高考物理二輪復(fù)習(xí)備課資料專題四能量與動(dòng)量第2講功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用課件.ppt

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第2講 功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用,整 合,突 破,實(shí) 戰(zhàn),整合 網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫,【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】,【要點(diǎn)重溫】,1.電場(chǎng)中的功能關(guān)系 (1)電場(chǎng)力做功的求法 ①W=qElcos α. ②W= . ③W電場(chǎng)力+W其他力=ΔEk. (2)電場(chǎng)中的功能關(guān)系 ①若只有電場(chǎng)力做功, 與動(dòng)能之和保持不變. ②若只有電場(chǎng)力和重力做功,電勢(shì)能、 、動(dòng)能之和保持不變. 2. -x圖線的斜率表示沿x方向的 .,qU,電勢(shì)能,重力勢(shì)能,電場(chǎng)強(qiáng)度,3.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)E=n . (2)E= . 4.電磁感應(yīng)中的功能對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1)電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于 做的功. (2)電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程,遵從能量守恒,焦耳熱的增加量等于其他形式能量的 .,Blv,克服安培力,減少量,熱點(diǎn)考向一 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁場(chǎng)問(wèn)題 【核心提煉】,1.動(dòng)能定理在力學(xué)和電場(chǎng)中應(yīng)用時(shí)的“3同1異”,突破 熱點(diǎn)考向聚焦,2.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是典型的力電綜合問(wèn)題,一般要從受力、運(yùn)動(dòng)、功能的角度來(lái)分析;此類問(wèn)題所涉及的力有重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、彈力、摩擦力等,涉及的運(yùn)動(dòng)形式有勻速直線運(yùn)動(dòng)、變速直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)等.,【典例1】 (2017百校聯(lián)盟模擬)如圖所示,在方向水平向左、范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,固定一由內(nèi)表面絕緣光滑且內(nèi)徑很小的圓管彎制而成的圓弧BD,圓弧的圓心為O,豎直半徑OD=R,B點(diǎn)和地面上A點(diǎn)的連線與地面成θ=37角, AB=R.一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從地面上A點(diǎn)以某一初速度沿AB方向做直線運(yùn)動(dòng),恰好無(wú)碰撞地從管口B進(jìn)入管道BD中,到達(dá)管中某處C(圖中未標(biāo)出)時(shí)恰好與管道間無(wú)作用力.已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度大小為g.求:,,(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E和小球到達(dá)C處時(shí)的速度大小v;,答案:見(jiàn)解析,,(2)小球的初速度大小v0以及到達(dá)D處時(shí)的速度大小vD;,答案:見(jiàn)解析,,(3)若小球從管口D飛出時(shí)電場(chǎng)反向,則小球從管口D飛出后的最大水平射程xm.,答案:見(jiàn)解析,【預(yù)測(cè)練習(xí)1】 在豎直平面內(nèi)放置一個(gè)由絕緣材料制作的管狀圓環(huán),管的內(nèi)壁光滑,環(huán)的半徑R遠(yuǎn)大于管的內(nèi)徑,如圖所示.現(xiàn)以環(huán)的圓心為原點(diǎn)建立xOy平面坐標(biāo)系,在第三象限內(nèi)加一沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),整個(gè)空間有垂直環(huán)面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))在管內(nèi)從b點(diǎn)由靜止釋放,小球直徑略小于管的內(nèi)徑.重力加速度為g. (1)要使小球能沿絕緣管做圓周運(yùn)動(dòng)恰能到達(dá)最高點(diǎn)a,電場(chǎng)強(qiáng)度為多少? (2)在(1)問(wèn)的情況下,要使小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng),第二次通過(guò)最高點(diǎn)a時(shí),小球?qū)^緣管恰好無(wú)壓力,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?,,,(3)如果場(chǎng)強(qiáng)大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如(1),(2)問(wèn)所求,將小球從b點(diǎn)由靜止釋放,求小球第N次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)c時(shí)對(duì)管道的作用力.,熱點(diǎn)考向二 動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題 【核心提煉】,1.功能關(guān)系在力學(xué)和電磁感應(yīng)中應(yīng)用時(shí)的“3同3異”,2.電磁感應(yīng)中焦耳熱的求法,【典例2】 (2017江西新余模擬)如圖所示,兩條光滑的金屬導(dǎo)軌相距L=1 m,其中MN段平行于PQ段,位于同一水平面內(nèi),NN0段與QQ0段平行,位于與水平面成傾角37的斜面上,且MNN0與PQQ0均在豎直平面內(nèi).在水平導(dǎo)軌區(qū)域和傾斜導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于水平面和斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2,且B1=B2=0.5 T.ab和cd是質(zhì)量均為m=0.1 kg、電阻均為R=4 Ω的兩根金屬棒,ab置于水平導(dǎo)軌上,cd置于傾斜導(dǎo)軌上,均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.從t=0時(shí)刻起,ab棒在外力作用下由靜止開(kāi)始沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)(ab棒始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),且垂直于水平導(dǎo)軌),cd受到F=0.6-0.25t(N)沿斜面向上的力的作用,始終處于靜止?fàn)顟B(tài).不計(jì)導(dǎo)軌的電阻.