《（步步高）2016版高考物理 大二轮总复习与增分策略配套课件+配套文档专题四功能关系的应用第2讲 功能关系在电学中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（步步高）2016版高考物理 大二轮总复习与增分策略配套课件+配套文档专题四功能关系的应用第2讲 功能关系在电学中的应用（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题四 功能关系的应用 高考题型 1 几个重要的功能关系在电学中的应用 高考题型 2 动能定理在电场中的应用 高考题型 3 功能观点在电磁感应问题中的应用 高考题型 4 应用动力学和功能观点处理电学综合问题 栏目索引 第 2讲 功能关系在电学中的应用 高考题型 1 几个重要的功能关系在电学中的应用 解题 方 略 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 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 4 导体棒在磁场中切割磁感线时
2、， 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 例 1 如图 1所示 ， 竖直向上的匀强电场中 ， 一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上 ， 上端连接一带正电小球 ， 小球静止时位于 弹簧恰好处于原长状态 保持小球的带电量不变 ， 现将小球提高到 则释放后小球从 的过程中 ( ) A 小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变 B 小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量 C 弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量 D小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和 图 1 解析 由于有电场力做功 ， 故小球的机械能不守恒 ， 小球的机械能与
3、弹簧的弹性势能之和是改变的 ， 故 由 题意 ， 小球受到的电场力等于重力 在小球运动的过程中 ， 电场力做功等于重力做功 ， 小球从 的过程中 ， 重力势能减少 ， 转化为电势能和动能 ， 故 释放 后小球从 的过程中 ， 弹性势能并没变 ， 一直是 0，故 由 动能定理可得重力和电场力做功 ， 小球动能增加 ， 小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和 ， 故 答案 D 预测 1 如图 2所示 ， 质量分别为 球 A、 B， 带有等量异种电荷 ， 通过绝缘轻弹簧 相 连接 ， 置于绝缘光滑的水平面上 ， 突然加一 水平 向右 的匀强电场后 ， 两小球 A、 动 ， 在 以后的运动过程中
4、 ， 对两小球 A、 设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用 ， 且弹簧不超过弹性限度 )， 下列说法中正确的是 ( ) 图 2 A 由于电场力对球 做的总功为 0， 故小球电势能总和始终不变 B 由于两个小球所受电场力等大反向 ， 故系统机械能守恒 C 当弹簧长度达到最大值时 ， 系统机械能最小 D当小球所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，系统动能 最大 解析 在弹簧伸长的过程中，电场力对球 都做正功，则系统机械能增加当弹簧伸长到最长后又收缩，电场力做负功，则系统机械能减小，故 由于对系统而言 ， 除了弹簧弹力做功外 ， 电场力做功 ， 系统机械能不守恒 ， 故 当 弹簧长度达到最大值时 ， 电
5、场力一直做正功 ， 则机械能一直增加 ， 系统机械能最大 ， 故 电场 力大于弹簧弹力 ， 两小球分别向左向右加速 ， 电场力小于弹簧弹力 ， 两小球分别向左向右减速 知当电场力和弹簧弹力相等时 ， 系统动能最大 ， 故 答案 D 预测 2 如图 3所示 ， 一带正电小球 Q， 在 (可视为质点 )， 到 最后停止在 则 ( ) A 点电势 B 向 电势能一直增大 C 在 所受的滑动摩擦力等于库仑力 D从 的过程中， 图 3 解析 电场线从正电荷出发到无穷远终止 ， 可知该电场中电场线从 ， 顺着电场线电势降低 ， 则 点电势 ， 故 向 电场力一直做正功 ， 电势能一直减小 ，故 由 题可知
