專題二第2課時(高三物理專題復(fù)習(xí))

1、第2課時動力學(xué)觀點在電學(xué)中的應(yīng)用1 帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力的方向始終垂直于粒子的速度方向2 帶電粒子在電場力、重力和洛倫茲力共同作用下的直線運動只能是勻速直線運動3 帶電粒子(不計重力)在勻強電場中由靜止開始被加速或帶電粒子沿著平行于電場方向射入電場中時，帶電粒子做勻變速直線運動4 電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒在安培力和其他恒力作用下的三種運動類型：勻速直線運動、加速度逐漸減小的減速直線運動、加速度逐漸減小的加速直線運動1 帶電粒子在電場中做直線運動的問題：在電場中處理力學(xué)問題時，其分析方法與力學(xué)相同首先進行受力分析，然后看物體所受的合力與速度方向是否一致，其運動類型有電場內(nèi)的加速運動和在交變電

2、場內(nèi)的往復(fù)運動2 帶電粒子在交變電場中的直線運動，一般多以加速、減速交替出現(xiàn)的多運動過程的情境出現(xiàn)解決的方法：(1)根據(jù)運動學(xué)或動力學(xué)分析其中一個變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律(2)借助運動圖像進行運動過程分析.題型1電場內(nèi)動力學(xué)問題分析例1質(zhì)量為m的帶電小球由空中某點A無初速度地自由下落，在t秒末加上豎直方向且范圍足夠大的勻強電場，再經(jīng)過t秒小球又回到A點整個過程中不計空氣阻力且小球從未落地，則()A勻強電場方向豎直向上B小球受到的電場力大小是4mgC從加電場開始到小球運動到最低點歷時秒D從A點到最低點的過程中，小球重力勢能變化了mg2t2解析小球所受電場力方向是向上的，但不知道小球帶電的電

3、性，所以不能判斷電場的方向，故A錯誤；加電場時小球的位移為hgt2，速度vgt，設(shè)受到的電場力為F，則加上電場后的加速度大小a，從加電場到回到A的過程中hvtat2，以上幾式聯(lián)立可得F4mg，a3g，故B正確由vgt知，從加電場開始小球減速到0的時間t1，故C錯誤從加電場開始到小球運動到最低點過程中的位移大小為h2·t1gt2，所以由A點到最低點的過程中，小球重力勢能變化了mg(gt2gt2)mg2t2，故D正確答案BD以題說法帶電體在電場內(nèi)運動問題的分析關(guān)鍵在于受力分析，特別是電場力方向的確定，在電場力方向已確定的情況下，其動力學(xué)的分析和力學(xué)問題中的分析是一樣的光滑水平面上放置兩個

4、等量同種點電荷，其連線中垂線上有A、B、C三點，如圖1甲所示，一個質(zhì)量m1 kg的小物塊自C點由靜止釋放，小物塊帶電荷量q2 C，其運動的vt圖線如圖乙所示，其中B點為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線)，則以下分析正確的是()圖1AB點為中垂線上電場強度最大的點，場強E1 V/mB由C點到A點物塊的電勢能先減小后變大C由C點到A點，電勢逐漸降低DB、A兩點間的電勢差為UBA8.25 V答案ACD解析根據(jù)題給的小物塊運動的vt圖線和題述B點為整條圖線切線斜率最大的位置可知，B點小物塊運動的加速度最大，B點的電場強度最大由小物塊運動的vt圖線可知，小物塊經(jīng)過B點的加速度a2 m/s2，

5、由牛頓第二定律有qEma，解得E1 V/m，選項A正確小物塊由C點到A點，電場力一直做正功，電勢能減小，電勢逐漸降低，選項B錯誤，C正確小物塊從B到A，由動能定理有qUABmvmv，解得B、A兩點間的電勢差為UBA8.25 V，選項D正確題型2磁場內(nèi)動力學(xué)問題分析例2如圖2所示，空間有一垂直紙面的磁感應(yīng)強度為0.5 T的勻強磁場，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速度放上一質(zhì)量為0.1 kg、電荷量q0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力t0時對木板施加方向水平向左、大小為0.6 N的恒力，g取

6、10 m/s2.則()圖2A木板和滑塊一直做加速度為2 m/s2的勻加速運動B滑塊開始做加速度減小的變加速運動，最后做速度為10 m/s的勻速運動C木板先做加速度為2 m/s2的勻加速運動，再做加速度增大的運動，最后做加速度為3 m/s2的勻加速運動Dt5 s時滑塊和木板脫離審題突破滑塊與木板一直保持相對靜止嗎？最終各自是什么運動狀態(tài)？解析t0時對木板施加方向水平向左、大小為0.6 N的恒力，帶電滑塊速度增大，所受向上的洛倫茲力增大，滑塊先做加速度為2 m/s2的勻加速運動后做加速度減小的加速運動，木板先做加速度為2 m/s2的勻加速運動，再做加速度增大的運動，最后滑塊離開，木板做加速度為3