(sin 37=0.6,g取10 m/s2),,(1)求流過(guò)cd棒的電流Icd隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系; (2)求ab棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的速度vab隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系;,解析:(1)由題意知cd棒受力平衡,則 F+Fcd=mgsin 37 Fcd=B2IcdL,得Icd=0.5t(A). (2)ab棒中電流Iab=Icd=0.5t(A) 則回路中電源電動(dòng)勢(shì)E=IcdR總 ab棒切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=B1Lvab 解得ab棒的速度vab=8t(m/s) 所以,ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng). 答案:(1)Icd=0.5t(A) (2)vab=8t(m/s),,(3)求從t=0時(shí)刻起,1.0 s內(nèi)通過(guò)ab棒的電荷量q;,答案:(3)0.25 C,,(4)若t=0時(shí)刻起,1.0 s內(nèi)作用在ab棒上的外力做功為W=16 J,求這段時(shí)間內(nèi)cd棒產(chǎn)生的焦耳熱Qcd.,答案:(4)6.4 J,【預(yù)測(cè)練習(xí)2】 (2017江南十校二模)如圖,EFPMN為光滑金屬導(dǎo)軌,電阻不計(jì),處于豎直平面內(nèi),其中FP傾斜,傾角為θ,EF⊥FP,PMN是半徑為R的圓弧,圓弧與傾斜部分平滑連接于P點(diǎn),N,M分別為圓弧的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),還有一根與EFPMN完全相同的導(dǎo)軌E′F′P′M′N′,兩導(dǎo)軌平行放置,間距為L(zhǎng),沿垂直于導(dǎo)軌所在平面的方向看去,兩導(dǎo)軌完全重合.過(guò)P點(diǎn)的豎直線右側(cè)有垂直于FP向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,兩根相同的金屬棒ab,cd(圖中只畫出了a端和c端),質(zhì)量為m、電阻為r,分別從導(dǎo)軌FP和EF上某位置由靜止釋放,在以后的過(guò)程中,ab,cd始終與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好.(軌道FP和EF足夠長(zhǎng),題中所給的各個(gè)物理量均為已知,重力加速度為g) (1)若ab棒到達(dá)P點(diǎn)之前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng),求ab棒勻速下滑時(shí)的速度v,以及此時(shí)cd棒的電功率P;,,,答案:(2)不能運(yùn)動(dòng)到圓弧最高點(diǎn),實(shí)戰(zhàn) 高考真題演練,D,,2.[應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁場(chǎng)問(wèn)題](2017北京卷,22)如圖所示,長(zhǎng)l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,繩與豎直方向的夾角θ=37.已知小球所帶電荷量q=1.010-6 C,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=3.0103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2, sin 37=0.6,cos 37=0.8.求:,,(1)小球所受電場(chǎng)力F的大小. (2)小球的質(zhì)量m. (3)將電場(chǎng)撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小.,解析:(1)F=qE=3.010-3 N.,答案:(1)3.010-3 N (2)4.010-4 kg (3)2.0 m/s,3.[應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題](2017江蘇卷,13)如圖所示,兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),其右端接一阻值為R的電阻.質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上,其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下.當(dāng)該磁場(chǎng)區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過(guò)金屬桿后,金屬桿的速度變?yōu)関.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì),導(dǎo)軌光滑且足夠長(zhǎng),桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸.求: (1)MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí),桿中感應(yīng)電流的大小I; (2)MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí),桿的加速度大小a;,,(3)PQ剛要離開(kāi)金屬桿時(shí),感應(yīng)電流的功率P.,,4.[應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題](2016浙江卷,24)小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡(jiǎn)化裝置如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50 m,傾角θ= 53,導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R=0.05 Ω的電阻.在導(dǎo)軌間長(zhǎng)d=0.56 m的區(qū)域內(nèi),存 在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T.質(zhì)量m=4.0 kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上,用絕緣繩索通過(guò)定滑輪與拉桿GH相連.CD棒的初始位 置與磁場(chǎng)區(qū)域的下邊界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉動(dòng)GH桿, CD棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),上升過(guò)程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直.當(dāng)CD棒到達(dá)磁場(chǎng)上邊界時(shí)健身者松手,觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53= 0.8,不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量).求,(1)CD棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度v的大小; (2)CD棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的安培力FA的大小;,,答案:(1)2.4 m/s (2)48 N,(3)在拉升CD棒的過(guò)程中,健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.,,答案:(3)64 J 26.88 J,