第5讲 功能关系在电磁学中的应用.ppt

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1、真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧第第5讲功能关系在电磁学中的应用讲功能关系在电磁学中的应用 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧1(2011新新课课标标全全国国卷卷，18)(多多选选)电电磁磁轨轨道道炮炮工工作作原原理理如如图图251所所示示待待发发射射弹弹体体可可在在两两平平行行轨轨道道之之间间自自由由移移动动，并并与与轨轨道道保保持持良良好好接接触触电电流流I从从一一条条轨轨道道流流入入，通通过过导导电电弹弹体体后后从从另另一一条条轨轨道道流流回回轨轨道道电电流流可可形形成成在在弹弹体体处处垂垂直直于于轨轨道道面面的的磁磁场场(可可视视为

2、为匀匀强强磁磁场场)，磁磁感感应应强强度度的的大大小小与与I成成正正比比通通电电的的弹弹体体在在轨轨道道上上受受到到安安培培力力的的作作用用而而高高速速射射出出现现欲欲使使弹弹体体的的出出射射速速度度增增加加至至原原来来的的2倍倍，理理论论上上可可采采用用的的办法是办法是()真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧图图251A只将轨道长度只将轨道长度L变为原来的变为原来的2倍倍B只将电流只将电流I增加至原来的增加至原来的2倍倍C只将弹体质量减至原来的一半只将弹体质量减至原来的一半D将将弹弹体体质质量量减减至至原原来来的的一一半半，轨轨道道长长度度L变变为为原原来来的的2倍倍

3、，其他量不变其他量不变真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧答案答案BD 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧答案答案D 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧主要题型：选择题、计算题主要题型：选择题、计算题热点聚焦热点聚焦(1)静电力做功的特点静电力做功的特点(2)动能定理在电磁学中的应用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功能

4、关系、能量守恒在电磁感应现象中的应用 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧命题趋势命题趋势高高考考常常对对电电学学问问题题中中的的功功能能关关系系进进行行考考查查，特特别别是是动动能能定定理理的的应应用用此此类类题题目目的的特特点点是是过过程程复复杂杂、综综合合性性强强，主主要要考考查查学学生生综综合合分分析析问问题题的的能能力力预预计计2014年年高高考考此此类类题题目目仍仍会会出出现现真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧考向一电场中的功能关系的应用考向一电场中的功能关系的应用 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与

5、定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧图图252 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧(1)若若加加电电场场后后小小滑滑块块受受到到的的电电场场力力与与滑滑动动摩摩擦擦力力大大小小相相等等，求滑块离开求滑块离开AB区域时的速度区域时的速度(2)要要使使小小滑滑块块在在AB区区域域内内运运动动的的时时间间达达到到最最长长，电电场场强强度度应应满满足足什什么么条条件件？并并求求这这种种情情况况下下滑滑块块离离开开AB区区域域时时的的速速度度(设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力)真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法

6、与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧处理此问题应注意以下几点：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电场力做功与路径无关，可运用动能定理对全程列式在在运运用用动动能能定定理理处处理理电电学学问问题题时时应应注注意意运运动动过过程程的的选选取取，特别应注意电场力和摩擦力做功的特点特别应注意电场力

7、和摩擦力做功的特点 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【预测预测1】(2013嘉嘉定定区区模模拟拟)如如图图253所所示示，在在粗粗糙糙水水平平面面上上，彼彼此此靠靠近近地地放放置置两两个个带带同同种种电电荷荷的的小小物物块块由由静静止止释释放放后后，两两个个物物块块向向相相反反方方向向运运动动，并并最最终终停停止止在在物物块块运运动动过过程程中中，下列表述正确的是下列表述正确的是()图图253真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧A两个物块的机械能守恒两个物块的机械能守恒B物块受到的库仑力不做功物块受到的库仑力不做功C两个物块的电势能逐渐减少两

