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1、高中物理资源下载平台世昌的博客 功能关系在电学中的应用1静电力做功与路径无关若电场为匀强电场，则 W；若是非匀强电场，则一般利用 W求2磁场力又可分为洛伦兹力和安培力洛伦兹力在任何情况下对运动的电荷都不做功；安培力可以做正功、负功，还可以不做功3电流做功的实质是电场对移动电荷做功即 W 体棒在磁场中切割磁感线时，棒中感应电流受到的安培力对导体棒做负功，使机械能转化为电能5静电力做的功等于电势能的变化，即 E 能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂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2几个重要的功能关系
2、在电学中的应用例 1 如图 1 所示，一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，上端连接一带正电的光滑滑块P，滑块所处空间存在着沿斜面向上的匀强电场，倾角为 的光滑绝缘斜面固定在水平地面上，开始时弹簧是原长状态，物体恰好处于平衡状态，现给滑块一沿斜面向下的初速度 v，滑块到最低点时，弹簧的压缩量为 x，若弹簧始终处在弹性限度内，以下说法正确的是()图 1A滑块电势能的增加量等于滑块重力势能的减少量高中物理资源下载平台世昌的博客 滑块到达最低点的过程中，克服弹簧弹力做功 块动能的变化量等于电场力和重力做功的代数和D当滑块的加速度最大时，滑块和弹簧组成的系统机械能最大审题突破 弹簧原长状态时，物体恰好处于
3、平衡状态，说明电场力和重力什么关系？滑块向下到达最低点的过程中，都有哪些力做功？何时加速度最大？解析由题意 qE，在运动到最低点过程中，电场力做功与重力做功相等，则滑块电势能增加量等于滑块重力势能的减小量，故 A 正确克服弹簧弹力做功等于弹性势能的增加量，即等于动能的减少量，故 B 正确电场力和重力做功的代数和为零，根据动能定理知，电场力、重力、弹簧弹力做功的代数和等于滑块动能的变化量，故 C 错误当滑块运动到最低点时，加速度最大，电场力做的负功最多，即电势能增加最多，此时系统机械能最小，故 D 错误答案在解决电学中功能关系问题时应注意以下几点：(1) 洛伦兹力在任何情况下都不做功；(2)电场
4、力做功与路径无关，电场力做的功等于电势能的变化；(3) 力学中的几个功能关系在电学中仍然成立质量为 m 的带正电小球由空中 A 点无初速度自由下落，在 t 秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过 t 秒小球又回到 A 点不计空气阻力且小球从未落地，则()A整个过程中小球电势能减少了 个过程中机械能的增量为 2加电场开始到小球运动到最低点时小球动能减少了 A 点到最低点小球重力势能减少了 (又 v解得 a3g.由 a ，联立解得 12 12 械能的增量为 2 正确从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能减少了 m(，故 世昌的博客 设从 A 点到最低点的高度为 h，根据动能定理得 h 0
5、，解得12h 从 A 点到最低点小球重力势能减少了 Ep，故 D 正确23 2世昌的博客 应用动能定理分析带电体在电场中的运动例 2 如图 2 所示是研究带电体的质量与电量关系的光滑绝缘细管，长为 L 且竖直放置，点电荷 M 固定在管底部，电荷量为 处静止释放一带电体 N，当其电荷量为q、质量为 m 时，N 下落至距 M 为 h 的 B 处速度恰好为 k，重力加速度为 g，带电体下落过程中不影响原电场(1)若把 A 换成电量为q、质量为 3m 的带电体 从 A 处静止释放求 动过程中速度最大处与 M 的距离及到达 B 处的速度大小；(2)若 M 略向上移动，试判断带电体 N 能否到达 B 处，
6、并说明理由；(3)若 M 保持原位置不变，设法改变带电体 N 的质量与电量，要求带电体下落的最低点在 出 N 应满足的条件 图 2审题突破 N 1运动过程中何时速度最大？质量为 m 和 3m 的带电体从 A 到 B 相同的物理量是什么？M 略向上移动又是哪个物理量发生变化？解析(1)带电体 度最大，设距底部距离为 r，则有 3r 1运动到 B 处时的速度为 动能定理，有3mg(lh) B 312 2mg(lh)B0，联立两式可得：v B2 .gl h3(2)N 不能到达 B 处因为 mg(lh) B0.(3)设带电体 N 的质量为 m 、电荷量为q，由动能定理得：mg(lh)qU 所以 qm
