高考物理二轮总复习精品课件 第三部分 题型三 计算题.ppt

拓展训练1如图甲所示,位于M板处的粒子源可以不断产生初速度为零的电子,电子在MN板间被加速,MN板间所加电压按图乙所示规律变化。t=0时,UNM=U0,电子射出后从坐标原点O进入x轴上方一垂直纸面向外的有界匀强磁场区域。发生270°偏转后沿y轴负方向射出有界磁场打到x轴下方水平放置的荧光屏上。N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为l。已知电子的质量为m,电荷量为-e(e0),磁场的磁感应强度大小为B。忽略电子在板间被加速的时间,认为电子在MN板间运动过程中板间电压不变,不考虑电子运动过程中的相互作用。(1)求t=0时刻从N板射出的电子在磁场中运动的半径大小。(2)求电子在t=0时刻从N板射出到打到荧光屏所经历的时间。(3)为使0~2t0时间内从MN板间射出的电子均能发生270°偏转垂直打在荧光屏上,试求所加磁场区域的最小面积。甲乙(2)t=0时刻从N板射出的电子的运动轨迹如图所示,到达原点O经历的时间二、应用动力学和能量观点处理电磁感应问题例3如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合的不合格线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为l(ld);传送带以恒定速度v0向右运动,线框与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。线框在进入磁场前与传送带的速度相同,其右侧边平行于MN进入磁场,当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且在传送带上线框始终保持右侧边平行于磁场边界。对于闭合线框,求:(1)线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小;(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值;(3)从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对该闭合铜线框做的功。解析:(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势E=Blv0(2)线框以速度v0进入磁场,在进入磁场的过程中,受安培力而减速运动;进入磁场后,在摩擦力作用下加速运动,当其右侧边到达PQ时速度又恰好等于v0。因此,线框右侧边刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,设为amax;线框全部进入磁场的瞬间速度最小,设此时线框的速度为vmin。线框右侧边刚进入磁场时,根据牛顿第二定律有F-μmg=mamax(3)线框从右侧边进入磁场到运动至磁场边界PQ的过程中线框受摩擦力Ff=μmg由功的公式WFf1=Ffd解得WFf1=μmgd闭合线框出磁场与进入磁场的受力情况相同,则闭合线框完全从磁场出来的瞬间速度为v;在线框完全出磁场后到与传送带速度相同的过程中,设其位移为x解得x=d-l闭合线框从其右侧边刚出磁场到与传送带共速的过程中位移x=x+l=d在此过程中摩擦力做功WFf2=μmgd因此,闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对闭合铜线框做的功W=WFf1+WFf2=2μmgd。技巧点拨解决这类问题的基本方法:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。(2)画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率的表达式。(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。(4)感应电路中的功能关系分析:②功是能量转化的量度:“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;同理,安培力做功的过程是电能转化为其他形式能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能。拓展训练2如图所示,两条相同的L形金属导轨平行固定且相距d=1m。LM、OP在同一水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B1=1T;MN、PQ与水平面成37°角,有垂直于轨道平面向下的匀强磁场,磁感应强度B2=3T。金属棒ab质量为m1=0.2kg、电阻R1=1Ω,金属棒ef质量为m2=0.5kg、电阻为R2=2Ω,其他电阻不计。ab置于光滑水平导轨上,ef置于动摩擦因数μ=0.5的倾斜导轨上,两金属棒均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起,ab棒在水平恒力F1的作用下由静止开始向右运动,ef棒在沿斜面向上的力F2的作用下保持静止状态。当ab棒匀速运动时撤去力F2,金属棒ef恰好不向上滑动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,ab始终在水平导轨上运动,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)当金属棒ab匀速运动时,其速度为多大;(2)金属棒ab在运动过程中最大加速度的大小;(3)