湖南省高三物理 第二節(jié) 第3講 功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用課件

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1、第3講功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用 (1)常考知識(shí)內(nèi)容：電場(chǎng)力做功；電勢(shì)能增減的判斷；動(dòng)能定理、能量守恒在電磁場(chǎng)中的應(yīng)用；電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系 (2)?？嘉锢矸椒ǎ耗芰渴睾惴ǎ挥?jì)算推理法 (3)真題樣板 1.(2012新課標(biāo)全國(guó)卷18)如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子() A所受重力與電場(chǎng)力平衡 B電勢(shì)能逐漸增加 C動(dòng)能逐漸增加 D做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 解析：重力與電場(chǎng)力不在同一直線上，因此二力不可能平衡，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意知電場(chǎng)力垂直極板向上，合外力水平向左且為恒力，帶電粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C

2、錯(cuò)誤，D正確；帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能逐漸增加，選項(xiàng)B正確 答案：BD 3.如圖所示，相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是()(2013天津卷6)兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷，固定在圖中P、Q兩點(diǎn)，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點(diǎn)，A為MN上的一點(diǎn)一帶負(fù)電的試探電荷

3、q，從A點(diǎn)由靜止釋放，只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則()電場(chǎng)中的功能關(guān)系電場(chǎng)中的功能關(guān)系 Aq由A向O的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng) Bq由A向O運(yùn)動(dòng)的過(guò)程電勢(shì)能逐漸減小 Cq運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大 Dq運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能為零 解析：根據(jù)等量同種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、功能關(guān)系解決問(wèn)題 等量同種電荷的電場(chǎng)線如圖所示，負(fù)試探電荷q在A 點(diǎn)由靜止釋放，在電場(chǎng)力的作用下從A向O做變加速直線運(yùn)動(dòng)，且電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；負(fù)試探電荷q通過(guò)O點(diǎn)后在電場(chǎng)力的作用下向下做變減速運(yùn)動(dòng)，因此q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度最大，動(dòng)能最大，選項(xiàng)C正確；因無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則

4、O點(diǎn)的電勢(shì)0，所以q在O點(diǎn)的電勢(shì)能不為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案：BC 1.如圖所示，用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)帶正電的小球，置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中將小球從最低點(diǎn)A無(wú)初速度釋放，當(dāng)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)具有速度v，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是() A小球的重力勢(shì)能增加 B小球的電勢(shì)能減少 C增加的重力勢(shì)能等于減少的電勢(shì)能 D增加的重力勢(shì)能小于減少的電勢(shì)能 解析：本題依托電場(chǎng)考查能量轉(zhuǎn)化關(guān)系由題可知，重力做負(fù)功，電場(chǎng)力做正功，小球的重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減少減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和動(dòng)能，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，A、B、D正確 答案：C如圖所示，一足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬軌道，其軌道平面與水平面成角，上端用一電阻R相連，處于方向垂直軌道

5、平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，從高為h處由靜止釋放，下滑一段時(shí)間后，金屬桿開(kāi)始以速度v勻速運(yùn)動(dòng)直到軌道的底端金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，軌道電阻及空氣阻力均可忽略不計(jì)，重力加速度為g.則()電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系 2如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒MN水平放置在兩根豎直的光滑平行金屬導(dǎo)軌上，并始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌下端接一阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)在空間內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小只隨豎直方向位移y變化，變化規(guī)律Bky，k為大于零的常量 質(zhì)量M4m的物體靜止在傾角30的光滑斜面上，并通過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪和絕緣細(xì)繩與金

6、屬棒相連接當(dāng)金屬棒沿y軸方向從y0位置由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)h時(shí)，加速度恰好為0.不計(jì)空氣阻力，斜面和磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，重力加速度為g.求： (1)金屬棒上升h時(shí)的速度； (2)金屬棒上升h的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量 1.兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行，最后離開(kāi)電場(chǎng)，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場(chǎng)中() A做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大 B做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小 C做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大 D做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小 解析：由題圖等勢(shì)面可知兩固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布如圖所示帶負(fù)電

7、的粒子在等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力對(duì)帶負(fù)電的粒子先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能先變小后變大，故C正確 答案：C 2如圖一條直線上連續(xù)有a、b、c、d、e、f六點(diǎn)，且相鄰兩點(diǎn)間距離相等，在a、c兩點(diǎn)分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為Q1和Q2，MN過(guò)c點(diǎn)與af垂直、且McNc.已知電子在d、f之間移動(dòng)過(guò)程中，電子在e點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最大，由此可知下列判斷不正確的是() AQ1一定為負(fù)電、Q2一定為正電，且Q14Q2，e處場(chǎng)強(qiáng)一定為0、b處場(chǎng)強(qiáng)一定不為0 B電子在M和N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大小相等，且具有的電勢(shì)能相同 C質(zhì)子從b移動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)質(zhì)子一定做負(fù)

8、功 D質(zhì)子從a移動(dòng)到c的過(guò)程中電勢(shì)能可能先增大后減小 解析：電子在d、f之間移動(dòng)過(guò)程中，電子在e點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大，說(shuō)明電場(chǎng)方向在d、e間由d指向e，f、e間由f指向e，則e點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)Ee0，又acce，d、f在Q1和Q2連線的外側(cè)，則Q1為負(fù)，Q2為正，應(yīng)用庫(kù)侖定律可知Q14Q2，在a、c間電場(chǎng)方向由c指向a，b處場(chǎng)強(qiáng)一定不為0，A對(duì)；根據(jù)對(duì)稱性可知B對(duì)；Q2在b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相同，質(zhì)子從b移動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中Q2對(duì)質(zhì)子不做功，Q1對(duì)質(zhì)子做負(fù)功，C對(duì)；a、c間場(chǎng)強(qiáng)由c指向a，質(zhì)子從a移動(dòng)到c電場(chǎng)力一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增大，D錯(cuò) 答案：ABC 3如圖所示，兩平行金屬板水平放置，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d

9、，板間電壓為U，一不計(jì)重力、電荷量為q的帶電粒子以初速度v0沿兩板的中線射入，恰好沿下板的邊緣飛出，則() 4如圖甲所示，傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌，長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，寬度L0.4 m，自身電阻不計(jì)，上端接有R0.2 的定值電阻，在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.5 T的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN虛線到磁場(chǎng)的下邊界的距離為28 m在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r0.1 的金屬棒現(xiàn)將金屬棒無(wú)初速度釋放，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的vt圖象如圖乙所示重力加速度取g10 m/s2. (1)求斜面的傾角和金屬棒的質(zhì)量m.(保留三位有效數(shù)字) (2)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中定值電阻R上產(chǎn)生的熱量Q是多少？