7、m/s2的勻加速運動，選項C正確，A、B錯誤；當(dāng)滑塊受到的重力和洛倫茲力相等時，滑塊與木板脫離，這以后滑塊做勻速直線運動，速度為v10 m/s，木板以3 m/s2的加速度做勻加速直線運動若滑塊保持以2 m/s2的加速度加速，則速度達到10 m/s所需要的時間t5 s，實際上滑塊的加速度不能保持2 m/s2，而是要逐漸減小，故滑塊要在5 s后才能達到10 m/s的速度，選項D錯誤. 答案C以題說法1.對于磁場內(nèi)的動力學(xué)問題，要特別注意洛倫茲力的特性，因F洛qvB，則速度v的變化影響受力，受力的變化又反過來影響運動2此類問題也常出現(xiàn)臨界問題，如本題中有兩個臨界：滑塊與木板相對運動的臨界和滑塊與木板

8、間彈力為零的臨界如圖3所示，帶電平行板中勻強電場方向豎直向下，勻強磁場方向垂直紙面向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點自由滑下，經(jīng)過軌道末端點P進入板間恰好沿水平方向做直線運動現(xiàn)使球從軌道上較低的b點(圖中未畫出)開始滑下，經(jīng)P點進入板間，在之后運動的一小段時間內(nèi)()圖3A小球一定向下偏B小球的機械能可能不變C小球一定向上偏D小球動能可能減小答案D解析球從軌道上較低的b點開始滑下，經(jīng)P點進入板間時，若帶電小球帶正電，所受洛倫茲力方向向上，速度減小，洛倫茲力減小，帶電小球向下偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，小球的電勢能減小，機械能增大；若帶電小球帶負電，所受洛倫茲力方向向下，速度減小，洛倫茲力減小，帶電小

9、球向上偏轉(zhuǎn)，電場力做負功，小球的電勢能增大，機械能減小，動能減小，所以選項D正確題型3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析例3如圖4甲所示，一對足夠長的平行粗糙導(dǎo)軌固定在水平面上，兩導(dǎo)軌間距l(xiāng)1 m，左端用R3 的電阻連接，導(dǎo)軌的電阻忽略不計一根質(zhì)量m0.5 kg、電阻r1 的導(dǎo)體桿靜止置于兩導(dǎo)軌上，并與兩導(dǎo)軌垂直整個裝置處于磁感應(yīng)強度B2 T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上現(xiàn)用水平向右的拉力F拉導(dǎo)體桿，拉力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示，導(dǎo)體桿恰好做勻加速直線運動在02 s內(nèi)拉力F所做的功為W J，重力加速度g10 m/s2.求：圖4(1)導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)；(2)在02 s內(nèi)通過電阻R的

10、電量q；(3)在02 s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.解析(1)設(shè)導(dǎo)體桿的加速度為a，則t時刻導(dǎo)體桿的速度vat產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBlv電路中的感應(yīng)電流為I導(dǎo)體桿所受的安培力為F安BIl由牛頓第二定律可知：Fmgma即Fmamg代入數(shù)據(jù)得：Fa5at (N)由圖像可知：F32t (N)由于物體做勻加速直線運動，加速度a為常數(shù)，聯(lián)立兩式可得：a2 m/s2，0.4(2)在F作用的時間內(nèi)，導(dǎo)體桿的位移為xat24 m在時間t內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢平均電流為通過電阻R的電荷量qt代入數(shù)據(jù)得q2 C(3)t2 s時刻，導(dǎo)體桿的速度vat4 m/s在力F的作用過程中，設(shè)電路中產(chǎn)生的總熱量為Q.由動能定理可知WF

11、mgxQmv2代入數(shù)據(jù)可得Q J由串聯(lián)電路的知識可知QQ8 J答案(1)0.4(2)2 C(3)8 J以題說法對于導(dǎo)體棒在磁場中動力學(xué)問題的分析要特別注意棒中的感應(yīng)電流受到的安培力一定是阻力一般導(dǎo)體棒在安培力和其他恒力作用下做的變速運動是加速度逐漸減小的變速運動，但在一定的條件下，也可以做勻變速直線運動本題中讓外力均勻變化，就可以使導(dǎo)體棒做勻變速直線運動如圖5所示，傾角為37°的光滑絕緣的斜面上放著M1 kg的U型導(dǎo)軌abcd，abcd.另有一質(zhì)量m1 kg的金屬棒EF平行bc放在導(dǎo)軌上，EF下側(cè)有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑以O(shè)O為界，下部有一垂直于斜面向下的

