《动能定理在电磁学中的运用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动能定理在电磁学中的运用（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、功能关系在电磁学中的应用主要题型：选择题、计算题热点聚焦：(1)静电力做功的特点 (2)动能定理在电磁学中的应用 (3) 带电体在磁场中运动时洛伦兹力不做功，机械能也可守恒 (4)功能关系、能量守恒在电磁感应现象中的应用。高考常对电学问题中的功能关系进行考查， 特别是动能定理的应用 此类题目的特点是过程复杂、综合性强，主要考查学生综合分析问题的能力考点一电场中的功能关系的应用1. 电场力的大小计算电场力做功与路径无关其计算方法一般有如下四种(1)由公式 WFl cos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W Eqlcos .(2)由 W qU 计算，此公式适用于任何电场(3)由电势能的变化计
2、算：WAB EpA EpB.(4)由动能定理计算：W 电场力 W 其他力 Ek.2 电场中的功能关系：(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，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化【典例 1】 如图所示，绝缘水平面上的量为 m 的小滑块以大小为v0 的初速度从AB 区域宽度为 d，带正电，电荷量为 q，质 A 点进入 AB 区域，当滑块运动至区域的中心 C 时，速度大小为 vC 23v0，从此刻起在 AB 区域内加上一个水平向左的匀强电场，电场强度
3、保持不变，并且区域外始终不存在电场(1) 若加电场后小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等，求滑块离开AB 区域时的速度(2) 要使小滑块在 AB 区域内运动的时间达到最长， 电场强度应满足什么条件？并求这种情况下滑块离开AB 区域时的速度(设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力)审题流程第一步：抓好过程分析 巧选物理规律 (边读边看图 )不加电场选规律动能定理A C 过程 滑块匀加速运动 CB 过程牛顿第二定律和运动学公式加电场选规律动能定理 滑块匀减速运动 牛顿第二定律和运动学公式第二步：抓好关键点 找出突破口“要使 时间达到最长”隐含推理(关键点 )滑块滑到 B 的速度为零 (突破口 ) 滑块
4、再向左加速运动 最后从 A 点离开 AB 区域解析 (1)设滑块所受滑动摩擦力大小为F f，则滑块从 A 点运动至 C 点的过程，由动能定理d1212B 点离开 AB 区域，则滑块从 C 点运动至 B 点过程，得：F f2mv0 mvC假设最后滑块从22由动能定理得： (qE Fd 1212 将 v 3和 qE F 代入解得 v 1由于1f) 2 2mvC2mvBC2 v01f1B2v0滑块运动至B 点时还有动能，因此滑块从B 点离开 AB 区域，速度大小为 2v0，方向水平向右(2) 要使小滑块在AB 区域内运动的时间达到最长，必须使滑块运动至B 点停下，然后再向左加速运动，最后从A 点离开
5、 AB 区域滑块从 C 点运动到 B 点的过程，由动能定理得：(qE Fd 12由两式可得电场2f) 2mvC22强度 E mv022qd由知 qE2 2Ff 滑块运动至 B 点后，因为 qE2Ff，所以滑块向左匀加速运动，从B 运动至 A 点的过程，由动能定理得：12AB 区域时的(qE2 Ff )d mvA由以上各式解得滑块离开2速度 vA22 v0( 水平向左 )答案 (1)12v0，方向水平向右(2)电场强度大小等于mv02v0，方向水平向左22qd2处理此问题应注意以下几点：电场力做功与路径无关，可运用动能定理对全程列式在运用动能定理处理电学问题时应注意运动过程的选取，擦力做功的特点
6、特别应注意电场力和摩【预测 1】 如图所示，在粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块由静止释放后， 两个物块向相反方向运动，并最终停止在物块运动过程中，下列表述正确的是()A 两个物块的机械能守恒B物块受到的库仑力不做功C两个物块的电势能逐渐减少D物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力答案C【预测 2】 如图所示，有三根长度均为L 0.3 m 的不可伸长的绝缘细线，其中两根的一端分别固定在天花板上的P、 Q 两点，另一端分别拴有质量均为m 0.12 kg 的带电小球 A和 B，其中 A 球带正电，电荷量为q 3 10 6C A、 B 之间用第三根线连接起来在水平向左的匀强电场 E
7、作用下， A、B 保持静止，悬线仍处于竖直方向，且A、B 间细线恰好伸直 (静电力常量 k9 109222N m /C ，取 g 10 m/s )(1) 此匀强电场的电场强度E 为多大；(2) 现将 PA 之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B 球最后会达到新的平衡位置求此时细线 QB 所受的拉力 FT 的大小，并求出A、 B 间细线与竖直方向的夹角；(3) 求 A 球的电势能与烧断前相比改变了多少( 不计 B 球所带电荷对匀强电场的影响)qqBq6解析 (1)B 球水平方向所受合力为零，则有qBE k93 10N/CL2 所以 E k 2 9100.32L3 105 N/C(2) 两球及细线最
8、后位置如图所示，QB 的拉力 F T 2mg 2 0.12 10 N 2.4 N A3，即 37(3)A 球克球受力平衡，则有 qEmgtan ，所以 tan qE 3 10 6 3105mg0.12104服电场力做功， W qEL(1 sin ) 3 106 3 105 0.3 (1 0.6) J 0.108 J 所以 A球的电势能增加了Ep W 0.108 J答案(1)3 105 N/C(2)2.4 N37 (3) 增加 0.108 J考点二磁场中的功能关系的应用1.磁场力的做功情况：(1)洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都不做功(2)安培力对通电导线可做正功、负功，还可能不做功，其计算方法
9、一般有如下两种由公式 W Fl cos 计算由动能定理计算： W 安 W 其他力 Ek2 电磁感应中的功能关系：(1)电磁感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q W 克安(2)电磁感应发生的过程遵从能量守恒焦耳热的增加量等于其他形式能量的减少量【典例 2】 如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为 ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为 m的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v 的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，
10、不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是 ()A P 2mgvsin B P3mgvsin vgC当导体棒速度达到2时加速度大小为 2sin D在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析导体棒由静止释放，速度达到v 时，回路中的电流为I ，则根据共点力的平衡条件，有 mgsin BIL .对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，以2v 的速度匀速运动时，则回路中的电流为 2I，则根据平衡条件，有F mgsin 2BIL 所以拉力 F mgsin ，拉力的功率P F 2v2mgvsin ，故选项 A 正确，选项 B 错误；当导体棒的速度达到v时，回路中的电2流为I，根据牛顿第二定律，得Igmgsin B L ma，解得 a sin ，选项 C 正确；当导体222棒以 2v 的速度匀速运动时，根据能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R 上产生的焦耳热，故选项 D 错误答案AC1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
