《新高考物理二轮复习讲义+分层练习专题05能量观点和动量观点在电磁学中的应用 精品讲义（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习讲义+分层练习专题05能量观点和动量观点在电磁学中的应用 精品讲义（含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题05能量观点和动量观点在电磁学中的应用【要点提炼】1.电磁学中的功能关系(1)电场力做功与电势能的关系：W电Ep电。推广：仅电场力做功，电势能和动能之和守恒；仅电场力和重力及系统内弹力做功，电势能和机械能之和守恒。(2)洛伦兹力不做功。(3)电磁感应中的功能关系2电路中的电功和焦耳热(1)电功：W电UIt；焦耳热：QI2Rt。(2)纯电阻电路：W电QUItI2Rtt，UIR。(3)非纯电阻电路：W电QE其他，UIR。(4)求电功或电热时用有效值。(5)闭合电路中的能量关系电源总功率任意电路：P总EIP出P内纯电阻电路：P总I2(Rr)电源内部消耗的功率P内I2rP总P出电源的输出功率任意电
2、路：P出UIP总P内纯电阻电路：P出I2RP出与外电阻R的关系电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%由P出与外电阻R的关系可知：当Rr时，电源的输出功率最大为Pm。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。当P出0，则AB，若UAB0，则AB。(3)电势能变化的判断根据电场力做功判断，若电场力对电荷做正功，电势能减少，若电场力对电荷做负功，电势能增加，即WEp。根据能量守恒定律判断，电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电势能与动能相互转化，总和应保持不变，即当动能增加时，电势能减少，且EkEp。1
3、-1. （2022江苏高考真题）如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷，电荷量相等，O是正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动，则（）A在移动过程中，O点电场强度变小B在移动过程中，C点的电荷所受静电力变大C在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功D当其移动到无穷远处时，O点的电势高于A点【答案】D【详解】AO是等量同种电荷连线的中点，场强为0，将A处的正点电荷沿OA方向移至无穷远处，O点电场强度变大，故A不符合题意；B移动过程中，C点场强变小，正电荷所受静电力变小，故B错误；CA点电场方向沿OA方向，移动过程中，移动电荷所受静电力做正功，故C错误；DA点电
4、场方向沿OA方向，沿电场线方向电势降低，移动到无穷远处时，O点的电势高于A点电势，故D正确。故选D。1-2. （2022全国高考真题）如图，两对等量异号点电荷、固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则（）AL和N两点处的电场方向相互垂直BM点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左C将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功D将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零【答案】AB【详解】A两个正电荷在N点产生的场强方向由N指向O，N点处于两负电荷连线的中垂线上，则两负电荷在N点产生的场强方向由N指向O，则N点的合场强方向由
5、N指向O，同理可知，两个负电荷在L处产生的场强方向由O指向L，L点处于两正电荷连线的中垂线上，两正电荷在L处产生的场强方向由O指向L，则L处的合场方向由O指向L，由于正方形两对角线垂直平分，则L和N两点处的电场方向相互垂直，故A正确；B正方形底边的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向左，而正方形上方的一对等量异号电荷在M点产生的场强方向向右，由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远，则M点的场方向向左，故B正确；C由图可知，M和O点位于两等量异号电荷的等势线上，即M和O点电势相等，所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做功为零，故C错误；D由图可知，L点的电势低于N点电势，则将一带正电
6、的点电荷从L点移动到N点，电场力做功不为零，故D错误。故选AB。命题角度2 用能量观点解决电场中的运动问题例2：（2022北京高考真题）如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。（1）求带电粒子所受的静电力的大小F；（2）求带电粒子到达N板时的速度大小v；（3）若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）两极板间的场强带电粒子所受的静电力（2）带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有解得（3）设带电粒子运动距离时的速
7、度大小为v，根据功能关系有带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速运动，设用时分别为t1、t2，有，则该粒子从M板运动到N板经历的时间 判断能量如何变化的方法(1)根据其对应的功能关系分析。(2)根据所研究过程的守恒关系分析。2. （2022湖南岳阳二模）如图所示，地面上固定一倾角为37，高为h的光滑绝缘斜面，斜面置于水平向左的匀强电场中，电场强度大小为，现将一个带正电的的物块（可视为质点）从斜面顶端由静止释放，已知物块质量为m，电荷量为q，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A物块从静止释放到落地的过程中电场力做功为B物块从静止释放到落地的过程中电场力做功为C物块落地的速度大小为D物
8、块落地的速度大小为【答案】BD【详解】物块受到的电场力则合力的大小为，合力的方向和水平夹角为，则小物块沿合力方向做匀加速直线运动，不会沿着斜面下滑。从静止释放到落地的过程中电场力做功为设落地速度为v，根据动能定理可得解得故AC错误，BD正确。故选BD。【高考考向2能量和动量的观点在电磁感应中的应用】命题角度1电磁感应中的能量问题例3. （2022全国高考真题）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求:（1
9、）时金属框所受安培力的大小；（2）在到时间内金属框产生的焦耳热。【答案】（1）；（2）0.016J【详解】（1）金属框的总电阻为金属框中产生的感应电动势为金属框中的电流为t=2.0s时磁感应强度为金属框处于磁场中的有效长度为此时金属框所受安培力大小为（2）内金属框产生的焦耳热为 电磁感应中能量问题的分析方法从能量的观点着手，运用动能定理或能量守恒定律。基本方法是：受力分析弄清哪些力做功，做正功还是负功明确有哪些形式的能参与转化，哪些增哪些减由动能定理或能量守恒定律列方程求解。3-1. （2022浙江高考真题）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组
10、开展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时施加回撤力F，在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t1至t3时间内F=(80010v）N，t3时撤去F。已知起飞速度v1=80m/s，t1=1.5s，线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m，飞机的质量M=10kg，动子和
11、线圈的总质量m=5kg，R0=9.5，B=0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求（1）恒流源的电流I；（2）线圈电阻R； （3）时刻t3。【答案】（1）80A；（2）；（3）【详解】（1）由题意可知接通恒流源时安培力动子和线圈在0t1时间段内做匀加速直线运动，运动的加速度为根据牛顿第二定律有代入数据联立解得（2）当S掷向2接通定值电阻R0时，感应电流为此时安培力为所以此时根据牛顿第二定律有由图可知在至期间加速度恒定，则有解得，（3）根据图像可知故；在0t2时间段内的位移而根据法拉第电磁感应定律有电荷量的定义式可得从t3时刻到最后返回初始位置停下的时间段内通过回路的电荷量，根据动量定理有联立可得解得3-2 . （2022浙江高考真题）如图所示，水平固定一半径r=0.2m的金属圆环，长均为r，电阻均为R0的两金属棒沿直径放置，其中一端与圆环接触良好，另一端固定在过圆心的导电竖直转轴OO上，并随轴以角速度=600rad/s匀速转动，圆环内左半圆均存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场。圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距l1的水平放置的平行金属轨道相连，轨道间接有电容C=0.09F的电容器，通过单刀双掷开关S可分
