第讲功能关系在电学中的应用.pptVIP

第5讲　功能关系在电学中的应用 思考研讨 思考1　电场力做功的特点及计算方法是什么？ 研讨：特点：与路径无关，只与初末位置有关． 计算方法：WF＝－ΔEp WAB＝qUAB W＝qEd(匀强电场、d为在场强方向上的距离)． 思考2　关于电场中的功能关系，下列叙述是否正确？ (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． 研讨：(1)不正确． (2)不正确． (3)不正确． (4)正确． 思考3　洛伦兹力对运动电荷做功吗？安培力对通电导线做功吗？ 研讨：洛伦兹力对运动电荷不做功．安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功． 思考4　电磁感应中功能关系及焦耳热的计算方法是什么？ 研讨：在电磁感应中克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能：ΔE其他＝ΔE电；安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能：ΔE电＝ΔE其他，W＝IUt　Q＝I2Rt. A．所受重力与电场力平衡 B．电势能逐渐增加 C．动能逐渐增加 D．做匀变速直线运动 解析　带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力mg，方向竖直向下；二是电场力F＝Eq，方向垂直于极板向上．因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B正确． 答案　BD 2．(2013·全国新课标Ⅰ，16)(单选)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将 (　　)． 3. (2012·山东理综，20)(多选)如图2－5－2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 (　　)． 视角一　电场中的功能关系 命题角度 【典例1】 (2012·四川理综，24)如图2－5－3所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角θ＝37°，半径r＝2.5 m，CD段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有电场强度大小为E＝2×105 N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场．质量m＝5×10－2 kg、电荷量q＝＋1×10－6 C的小物体(可视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v0＝3 m/s冲上斜轨．以小物体通过C点时为计时起点，0.1 s以后，电场强度大小不变，方向反向．已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ＝0.25.设小物体的电荷量保持不变，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. 审题指导 应考策略 处理电场中能量问题的基本方法 在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功能关系． (1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)． (2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化． (3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系． (4)有电场力做功的过程机械能不守恒，但机械能与电势能的总和可以守恒． 应考组训 1. (2013·天津卷，6)(多选)两个带等量正电的点电荷，固定在图2－5－4中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点．一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则 (　　)． A．q由A向O的运动是匀加速直线运动 B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小 C．q运动到O点时的动能最大 D．q运动到O点时电势能为零 解析　q由A向O运动的过程中，电场力的方向始终由A指向O，但力的大小变化，所以电荷q做变加速运动，电场力做正功，到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，故选项B、C均正确，选项A、D错误． 答案　BC 2. (单选)如图2－5－