12、勻強磁場，上部有平行于斜面向下的勻強磁場兩磁場的磁感應(yīng)強度均為B1 T，導(dǎo)軌bc段長L1 m金屬棒EF的電阻R1.2 ，其余電阻不計金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.4，開始時導(dǎo)軌bc邊用細線系在立柱S上，導(dǎo)軌和斜面足夠長，sin 37°0.6，g10 m/s2.當(dāng)剪斷細線后，試求：圖5(1)細線剪斷瞬間，導(dǎo)軌abcd運動的加速度；(2)導(dǎo)軌abcd運動的最大速度；(3)若導(dǎo)軌從開始運動到最大速度的過程中，流過金屬棒EF的電量q5 C，則在此過程中，系統(tǒng)損失的機械能是多少？答案(1)2.8 m/s2(2)5.6 m/s(3)20.32 J解析(1)細線剪斷瞬間，對導(dǎo)軌應(yīng)用牛頓第二定律：M

13、gsin 37°fMa其中fNmgcos 37°解得：agsin 37°gcos 37°10×0.6 m/s20.4××10×0.8 m/s22.8 m/s2(2)下滑過程對導(dǎo)軌應(yīng)用牛頓第二定律：Mgsin 37°fF安Ma把f(mgcos 37°F安)及F安代入得：agsin 37°gcos 37°(1)令上式a0，得導(dǎo)軌的最大速度為：vm5.6 m/s(3)設(shè)導(dǎo)軌下滑距離d時達到最大速度，則有：qIt解得：d6 m對系統(tǒng)由能量守恒定律得：Mgdsin 37°Mv

14、E損代入數(shù)據(jù)解得：E損20.32 J3 應(yīng)用動力學(xué)方法處理電學(xué)綜合問題審題示例(2013·四川·10)(17分)在如圖6所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角37°的光滑斜面上的M點和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應(yīng)平面平行勁度系數(shù)k5 N/m的輕彈簧一端固定在O點，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面水平面處于場強E5×104 N/C、方向水平向右的勻強電場中已知A、B的質(zhì)量分別為mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所帶電荷量q4×106C.設(shè)兩物體均視

15、為質(zhì)點，不計滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，B電荷量不變?nèi)10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8.圖6(1)求B所受靜摩擦力的大??；(2)現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2開始做勻加速直線運動A從M到N的過程中，B的電勢能增加了Ep0.06 J已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)0.4.求A到達N點時拉力F的瞬時功率審題模板答題模板(1)F作用之前，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)設(shè)B所受靜摩擦力大小為f0，A、B間繩中張力為T0，有對A：T0mAgsin (2分)對B：T0qEf0(2分)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得

16、：f00.4 N(1分)(2)物體A從M點到N點的過程中，A、B兩物體的位移均為s，A、B間繩子張力為T，有qEsEp(2分)TmBgqEmBa(2分)設(shè)A在N點時速度為v，受彈簧拉力為F彈，彈簧的伸長量為x，有v22as(1分)F彈k·x(1分)FmAgsin F彈sin TmAa(2分)由幾何關(guān)系知x(2分)設(shè)拉力F在N點的瞬時功率為P，有PFv(1分)聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得P0.528 W(1分)答案(1)0.4 N(2)0.528 W點睛之筆若題目中出現(xiàn)兩個以及兩個以上物體用繩、桿之類物體連接時，要特別注意找出各物體的位移大小、加速度大小、速度大小的關(guān)系，這些關(guān)系往往就是解決問

17、題的突破口如圖7，光滑斜面的傾角30°，一個矩形導(dǎo)體線框abcd放在斜面內(nèi)，ab邊水平，長度l11 m，bc邊的長度l20.6 m，線框的質(zhì)量m1 kg，總電阻R0.1 ，線框通過細線與質(zhì)量為M2 kg的重物相連，細線繞過定滑輪，不計定滑輪對細線的摩擦，斜面上水平線ef的右側(cè)有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B0.5 T，如果線框從靜止開始運動，進入磁場最初一段時間是勻速的，ef線和斜面最高處gh(gh是水平的)的距離s11.4 m，取g10 m/s2，求：圖7(1)線框進入磁場時勻速運動的速度v；(2)ab邊運動到gh線時的速度大小答案(1)6 m/s(2)12 m/s解析(1)

