g10 m/s2，求：,(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流的大小和方向； (2)导体杆穿过磁场的

10、过程中通过电阻R上的电荷量； (3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热,答案(1)3.84 A由ba (2)0.512 C(3)0.94 J,电磁感应中焦耳热的求法 1电磁感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即QW克安 2若回路中电流恒定，可以利用电路结构及WUIt或QI2Rt直接进行计算 3若电流变化，则：(1)利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能,高考命题热点6.应用动力学知识和 功能关系解决力电综合问题 (1)功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂

11、且涉及多种性质不同的力，因此，通过审题，抓住受力分析和运动过程分析是关键，然后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动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍是首选,(2)若题目中出现两个以及两个以上物体用绳、杆之类物体连接时，要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，这些关系往往就是解决问题的突破口,【典例】(2013四川，10)(17分)在如图2611所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的 上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5 N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光

12、滑小环D与A相连,图2611,弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面水平面处于场强E5104 N/C、方向水平向右的匀强电场中已知A、B的质量分别为mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所带电荷量q4106C.设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终处在弹性限度内，B电荷量不变取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8. (1)求B所受静摩擦力的大小； (2)现对A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动A从M到N的过程中，B的电势能增加了Ep0.06 J已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数0.4.求A到达N点时

13、拉力F的瞬时功率,审题流程 第一步：抓住关键点获取信息,第二步：抓好过程分析理清解题思路,满分解答(1)F作用之前，A、B均处于静止状态设B所受静摩擦力大小为f0，A、B间绳中张力为T0，有 对A：T0mAgsin (2分) 对B：T0qEf0(2分) 联立式，代入数据解得：f00.4 N(1分) (2)物体A从M点到N点的过程中，A、B两物体的位移均为s，A、B间绳子张力为T，有qEsEp(2分) TmBgqEmBa(2分) 设A在N点时速度为v，受弹簧拉力为F弹，弹簧的伸长量为x，,答案(1)0.4 N(2)0.528 W,连接体中的力与运动、功能关系的分析技巧 1当相互作用的两个(或两个以上的)物体处于平衡状态时，我们把这类问题称之为处于平衡状态的连接体问题比如本题的第(1)问解决此类问题需要综合运用整体法和隔离法进行受力分析，分别列出平衡方程，要注意连接体间的关联量，比如本题中绳子的拉力处处相等 2第(2)问属于连接体的动态关系问题，也需要对各物体进行受力分析，各自列牛顿第二定律方程、运动学方程、功能关系方程，然后再考虑两者的关系方程，比如本题中绳连的两物体，绳子的拉力、物体的位移、速度大小相等,(16分)如图2612所示，倾角为60的倾斜平行轨道与竖直面内的平行圆形轨道平滑对接，轨道之间距离为L，圆形轨道的半径为r.在倾斜平行轨道的上部有磁感应强