《（导与练）2013年高考物理专题提升二轮复习 第1部分 专题2 第2讲 能量观点在电磁学中的应用课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（导与练）2013年高考物理专题提升二轮复习 第1部分 专题2 第2讲 能量观点在电磁学中的应用课件 新人教版（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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 2 2 1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 2 2 1 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： 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 2 2 2 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
2、向进入电场在纸面内飞行，最后离开电 ) 场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中 ( 图 2 2 2 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
3、步研究在核能的开发和 利用中具有重要意义，如图 2 2 3所示，质量为 m、电荷量 为 35离子，从容器 A 下方的小孔 其初速度可视为零，然后经过小孔 应强度为 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 2 2 3 解： 铀粒子在电场中加速到速度 v ，根据动能定理有 12m 进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，根据牛顿第二定律有 m q v B 由以上两式化简得 U m. 4 (2011 年天津卷 )如图 2 2 4 所示，两根足够长的光滑 平行金属导轨 距离为 l
4、0.5 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 别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触， 已知两棒质量均为 m 阻均为 R ，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 B ， 棒 平行于导轨向上的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动， 而棒 好能够保持静止取 g 10 m/： (1)通过棒 电流 I 是多少，方向如何？ (2)棒 到的力 F 多大？ (3)棒 产生 Q 的热量，力 F 做的功 W 是多少？ 图 2 2 4 解： (1)棒 到的安培力 0 代入数据解得 I 1 A 根据楞次定律可知，棒 的电流方向由 d 至 c. (2
5、)棒 到的安培力大小相等，即 棒 共点力平衡知 F 0 代入数据解得 F . ( 3 ) 设在时间 t 内棒 生 Q 0 . 1 J 热量，由焦耳定律知 Q 设棒 速运动的速度大小为 v ，其产生的感应电动势 E Bl v 由闭合电路欧姆定律知 I 由运动学公式知在时间 t 内，棒 导轨的位移 x v t 力 F 做的功 W 综合上述各式，代入数据解得 W 0 . 4 J. 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
6、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 )如图 2 2 5所示，高 h 0.8 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 m 电荷量 q 10 的 小球从 4 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 L 1 m， h 0.8 m， x
7、0.8 m，取 g 10 m/ 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 2 2 5 答题规范 ( 1 ) 小球离开磁场后做平抛运动， 设小球在磁场中匀速运动的速度为 v ，则有 h 12 x v t 联立 解得 v 2 m/s. ( 2 ) 由于小球在磁场中做匀速运动，所以小球不可能受摩擦力作用，也就不受桌面的弹力 ( 支持力 ) 作用，只能受重力和洛伦兹力作用，且 f 又 f q v B 联立 解得 B 5 . 0 103T 由左手定则可判断磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里 ( 3 ) 由于 v 以小
8、球在电场中做减速运动电场方向有两种可能： ( a ) 电场方向水平向左小球在电场中，由动能定理得 q 2 m g L 12m 2m E 4 . 0 103N / C . ( b ) 电场方向沿竖直方向，设竖直向上 小球在电场中，由动能定理得 m g L ( L 12m 2m 4 . 0 104N / C “ ” 号表示 E 的方向与假设方向相反，即竖直向下 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 F 电 应匀强电场中 )，其二是 强、非匀
9、强 电场都可用 ) 1 (2011 年潮阳一中模拟 )如图 2 2 6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 2 2 6 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；轨迹如果为 b，则 不受电场力， 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，
10、 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 2 2 7所 示，竖直平 面 存在水平向右的匀强电场，场强大小 E 10 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 B 一带电量 q 、质量 m 0.4 小 球由长 L 0.4 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 球运动到悬点 P 正下方的 坐标原点 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 g 10 m/： (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)的距离 图 2 2
11、 7 解： ( 1 ) 小球从 A 运动到 O 的过程中，根据动能定理得 m g L q 12m 点的速度为 v 2 Lg 2 m/ s. ( 2 ) 小球运动到 O 点绳子断裂前瞬间，对小球由牛顿第二定律有 f 洛 q v B 联立解得 q v B 8 . 2 N . ( 3 ) 绳断后，小球水平方向加速度 a x 5 m/ 点运动至 N 点所用时间 t va x 0 . 8 s 距离 h 123 . 2 m . 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
12、， 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 2 2 8所示，有位于竖直 平面上的半径为 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 2 2 8 解： ( 1 ) 设小球向右通过最低点时的速率为 v ，由题意得 m g R 12m qB v 3 ( 2 ) 小球向左通过最低点时对轨道的压力最大，有 qB v 6 ( 3 ) 要小球完成圆周运动的条件是在最高点满足
