2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 動量與能量 第2講 動量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用課件.ppt

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第2講動量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電磁學(xué)中的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 1 若只有電場力做功 電勢能與動能之和保持不變 2 若只有電場力和重力做功 電勢能 重力勢能 動能之和保持不變 3 洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功 4 安培力可做正功 也可做負(fù)功 5 力學(xué)中的三大觀點(diǎn) 動力學(xué) 動量 能量觀點(diǎn) 仍是解決力電綜合問題首選的方法 備考策略 典例1 多選 2018 全國卷 21 圖1中虛線a b c d f代表勻強(qiáng)電場內(nèi)間距相等的一組等勢面 已知平面b上的電勢為2V 一電子經(jīng)過a時的動能為10eV 從a到d的過程中克服電場力所做的功為6eV 下列說法正確的是 圖1 應(yīng)用能量觀點(diǎn)解決力電綜合問題 電場中的功能關(guān)系 A 平面c上的電勢為零B 該電子可能到達(dá)不了平面fC 該電子經(jīng)過平面d時 其電勢能為4eVD 該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍 答案AB 典例2 如圖2所示 一帶正電小球穿在一根絕緣粗糙直桿上 桿與水平方向夾角為 整個空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場 先給小球一初速度 使小球沿桿向下運(yùn)動 在A點(diǎn)時的動能為100J 在C點(diǎn)時動能減為零 D為AC的中點(diǎn) 那么帶電小球在運(yùn)動過程中 圖2 能量觀點(diǎn)在電磁場中的應(yīng)用 A 到達(dá)C點(diǎn)后小球不可能沿桿向上運(yùn)動B 小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等C 小球在D點(diǎn)時的動能為50JD 小球電勢能的增加量等于重力勢能的減少量 解析如果電場力大于重力 則速度減為零后小球可能沿桿向上運(yùn)動 選項(xiàng)A錯誤 小球受重力 電場力 洛倫茲力 彈力和滑動摩擦力 由于F洛 qvB 故洛倫茲力減小 導(dǎo)致支持力和滑動摩擦力變化 故小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等 選項(xiàng)B正確 由于小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不等 故小球在D點(diǎn)時的動能也就不一定為50J 選項(xiàng)C錯誤 該過程是小球的重力勢能 電勢能 動能和系統(tǒng)的內(nèi)能之和守恒 故小球電勢能的增加量不等于重力勢能的減少量 選項(xiàng)D錯誤 答案B 典例3 2018 江西七校聯(lián)考 如圖3所示 兩條光滑的金屬導(dǎo)軌相距L 1m 其中MN段平行于PQ段 位于同一水平面內(nèi) NN0段與QQ0段平行 位于與水平面成傾角37 的斜面上 且MNN0與PQQ0均在豎直平面內(nèi) 在水平導(dǎo)軌區(qū)域和傾斜導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于水平面和斜面的勻強(qiáng)磁場B1和B2 且B1 B2 0 5T ab和cd是質(zhì)量均為m 0 1kg 電阻均為R 4 的兩根金屬棒 ab置于水平導(dǎo)軌上 cd置于傾斜導(dǎo)軌上 均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 從t 0時刻起 ab棒在外力作用下由靜止開始沿水平方向向右運(yùn)動 ab棒始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動 且垂直于水平導(dǎo)軌 cd受到F 0 6 0 25t N 沿斜面向上的力的作用 始終處于靜止?fàn)顟B(tài) 不計導(dǎo)軌的電阻 sin37 0 6 g取10m s2 動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 圖3 1 求流過cd棒的電流Icd隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系 2 求ab棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動的速度vab隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系 3 求從t 0時刻起 1 0s內(nèi)通過ab棒的電荷量q 4 若t 0時刻起 1 0s內(nèi)作用在ab棒上的外力做功為W 16J 求這段時間內(nèi)cd棒產(chǎn)生的焦耳熱Qcd 解析 1 由題意知cd棒受力平衡 則F Fcd mgsin37 Fcd B2IcdL 得Icd 0 5t A 2 ab棒中電流Iab Icd 0 5t A 則回路中電源電動勢E IcdR總ab棒切割磁感線 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E B1Lvab解得ab棒的速度vab 8t m s 所以 ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 3 ab棒的加速度為a 8m s2 答案 1 Icd 0 5t A 2 vab 8t m s 3 0 25C 4 6 4J 1 動能定理在力學(xué)和電場中應(yīng)用時的 三同一異 2 功能關(guān)系在力學(xué)和電磁感應(yīng)中應(yīng)用時的 三同三異 1 多選 2018 湖南十二校第二次聯(lián)考 如圖4所示 