第2講功能關(guān)系在電學中的應(yīng)用 考向一動力學觀點和能量觀點解決電磁場問題 1 小物塊到達圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力 答案 1 37 8N 方向豎直向下 2 小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù) 答案 0 3 拓展變式 在 典例1 的情景中 若木板未被固定 且撤掉電場 仍將滑塊在A點以v0 2m s的初速度水平拋出 試通過計算說明小物塊能否從長木板左端滑出 若能 則求出小物塊和木板的最終速度 若不能 則求出小物塊與木板剛保持相對靜止時 木板右端與D點的距離 答案 見解析 規(guī)律總結(jié)1 功能關(guān)系在力學和電學中應(yīng)用時的 三同一異 2 帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題是典型的力電綜合問題 一般要從受力 運動 功能的角度來分析 此類問題所涉及的力有重力 電場力 磁場力 彈力 摩擦力等 涉及的運動形式有勻速直線運動 變速直線運動 曲線運動等 預(yù)測練1 2018 江西師范大學附中高三測試 多選 如圖所示 絕緣的輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上 上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球 小球與彈簧不拴接 整個系統(tǒng)處在方向豎直向上的勻強電場中 開始時 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)施加一外力F 將小球向下壓至某一位置 然后撤去外力 使小球從靜止開始向上運動 設(shè)小球從靜止開始向上運動到離開彈簧的過程中 電場力對小球所做的功為W1 小球克服重力所做的功為W2 小球離開彈簧時的速度為v 不計空氣阻力 則在上述過程中 BC AD C 考向二動力學觀點和能量觀點解決電磁感應(yīng)問題 典例2 2018 衡水校級模擬 如圖所示 MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌 間距為L 導軌彎曲部分光滑 水平部分粗糙 右端接一個阻值為R的電阻 水平部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d 方向豎直向上 磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場 質(zhì)量為m 電阻不計的金屬棒從高度為h處靜止釋放 到達磁場右邊界處恰好停止 已知金屬棒與平直部分導軌間的動摩擦因數(shù)為 金屬棒與導軌間接觸良好 重力加速度為g 則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中 A 審題突破 規(guī)律總結(jié)1 功能關(guān)系在電磁感應(yīng)中應(yīng)用時的 三同三異 1 三同 運動過程分析 受力分析 功能轉(zhuǎn)化分析 2 三異 受力分析 在電磁感應(yīng)中比力學中多了一個安培力 功能轉(zhuǎn)化分析 在電磁感應(yīng)問題中 對主動切割磁感線的導體 安培力一般做負功 若有其他被動切割磁感線的導體 安培力做正功 焦耳熱的計算一般由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律計算 涉及知識比力學中多了右手定則 左手定則 閉合電路的歐姆定律等 2 電磁感應(yīng)中焦耳熱的求法 預(yù)測練4 2018 河南模擬 多選 如圖所示 質(zhì)量為3m的重物與一質(zhì)量為m的線框用一根絕緣細線連接起來 掛在兩個高度相同的定滑輪上 已知線框電阻為R 橫邊邊長為L 水平方向勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B 磁場上下邊界的距離 線框豎直邊長均為h 初始時刻 磁場的下邊緣和線框上邊緣的高度差為2h 將重物從靜止開始釋放 線框穿出磁場前 若線框已經(jīng)做勻速直線運動 滑輪質(zhì)量 摩擦阻力均不計 則下列說法中正確的是 CD 預(yù)測練5 2018 福建廈門雙十中學高三熱身 如圖 甲 所示 空間存在B 0 5T 方向豎直向下的勻強磁場 MN PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導軌 間距L 0 2m 在導軌一端連接著阻值為R 0 4 的定值電阻 ab是跨接在導軌上質(zhì)量為m 0 1kg的導體棒 從零時刻開始 通過一小型電動機對ab棒施加一個牽引力 方向水平向左 使其從靜止開始沿導軌做加速運動 此過程中棒始終保持與導軌垂直且接觸良好 圖 乙 是拉力F與導體棒ab速率倒數(shù)關(guān)系圖像 F2未知 已知導體棒ab與導軌的動摩擦因數(shù) 0 2 除R外其余部分電阻均不計 不計定滑輪的質(zhì)量和摩擦 g 10m s2 答案 4 5W 1 求電動機的額定功率 2 若導體棒ab在16s內(nèi)運動了90m并恰好達到最大速度 求在0 16s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 答案 49J 備考跨越構(gòu)網(wǎng)絡(luò)練培優(yōu) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 培優(yōu)精練 BC 培優(yōu)練2 2018 日照模擬 多選 如圖所示 一足夠長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 處于方向垂直軌道平面向上的勻強磁場中 質(zhì)量為m 電阻為r的金屬桿ab 從高為h處由靜止釋放 下滑一段時間后 金屬桿開始以速度v勻速運動直到軌道的底端 金屬桿始終保持與導軌垂直且接觸良好 軌道電阻及空氣阻力均可忽略不計 重力加速度為g 則 BC 培優(yōu)練3 2018 云南永善一中高三檢測 如圖所示 在一個大小為E 103V m 方向水平向左的勻強電場中 有一個小物塊 質(zhì)量為80g 帶正電荷q 2 10 4C 與水平軌道之間的動摩擦因數(shù) 0 2 在水平軌道的末端N處 連接一個光滑的半圓形軌道 半徑為R 40cm 取g 10m s2 求 答案 見解析 1 若小物塊恰好運動到軌道的最高點 那么小物塊應(yīng)該從水平軌道的哪個位置釋放 2 如果在第 1 問的位置釋放小物塊 當它運動到P點 軌道中點 時對軌道的壓力等于多少 答案 見解析