8、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物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力答案答案C真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【预测预测2】如如图图254所所示示，有有三三根根长长度度均均为为L0.3 m的的不不可可伸伸长长的的绝绝缘缘细细线线，其其中中两两根根的的一一端端分分别别固固定定在在天天花花板板上上的的P、Q两两点点，另另一一端端分分别别拴拴有有质质量量均均为为m0.12 kg的的带带电电小小球球A和和B，其其中中A球球带带正正电电，电电荷荷量量为为q3106 CA、B之之间间用用第第三三根根线线连连接接起起来来在在水水平平向向左左的的匀匀

9、强强电电场场E作作用用下下，A、B保保持持静静止止，悬悬线线仍仍处处于于竖竖直直方方向向，且且A、B间间细细线线恰恰好好伸伸直直(静静电电力常量力常量k9109 Nm2/C2，取，取g10 m/s2)真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧 图图254(1)此匀强电场的电场强度此匀强电场的电场强度E为多大；为多大；(2)现现将将PA之之间间的的线线烧烧断断，由由于于有有空空气气阻阻力力，A、B球球最最后后会会达达到到新新的的平平衡衡位位置置求求此此时时细细线线QB所所受受的的拉拉力力FT的的大大小小，并求出并求出A、B间细线与竖直方向的夹角间细线与竖直方向的夹角；(3)求求

10、A球球的的电电势势能能与与烧烧断断前前相相比比改改变变了了多多少少(不不计计B球球所所带带电电荷对匀强电场的影响荷对匀强电场的影响)真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧(3)A球克服电场力做功，球克服电场力做功，WqEL(1sin)310631050.3(10.6)J0.108 J所以所以A球的电势能增加了球的电势能增加了EpW0.108 J答案答案(1)3105 N/C(2)2.4 N37(3)增加增加0.108 J真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧考向二磁场中的功能关系的应用考向二

11、磁场中的功能关系的应用真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【典例典例2】(2012山山东东卷卷，20)如如图图255所所示示，相相距距为为L的的两两条条足足够够长长的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨与与水水平平面面的的夹夹角角为为，上上端端接接有有定定值值电电阻阻R，匀匀强强磁磁场场垂垂直直于于导导轨轨平平面面，磁磁感感应应强强度度为为B.将将质质量量为为m的的导导体体棒棒由由静静止止释释放放，当当速速度度达达到到v时时开开始始匀匀速速运运动动，此此时时对对导导体体棒棒施施加加一一平平行行于于导导轨轨向向下下

12、的的拉拉力力，并并保保持持拉拉力力的的功功率率恒恒为为P，导导体体棒棒最最终终以以2v的的速速度度匀匀速速运运动动导导体体棒棒始始终终与与导导轨轨垂垂直直且且接接触触良良好好，不不计计导导轨轨和和导导体体棒棒的的电电阻阻，重重力力加加速速度度为为g.下列选项正确的是下列选项正确的是()真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧图图255 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧解解析析导导体体棒棒由由静静止止释释放放，速速度度达达到到v时时，回回路路中中的的电电流流为为I，则则根根据据共共点点力力的的平平衡衡条条件件，有有mgsin BIL.对对导导体体棒

13、棒施施加加一一平平行行于于导导轨轨向向下下的的拉拉力力，以以2v的的速速度度匀匀速速运运动动时时，则则回回路路中中的的电电流流为为2I，则则根根据据平平衡衡条条件件，有有Fmgsin 2BIL所所以以拉拉力力Fmgsin，拉拉力力的的功功率率PF2v2mgvsin，故故选选项项A正确，选项正确，选项B错误；错误；真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧答案答案AC 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧1功功能能关关系系在在电电学学中中应应用用的的题题目目，一一般般过过程程复复杂杂且且涉涉及及多多种种性性质质不不同同的的力力，因因此此，通通过过审审题题