6、 ， 在 受力平衡 ， 即滑动摩擦力等于库仑力 ， 故 从 的过程中 ， 故 答案 C 预测 3 一个质量为 在竖直方向的匀强电场中水平抛出 ， 不计空气阻力 ， 测得小球的加速度大小 为 ， 方向向下 ，其中 则在小球下落 下列说法正确的是 ( ) 小球的动能增加23m B 小球的电势能减少23m C 小球的重力势能减少13m D 小球的机械能减少23m 解析 由牛顿第二定律得知，小球所受的合力 13方向向下，根据动能定理知，小球的动能增加 E k 13m 故A 错误； 由牛顿第二定律得： F 13解得电场力 F 23且方向竖直向上，则电场力做功 23m 故小球的电势能增加23m 故 B 错
7、误； 小球在竖直方向上下降 h 高度时重力做正功 m 因此，小球的重力势能减少 m 故 C 错误； 由上知，小球的电势能增加23m 根据能量守恒知，小球的机械能减少23m 故 D 正确 答案 D 高考题型 2 动能定理在电场中的应用 解题 方 略 1 电场力做功与重力做功的特点类似 ， 都与路径无关 2对于电场力做功或涉及电势差的计算，选用动能定理往往最简便快捷，但运用动能定理时要特别注意运动过程的选取 例 2 如图 4所示 ， 在倾角 37 的绝缘 斜面 所在 空间存在着竖直向上的匀强电场 ， 场强 E 103 N/C， 在斜面底端有一与斜面 垂直 的绝缘 弹性挡板 质量 m 块 从 斜面顶
8、端由静止开始滑下 ， 滑到斜面底端以与挡板相碰前的速率返回 已知斜面的高度 h m， 滑块与斜面间的动摩擦因数 滑块带电荷 q 10 4 C， 取重力加速度 g 10 m/7 7 图 4 (1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小； 解析 滑块沿斜面滑下的过程中 ， 受到的滑动摩擦力 (mgqE)7 设到达斜面底端时的速度为 v，根据动能定理得 ( h F f hs i n 3 7 12 m v 2 解得 v 2.4 m/s. 答案 2.4 m/s (2)滑块在斜面上运动的总路程 . 解析 滑块最终将静止在斜面底端 ， 因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功 ， (qE)h Ff
9、 s 解得滑块在斜面上运动的总路程： s 1 m， Q Ff s . 答案 1 m 预测 4 (2015新课标全国 24) 如图 5， 一 质 量 为 m、 电荷量为 q(q 0)的粒子在匀强电场 中 运动 ， A、 已知该 粒 子 在 方向与电场方向的 夹 角 为 60 ；它运动到 0 求 A、 解析 设带电粒子在 即 0 0 图 5 由此得 v B 3 v 0 设 A 、 B 两点间的电势差为 U 由动能定理有 B 12 m ( v 2B v 20 ) 联立 式得 U m v 20q 答案 m v 20q 预测 5 如图 6所示 ， 一质量为 m 10 2 带电 量 q 10 6 用绝缘细
10、线 悬挂 在 水平向右的匀强电场中 ， 假设电场足够大 ， 静 止 时悬线向左与竖直方向的夹角为 60 然将 该电场方向变为竖直向上且大小不变 ， 不考虑因电场的改变而带来的其他影响 ， 小球 在 运动过程电量保持不变 ， 重力加速度 g 10 m/算结果保留 2位有效数字 ) 图 6 (1)判断小球带何种电荷 ， 并求电场强度 E； 解析 小球 受力分析如图 ， 由于电场力 说明小球带负电 小球受到的电场力 F 平衡条件得： F 解得电场强度为： E 105 N/C 答案 负电荷 105 N/C (2)求小球经过最低点时细线的拉力 解析 电场方向变为竖直向上且大小不变后 ， 由动能定理可知
11、( h 12 m v 2 由几何关系可知 h l l c o s 6 0 由牛顿第二定律得 F T ( m 联立解得 F T 0 . 5 4 N . 答案 1 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用 ， 因此 ， 要维持感应电流的存在 ， 必须有 “ 外力 ” 克服安培力做功 ， 将其他形式的能转化为电能 “ 外力 ” 克服安培力做了多少功 ， 就有多少其他形式的能转化为电能 高考题型 3 功能观点在电磁感应问题中的应用 解题 方 略 2 当感应电流通过用电器时 ， 电能又转化为其他形式的能 安培力做功的过程 ， 或通过电阻发热的过程 ， 是电能转化为其他形式能的过程 安培力
12、做了多少功 ， 就有多少电能转化为其他形式的能 3若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 W 4 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 例 3 如图 7所示，倾角 30 、宽为 L 1 够 长的 1 T、 范围 足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨 平面 斜 向上现用一平行于导轨的力 m 0.2 阻 R 1 的导体棒 引力的功率恒定为 P 90 W，经过 t 2 s 11.9 m导体棒 计导轨电阻及一切摩擦，取 g 10 m/ 图 7 (1)从开始运动到达到稳定速度过程中导体棒产生的焦