18、因為線框進入磁場的最初一段時間做勻速運動，所以重物受力平衡，有MgT線框abcd受力平衡Tmgsin F安ab邊進入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢EBl1v，形成的感應(yīng)電流I受到的安培力F安BIl1聯(lián)立上述各式得Mgmgsin 代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s(2)線框abcd全部進入磁場后無感應(yīng)電流，對線框和重物組成的系統(tǒng)，有Mgmgsin (mM)a所以a5 m/s2設(shè)線框到達gh處的速度為v，有v2v22a(sl2)解得v12 m/s(限時：45分鐘)1 如圖1甲所示，兩個平行金屬板a、b豎直放置，兩板加如圖乙所示的電壓t0時刻在兩板的正中央O點由靜止開始釋放一個電子，電子僅在電場力作用下運動，假

19、設(shè)始終未與兩板相碰則電子速度方向向左且大小逐漸減小的時間是 ()圖1A0<t<t0 Bt0<t<2t0C2t0<t<3t0 D3t0<t<4t0答案B解析0<t<t0時間內(nèi)Ua>Ub，電子向左做勻加速運動，A錯誤；t0<t<2t0時間內(nèi)Ua<Ub，電子向左做勻減速運動，B正確；根據(jù)運動的對稱性可知2t0末速度減為零，2t0<t<3t0時間內(nèi)電子向右做勻加速運動，C錯誤；3t0<t<4t0時間內(nèi)電子向右做勻減速運動，D錯誤2 如圖2所示，在光滑絕緣斜面上放置一矩形鋁框abcd，鋁框的質(zhì)量為

20、m、電阻為R，斜面上ef線與gh線間有垂直斜面向上的勻強磁場，efghpqab，eh>bc.如果鋁框從磁場上方的某一位置由靜止開始運動，則從開始運動到ab邊到達gh線之前的速度(v)時間(t)圖像可能正確的有()圖2答案AD解析線框在進入磁場之前做勻加速直線運動，進入磁場時可能加速、勻速、減速，完全進入后做勻加速直線運動，出磁場時也可能加速、勻速或減速進入磁場時如果勻速，則出磁場時線框的速度更大，線框受到的安培力變大，線框?qū)⒆鰷p速運動，但速度最小減到與進入磁場時相等，就再做勻速運動，故A、D正確，B、C錯誤3 如圖3所示，空間同時存在水平向右的勻強電場和方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的

21、勻強磁場質(zhì)量為m、電荷量為q的液滴，以某一速度沿與水平方向成角斜向上進入正交的勻強電場和勻強磁場疊加區(qū)域，在時間t內(nèi)液滴從M點勻速運動到N點重力加速度為g.圖3(1)判定液滴帶的是正電還是負電，并畫出液滴受力示意圖；(2)求勻強電場的場強E的大??；(3)求液滴從M點運動到N點的過程中電勢能的變化量答案(1)正電受力示意圖見解析圖(2)(3)解析(1)液滴帶正電液滴受力示意圖如圖所示(2)由圖可知F電Eqmgtan E(3)設(shè)液滴運動的速度為v，由圖可知mgqvBcos v設(shè)MN之間的距離為d，則dvt液滴從M點運動到N點，電場力做正功，電勢能減少，設(shè)電勢能減少量為Ep，EpEqdcos 故Ep

22、4 如圖4甲所示，不計電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L1 m，上端接有電阻R3 ，虛線OO下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場現(xiàn)將質(zhì)量m0.25 kg、電阻r1 的金屬桿ab，從OO上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸且水平，桿下落過程中的vt圖像如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2.求：圖4(1)金屬桿ab剛進入磁場時的速度大??；(2)磁感應(yīng)強度B的大?。?3)桿在磁場中下落0.2 s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量答案(1)10 m/s(2)1 T(3)3.75 J解析(1)由題圖乙知，桿自由下落1 s進入磁場以v10 m/s做勻速運動(2)產(chǎn)生的電動勢EBLv產(chǎn)生的感應(yīng)電流I桿所受安培力F安BIL由平衡條件得mgF安代入數(shù)據(jù)得B1 T(3)電阻R產(chǎn)生的熱量QI2Rt3.75 J5 如圖5所示，小車質(zhì)量M8 kg，帶電荷量q3×102 C，置于光滑水平面上，水平面上方有方向水平向右的勻強電場，場強大小E2×102 N/C.當(dāng)小車向右的速度v3 m/s時，將一個不帶電、可視為質(zhì)點的絕緣物