14、，抓抓住住受受力力分分析析和和运运动动过过程程分分析析是是关关键键，然然后后根根据据不不同同的的运运动动过过程程各各力力做做功功的的特特点点来来选选择择规律求解规律求解2动动能能定定理理和和能能量量守守恒恒定定律律在在处处理理电电学学中中能能量量问问题题时时仍仍然然是是首首选的规律选的规律 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【预测预测3】如如图图256所所示示，水水平平固固定定放放置置的的足足够够长长的的U形形金金属属导导轨轨处处于于竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中，在在导导轨轨上上放放着着金金属属棒棒ab，开开始始时时ab棒棒以以水水平平初初速速度度v0向向

15、右右运运动动，最最后后静静止止在在导导轨轨上上，就就导导轨轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程()A安培力对安培力对ab棒所做的功相等棒所做的功相等 B电流所做的功相等电流所做的功相等C产生的总内能相等产生的总内能相等D通过通过ab棒的电荷量相等棒的电荷量相等图图256 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【预测预测4】如如图图257所所示示，宽宽度度为为d的的有有界界匀匀强强磁磁场场竖竖直直向向下下穿穿过过光光滑滑的的水水平平桌桌面面，一一质质量量为为m的的椭椭圆

16、圆形形导导体体框框平平放放在在桌桌面面上上，椭椭圆圆的的长长轴轴平平行行于于磁磁场场边边界界，短短轴轴小小于于d.现现给给导导体体框框一一个个向向右右的的初初速速度度v0(v0垂垂直直于于磁磁场场边边界界)，已已知知导导体体框框全全部部在在磁磁场场中中时时速速度度为为v，导导体体框框全全部部出出磁磁场场后后的的速速度度为为v1，导导体体框框进进入入磁磁场场过过程程中中产产生生的的焦焦耳耳热热为为Q1，导导体体框框离离开开磁磁场场过过程程中中产产生的焦耳热为生的焦耳热为Q2，下列说法正确的是，下列说法正确的是()真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向

17、与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧在在物物理理变变化化的的过过程程中中，常常存存在在着着某某些些不不变变的的关关系系或或不不变变的的量量，在在讨讨论论一一个个物物理理变变化化过过程程时时，对对其其中中的的各各个个量量或或量量的的变变化化关关系系进进行行分分析析，寻寻找找到到整整个个过过程程中中或或过过程程发发生生前前后后存存在在着着不不变变关关系系或或不不变变的的量量，则则成成为为研研究究这这一一变变化化过过程程的的中中心心和和关关键键这这就就是是物物理理学学中中最最常常用用的的一一种种思思维维方方法法守守恒恒思思维维法法，简简称称

18、守守恒法恒法技法五守恒思维法技法五守恒思维法 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧人人们们在在认认识识客客观观世世界界的的过过程程中中积积累累了了丰丰富富的的经经验验，总总结结出出许许多多守守恒恒定定律律建建立立在在守守恒恒定定律律之之下下的的具具体体的的解解题题方方法法可可分分为为：能能量量守守恒恒法法、机机械械能能守守恒恒法法、电电荷荷守守恒恒法法、质质量量守守恒恒法法及及动动量量守守恒恒法法等等能能量量守守恒恒定定律律是是物物理理学学中中普普遍遍适适用用的的规规律律之之一一，是是物物理理教教材材的的知知识识主主干干，也也是是历历年年高高考考各各种种题题型型正正面面

19、考考查查或或侧侧面面渗透的重点，且常见于高考压轴题中渗透的重点，且常见于高考压轴题中由由于于守守恒恒定定律律适适用用范范围围广广，处处理理问问题题方方便便，因因此此，寻寻求求“守恒量守恒量”已成为物理研究的一个重要方面已成为物理研究的一个重要方面 真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【典例典例】如如图图258所所示示，两两平平行行金金属属导导轨轨相相距距l0.6 m，其其倾倾角角为为37，导导轨轨电电阻阻不不计计，底底端端接接有有阻阻值值为为R3 的的定定值值电电阻阻，磁磁感感应应强强度度为为B1 T的的匀匀强强磁磁场场垂垂直直穿穿过过导导轨轨平平面面有有一一质质量量m