7、世昌的博客 (1) 2 (2)N 不能到达 B 处，因为 h)B 4Q2F C 错误，D 正确12 12 20 12 207应用动力学和功能观点处理电学综合问题例 4 (16 分)如图 6 所示，水平绝缘粗糙的轨道 处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道 滑连接，半圆形轨道的半径 R0.4 m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度 E0 4 N/0 4 C，质量 m0.1 带电体( 可视为质点) ，在水平轨道上的 P 点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点 C，然后落至水平轨道上的 D 点取 g10 m/ 6(1)带电体运动到圆形轨道 B 点时对圆形
8、轨道的压力大小；(2)D 点到 B 点的距离 3)带电体在从 P 开始运动到落至 D 点的过程中的最大动能高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)设带电体通过 C 点时的速度为 据牛顿第二定律得：mgm (2 分) 点时的速度为 轨道对带电体的支持力大小为 B 到 C 根据动能定理：R 2 分)12 2C 12 2 点时，根据牛顿第二定律有：mgm (2 分) B(1 分)根据牛顿第三定律可知，带电体对轨道的压力N(1 分)(2)设带电体从最高点 C 落至水平轨道上的 D 点经历的时间为 t，根据运动的分解有2R 分)12 分)12.8 m(1 分)(3)由 P 到 B 带电体做加速运动，故最大
9、速度一定出现在从 B 经 C 到 D 的过程中，在此过程中只有重力和电场力做功，这两个力大小相等，其合力与重力方向成 45夹角斜向右下方，高中物理资源下载平台世昌的博客 处(1 分)设小球的最大动能为 据动能定理有：55) E 2 分)12 2 J(1 分)22 35答案(1) (2)0.8 m(3)(限时：15 分钟，满分：17 分)(2014四川10)在如图 7 所示的竖直平面内，水平轨道 倾斜轨道 半径 r 点和 G 点，水平面的夹角 37 点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度 B；过 D 点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电
10、场强度 E110 4 N/1 质量 m210 3 荷量 q8 106 C，受到水平向右的推力 F0 3 右做匀速直线运动，到达 D 点后撤去推力当 达倾斜轨道底端 G 点时，不带电的小物体 端静止释放，经过时间 t0.1 s 与 遇P 1 和 轨道 H 间的动摩擦因数均为 g10 m/s2，70.6，37体电荷量保持不变，不计空气阻力求：图 7(1)小物体 水平轨道 运动速度 v 的大小；(2)倾斜轨道 长度 1)4 m/s(2)1)设小物体 v，受到向上的洛伦兹力为 到的摩擦力为 f，则F1f(F 1)高中物理资源下载平台世昌的博客 ，水平方向合力为零Ff0联立式，代入数据解得v4 m/s
11、(2)设 点的速度大小为 于洛伦兹力不做功，根据动能定理) 2 2G 12H 上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为 据牛顿第二定律 ()2在 相遇时，设 H 上运动的距离为 s1v 2设 运动的加速度为 m 2m 21与 H 上相遇时，设 H 上运动的距离为 2又 ss 1s 2联立式，代入数据得sm(限时：45 分钟)题组 1几个重要的功能关系在电学中的应用1(2014天津4) 如图 1 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()图 1高中物理资源下载平台世昌的博客 若微粒带正电荷，则 A 板一定带正电荷B微粒从 M 点
