专题05 功能关系电磁学中的应用-2014年高考物理考纲解读及热点难点试题演练.doc

(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 命题趋势 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．预计2014年高考此类题目仍会出现．　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W＝Flcosα计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝Eqlcos α. (2)由W＝qU计算，此公式适用于任何电场． (3)由电势能的变化计算：WAB＝EpA－EpB. (4)由动能定理计算：W电场力＋W其他力＝ΔEk. 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． 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，其计算方法一般有如下两种 由公式W＝Flcos α计算． 由动能定理计算：W安＋W其他力＝ΔEk 2．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． 电场中的功能关系的应用 【例1】 如图2－5－2所示，绝缘水平面上的AB区域宽度为d，带正电，电荷量为q，质量为m的小滑块以大小为v0的初速度从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＝v0，从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的匀强电场，电场强度保持不变，并且区域外始终不存在电场． 图2－5－2 (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 【特别提醒】 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，特别应注意电场力和摩擦力做功的特点．　　　　　　　　　　 【】如图2－5－4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＝3×10－6 C．A、B之间用第三根线连接起来．在水平向左的匀强电场E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k＝9×109 N·m2/C2，取g＝10 m/s2) 图2－5－4 (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θ； (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)． 磁场中的功能关系的应用 【例2】 (2012·山东卷，20)如图2－5－5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θ，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，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(　　)． 图2－5－5 A．P＝2mgvsin θ B．P＝3mgvsin θ C．当导体棒速度达到时加速度大小为sin θ 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 1．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关键，然后根据不同的运动过程各力做功的特点来选择规律求解． 2．动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍然是首选的规律．　　　　　　　　　　 【】 如图2－5－6所示，水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程(　　)． A．安培力对ab棒所做的功相等 B．