《2018年高考物理大二轮复习专题四功能关系的应用第2讲功能关系在电学中的应用讲学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理大二轮复习专题四功能关系的应用第2讲功能关系在电学中的应用讲学案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、深入理解课文，了解孙中山，了解“布衣”与总统的关系，了解布衣总统的来历及其布衣特色的体现，体会甘于淡泊精神对当代青年的教育意义。第2讲功能关系在电学中的应用课标卷高考命题分析年份题号题型分值模型情景题眼分析难度2015年卷24题计算题12分粒子在匀强电场中的曲线运动速度分解中2017年卷25题计算题20分力电综合(电场力与重力)受力分析、运动分析、动能定理难1静电力做功与路径无关若电场为匀强电场，则WFlcos Eqlcos ；若是非匀强电场，则一般利用WqU来求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，可以做负功，还可以不做功3电流做功的实质
2、是电场对移动电荷做功，即WUItUq.4导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WABEp.1功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动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍然是首选的方法高考题型1几个重要的功能关系在电学中的应用例1(2017山东省模拟)如图1所示，平行板电容器水平放置，两极板间电场强度大小为E，中间用一光滑绝缘细杆垂直连接，杆上套有带正电荷的小球和绝缘弹簧，小
3、球压在弹簧上，但与弹簧不拴接，开始时对小球施加一竖直向下的外力，将小球压至某位置使小球保持静止撤去外力后小球从静止开始向上运动，上升h时恰好与弹簧分离，分离时小球的速度为v，小球上升过程不会撞击到上极板，已知小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g，下列说法正确的是()图1A与弹簧分离时小球的动能为mghqEhB从开始运动到与弹簧分离，小球增加的机械能为mghqEhC从开始运动到与弹簧分离，小球减少的电势能为D撤去外力时弹簧的弹性势能为mv2(qEmg)h答案D解析根据动能定理可知，合外力对小球所做的功等于小球动能的变化量，所以小球与弹簧分离时的动能为EkqEhmghEp，A错误；从开始运
4、动到与弹簧分离，小球增加的机械能为Emghmv2qEhEp，B错误；小球减少的电势能为Eqh，故C错误；从撤去外力到小球与弹簧分离，由动能定理可知，mv2EpqEhmgh，所以Epmv2(qEmg)h，D正确1若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变2若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变3除重力、弹簧弹力之外，其他各力对系统做的功等于系统机械能的变化4所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化5洛伦兹力对运动电荷不做功1(多选)(2017湖北省六校联合体4月联考)一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用若重力势能增加5 J，机械能增
5、加1.5 J，电场力做功2 J，则小球()A重力做功为5 J B电势能减少2 JC空气阻力做功0.5 J D动能减少3.5 J答案BD解析小球的重力势能增加5 J，则小球克服重力做功5 J，故A错误；电场力对小球做功2 J，则小球的电势能减少2 J，故B正确；小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用，小球的机械能增加1.5 J，则除重力以外的力做功为1.5 J，电场力对小球做功2 J，则知，空气阻力做功为0.5 J，即小球克服空气阻力做功0.5 J，故C错误；重力、电场力、空气阻力三力做功之和为3.5 J，根据动能定理，小球的动能减少3.5 J，故D正确2(多选)(2017北京燕博园模拟)如
6、图2甲所示，一质量m0.5 kg、电荷量q1102 C的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方向成37、斜向右下的匀强电场，电场强度E1103 V/m.物块在电场力的作用下开始运动物块运动后还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正比物块的加速度a与时间t的关系如图乙所示已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2.以下判断正确的是()图2A物块与水平面间的动摩擦因数Bt2 s时物块的动能为56.25 JCt3 s时物块受到的空气阻力为5 ND前5 s内合外力对物块做的功为100 J答案ABD解析由题图乙可知，t0时物块的加速度a010
7、m/s2，且t0时物块受到的空气阻力为零，对物块进行受力分析可得，Eqcos (mgEqsin )ma0，解得，故A选项正确；t2 s时物块的速度由at图线围成的面积可得，v215 m/s，物块的动能Ekmv2256.25 J，故B选项正确；由at图象可知t3 s时物块的加速度a32.5 m/s2，对物块进行受力分析可得，Eqcos (mgEqsin )Ffma3，解得Ff3.75 N，故C选项错误；由at图象可知t4 s时物块的加速度减为零，此后物块做匀速直线运动，由at图线围成的面积可得，物块的最大速度vm20 m/s，由动能定理可知，合外力对物块做的功等于物体动能的变化量，即WEkmvm