20、0.2 kg、长长为为l的的导导体体棒棒固固定定在在ab位位置置，导导体体棒棒的的电电阻阻为为R01，导导体体棒棒与与导导轨轨之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.3.现现导导体体棒棒获获得得平平行行斜斜面面向向上上的的初初速速度度v010 m/s滑滑行行最最远远至至ab位位置置，所所滑滑行行距距离离为为s4 m(sin 370.6，cos 370.8，重重力加速度力加速度g10 m/s2)真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧图图258(1)把导体棒视为电源，最大输出功率是多少？把导体棒视为电源，最大输出功率是多少？(2)导体棒向上滑行至导体棒向上滑行至ab过程中所受

21、的安培力做了多少功？过程中所受的安培力做了多少功？(3)以以ab位位置置为为重重力力势势能能的的零零点点，若若导导体体棒棒从从ab沿沿导导轨轨面面向向上上滑滑行行d3 m过过程程中中电电阻阻R产产生生的的热热量量QR2.1 J，此此时时导导体体棒棒的的机机械能械能E为多大？为多大？真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧答案答案(1)6.75 W(2)3.28 J(3)5.76 J真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧【即学即练即学即练】(2013浙浙江江卷卷，24)“电电子子能能量量分分析析

22、器器”主主要要由由处处于于真真空空中中的的电电子子偏偏转转器器和和探探测测板板组组成成偏偏转转器器是是由由两两个个相相互互绝绝缘缘、半半径径分分别别为为RA和和RB的的同同心心金金属属半半球球面面A和和B构构成成，A、B为为电电势势值值不不等等的的等等势势面面，其其过过球球心心的的截截面面如如图图259所所示示一一束束电电荷荷量量为为e、质质量量为为m的的电电子子以以不不同同的的动动能能从从偏偏转转器器左左端端M板板正正中中间间小小孔孔垂垂直直入入射射，进进入入偏偏转转电电场场区区域域，最最后后到到达达偏偏转转器器右右端端的的探探测测板板N，其其中中动动能能为为Ek0的的电电子子沿沿等等势势面

23、面C做做匀匀速速圆圆周运动到达周运动到达N板的正中间忽略电场的边缘效应板的正中间忽略电场的边缘效应真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧图图259(1)判断半球面判断半球面A、B的电势高低，并说明理由；的电势高低，并说明理由；(2)求等势面求等势面C所在处电场强度所在处电场强度E的大小；的大小；(3)若若半半球球面面A、B和和等等势势面面C的的电电势势分分别别为为A、B和和C，则则到到达达N板板左左、右右边边缘缘处处的的电电子子，经经过过偏偏转转电电场场前前、后后的的动动能能改变量改变量Ek左左和和Ek右右分别为多少？分别为多少？(4)比较比较|Ek左左|与与|Ek右右|

24、的大小，并说明理由的大小，并说明理由真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧真题与定真题与定位位考向与预考向与预测测方法与技方法与技巧巧(3)电子运动时只有电场力做功，根据动能定理，有电子运动时只有电场力做功，根据动能定理，有EkqU对到达对到达N板左边缘的电子，电场力做正功，动能增加，有板左边缘的电子，电场力做正功，动能增加，有Ek左左e(BC)对到达对到达N板右边缘的电子，电场力做负功，动能减小，有板右边缘的电子，电场力做负功，动能减小，有Ek右右e(AC)(4)根根据据电电场场线线特特点点，等等势势面面B与与C之之间间的的电电场场强强度度大大于于C与与A之间的电场强度，考虑到等势面间距相等，有之间的电场强度，考虑到等势面间距相等，有|BC|AC|，即，即|Ek左左|Ek右右|.答案答案见解析见解析