兩個傾角分別為30 和60 的光滑斜面固定于水平地面上 并處于方向垂直紙面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 兩個質(zhì)量均為m 帶電荷量為 q的滑塊甲和乙分別從兩個斜面頂端由靜止釋放 運(yùn)動一段時間后 兩滑塊都將飛離斜面 此過程中 圖4 A 甲滑塊飛離斜面瞬間的速度比乙滑塊飛離斜面瞬間的速度大B 甲滑塊在斜面上運(yùn)動的時間比乙滑塊在斜面上運(yùn)動的時間短C 甲滑塊在斜面上運(yùn)動的位移與乙滑塊在斜面上運(yùn)動的位移大小相同D 兩滑塊在斜面上運(yùn)動的過程中 重力的平均功率相等 答案AD 2 2018 江南十校二模 如圖5 EFPMN為光滑金屬導(dǎo)軌 電阻不計 處于豎直平面內(nèi) 其中FP傾斜 傾角為 EF FP PMN是半徑為R的圓弧 圓弧與傾斜部分平滑連接于P點(diǎn) N M分別為圓弧的豎直直徑的兩端點(diǎn) 還有一根與EFPMN完全相同的導(dǎo)軌E F P M N 兩導(dǎo)軌平行放置 間距為L 沿垂直于導(dǎo)軌所在平面的方向看去 兩導(dǎo)軌完全重合 過P點(diǎn)的豎直線右側(cè)有垂直于FP向上的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 兩根相同的金屬棒ab cd 圖中只畫出了a端和c端 質(zhì)量為m 電阻為r 分別從導(dǎo)軌FP和EF上某位置由靜止釋放 在以后的過程中 ab cd始終與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好 軌道FP和EF足夠長 題中所給的各個物理量均為已知 重力加速度為g 典例1 多選 2018 全國卷 21 如圖6 一平行板電容器連接在直流電源上 電容器的極板水平 兩微粒a b所帶電荷量大小相等 符號相反 使它們分別靜止于電容器的上 下極板附近 與極板距離相等 現(xiàn)同時釋放a b 它們由靜止開始運(yùn)動 在隨后的某時刻t a b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面 a b間的相互作用和重力可忽略 下列說法正確的是 應(yīng)用動量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決力電綜合問題 動量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電磁場中的應(yīng)用 圖6A a的質(zhì)量比b的大B 在t時刻 a的動能比b的大C 在t時刻 a和b的電勢能相等D 在t時刻 a和b的動量大小相等 答案BD 典例2 2018 河北五名校聯(lián)盟二模 如圖7所示 MN PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r 0 5m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N Q端平滑連接 M P端連接定值電阻R 質(zhì)量M 2kg的cd絕緣桿垂直且靜止在水平導(dǎo)軌上 在其右側(cè)至N Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場 現(xiàn)有質(zhì)量m 1kg的ab金屬桿以初速度v0 12m s水平向右運(yùn)動 與cd絕緣桿發(fā)生正碰后 進(jìn)入磁場并最終未滑出 cd絕緣桿則恰好能通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn) 不計除R以外的其他電阻和摩擦 ab金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 g取10m s2 不考慮cd桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)以后的運(yùn)動 求 動量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 圖7 1 cd絕緣桿恰好通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時的速度大小v 2 電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q 解得碰撞后ab金屬桿的速度v1 2m s 解得Q 2J 1 克服安培力做了多少功 就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 安培力做了多少功 就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 2 若回路中電流恒定 可以利用W UIt或Q I2Rt直接進(jìn)行電能計算 3 若電流變化 則根據(jù)能量守恒求解 2018 陜西西安市四模 如圖8所示 將帶電荷量Q 0 3C 質(zhì)量m 0 3kg的滑塊放在小車的水平絕緣板的右端 小車的質(zhì)量M 0 5kg 滑塊與絕緣板間的動摩擦因數(shù) 0 4 小車的絕緣板足夠長 它們所在的空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B 20T的水平方向的勻強(qiáng)磁場 垂直于紙面向里 開始時小車靜止在光滑水平面上 一擺長L 1 25m 質(zhì)量m 0 15kg的擺球從水平位置由靜止釋放 擺球到最低點(diǎn)時與小車相撞 碰撞后擺球恰好靜止 g取10m s2 求 圖8 1 與小車碰撞前擺球到達(dá)最低點(diǎn)時對擺線的拉力 2 擺球與小車的碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能 E 3 碰撞后小車的最終速度 3 假設(shè)滑塊與車最終相對靜止 則有Mv1 M m v2 解得v2 0 9375m s 由此得F洛 Qv2B m g 故假設(shè)不成立 因此滑塊最終懸浮 滑塊懸浮瞬間 滿足F洛 Qv2 B m g 解得v2 0 5m s 將滑塊與小車看成一個系統(tǒng) 系統(tǒng)動量守恒 有Mv1 Mv m v2 解得v 1 2m s 方向水平向右 答案 1 4 5N方向豎直向下 2 1 31J 3 1 2m s方向水平向右