8、2100 J，故D选项正确高考题型2功能观点在电磁感应问题中的应用例2如图3所示，两根等高光滑的四分之一圆弧形轨道与一足够长水平轨道相连，圆弧的半径为R0，轨道间距为L11 m，轨道电阻不计水平轨道处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B11 T，圆弧轨道处于从圆心轴线上均匀向外辐射状的磁场中，如图所示在轨道上有两长度稍大于L1、质量均为m2 kg、阻值均为R0.5 的金属棒a、b，金属棒b通过跨过定滑轮的绝缘细线与一质量为M1 kg、边长为L20.2 m、电阻r0.05 的正方形金属线框相连金属棒a从轨道最高处开始，在外力作用下以速度v05 m/s沿轨道做匀速圆周运动到最低点MN处，在这一过
9、程中金属棒b恰好保持静止当金属棒a到达最低点MN处被卡住，此后金属线框开始下落，刚好能匀速进入下方h1 m处的水平匀强磁场B3中，B3 T已知磁场高度HL2.忽略一切摩擦阻力，重力加速度为g10 m/s2.求：图3(1)辐射磁场在圆弧处磁感应强度B2的大小；(2)从金属线框开始下落到进入磁场前，金属棒a上产生的焦耳热Q；(3)若在线框完全进入磁场时剪断细线，线框在完全离开磁场B3时刚好又达到匀速，已知线框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q110.875 J，则磁场的高度H为多少答案(1)2 T(2)2 J(3)1.2 m解析(1)对金属棒b，由力的平衡条件得：MgB1IL1对a、b金属棒和导轨组成
10、的闭合回路，有I联立方程，代入数值求得B22 T(2)根据能量守恒定律有MghMv2mv22Q线框进入磁场的瞬间，由力的平衡条件得MgB1I1L1B3I2L2其中，I1I2联立方程，代入数值求得Q2 J(3)从线框完全进入磁场到完全出磁场，有MgHMv12Mv2Q1在完全出磁场的瞬间，由力的平衡条件得MgB3I3L2其中，I3联立方程，代入数值求得H1.2 m.1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；安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能2若回路中电流恒定，可以利用WUIt或QI2Rt直接进行电能计算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
11、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3.(2017湖北黄冈市模拟)如图4所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则此过程中()图4A杆的速度最大值为B安
12、培力做的功等于电阻R上产生的热量C恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量答案D解析当杆达到最大速度vm时，Fmg0得vm，A错；安培力做的功等于电阻R和r上产生的热量，B错；在杆从开始到达到最大速度的过程中由动能定理得WFWfW安Ek，其中Wfmgl，W安Q，恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C错；恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D对4(2017福建南平市3月质检)如图5所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上，导轨间距L0.2 m，左端接有阻值R0.
13、3的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B1.0 T一根质量m0.2 kg、电阻r0.1的金属棒ab垂直放置于导轨上，在水平向右的恒力F作用下从静止开始运动，当金属棒通过位移x9 m时离开磁场，在离开磁场前已达到最大速度当金属棒离开磁场时撤去外力F，接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度h0.8 m处已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.1，导轨电阻不计，棒在运动过程中始终与轨道垂直且与轨道保持良好接触，取g10 m/s2.求：图5(1)金属棒运动的最大速率v；(2)金属棒在磁场中速度为时的加速度大小；(3)金属棒在磁场区域运动过程中，电阻R上
14、产生的焦耳热答案(1)4 m/s(2)1 m/s2(3)1.5 J解析(1)金属棒从出磁场到达到弯曲轨道最高点，根据机械能守恒定律得：mv2mgh由得：v4 m/s(2) 金属棒在磁场中做匀速运动时，设回路中的电流为I，根据平衡条件得FBILmgI联立式得F0.6 N金属棒速度为时，设回路中的电流为I，根据牛顿第二定律得FBILmgmaI联立解得：a1 m/s2(3)设金属棒在磁场区域运动过程中，回路中产生的焦耳热为Q，根据功能关系：Fxmgxmv2Q则电阻R上的焦耳热QRQ联立解得：QR1.5 J高考题型3动力学和功能观点在电场中的应用例3(2017全国卷25)如图6，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和q(q0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍不计空气阻力，重力加速度大小为g.求：图6(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比；(2)A点距电场上边界的高度；(3
