專題05 功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用（講學(xué)案）-2022年高考物理二輪復(fù)習(xí)精品資料（原卷版）

1、PAGE7【2022考綱解讀】高考常對電學(xué)問題中的功能關(guān)系進(jìn)行考查，特別是動(dòng)能定理的應(yīng)用此類題目的特點(diǎn)是過程復(fù)雜、綜合性強(qiáng)，主要考查學(xué)生綜合分析問題的能力預(yù)計(jì)2022年高考此類題目仍會(huì)出現(xiàn)【重點(diǎn)知識梳理】一、電場中的功能關(guān)系的應(yīng)用1電場力的大小計(jì)算電場力做功與路徑無關(guān)其計(jì)算方法一般有如下四種1由公式WFlcos計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為WEqlcos2由WqU計(jì)算，此公式適用于任何電場3由電勢能的變化計(jì)算：WABE的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率返回已知斜面的高度h，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，滑塊帶電荷q104C，取重力加速度g10m/s2，si

2、n37，cos37求：圖41滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時(shí)的速度大小；2滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程s和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q【變式探究】如圖6所示，一質(zhì)量為m102g，帶電量q106C的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場中，假設(shè)電場足夠大，靜止時(shí)圖6懸線向左與豎直方向的夾角為60現(xiàn)突然將該電場方向變?yōu)樨Q直向上且大小不變，不考慮因電場的改變而帶來的其他影響，小球在運(yùn)動(dòng)過程電量保持不變，重力加速度g10m/s2計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字1判斷小球帶何種電荷，并求電場強(qiáng)度E；2求小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力考點(diǎn)三、功能觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)問題中的應(yīng)用1電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因

3、此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能2當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能安培力做功的過程，或通過電阻發(fā)熱的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能3若回路中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及WUIt或QI2Rt直接進(jìn)行計(jì)算電能4若電流變化，則：1利用安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；2利用能量守恒求解：若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能例3、如圖7所示，傾角30、寬為L1m的足夠長的U形光滑金

4、屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B1T、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的力F牽引一根質(zhì)量m、電阻R1的導(dǎo)體棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)；牽引力的功率恒定為/s2求：圖71從開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到穩(wěn)定速度過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱Q1；2若在導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌上滑達(dá)到穩(wěn)定速度前某時(shí)刻撤去牽引力，從撤去牽引力到棒的速度減為零的過程中通過導(dǎo)體棒的電荷量為q，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q2，則撤去牽引力時(shí)棒的速度v多大？【變式探究】多選如圖8甲所示，傾角為30、上側(cè)接有R1的定值電阻的粗糙導(dǎo)軌導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)、且ab與導(dǎo)軌上側(cè)相距足夠遠(yuǎn)，處于垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)

5、軌相距L1m一質(zhì)量m2g、阻值r1的金屬棒，在作用于棒中點(diǎn)、沿斜面且平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下，由靜止開始從ab處沿導(dǎo)軌向上加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度一位移圖象如圖乙所示，b點(diǎn)為位置坐標(biāo)原點(diǎn)若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)eqfr3,3，g10m/s2，則金屬棒從起點(diǎn)b沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)1m的過程中圖8A金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B金屬棒與導(dǎo)軌間因摩擦產(chǎn)生的熱量為10JC通過電阻R的感應(yīng)電荷量為D電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為考點(diǎn)四、應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)處理電學(xué)綜合問題例4、2022福建理綜22如圖9，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向水平向右，電場強(qiáng)度大小為E，磁場方向垂直紙面向

6、外，、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開MN做曲線運(yùn)動(dòng)A、C兩點(diǎn)間距離為h，重力加速度為g圖91求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC；2求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf；3若D點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的，A的質(zhì)量為2m，不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，重力加速度為g圖101電場強(qiáng)度E的大小為多少2現(xiàn)突然將電場的方向改變180，A開始運(yùn)動(dòng)起來，當(dāng)C剛好要離開地面時(shí)此時(shí)B還沒有運(yùn)動(dòng)到滑輪處，A剛要滑上斜面的粗糙部分，請求出此時(shí)B的速度大小3若2問中A剛要滑上

7、斜面的粗糙部分時(shí)，繩子斷了，電場恰好再次反向，請問A再經(jīng)多長時(shí)間停下來？【經(jīng)典考題精析】12022新課標(biāo)全國24如圖5，一質(zhì)量為m、電荷量為qq0的粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場方向的夾角為60；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場方向的夾角為30不計(jì)重力求A、B兩點(diǎn)間的電勢差圖52（2022四川卷）如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板、電荷量為qq0的靜止粒子被發(fā)射裝置圖中未畫出從O點(diǎn)發(fā)射，沿eqfblcrcavs4alco1r215m,blcrcavs4alco1r212qt范圍內(nèi)選取，使粒子恰好從b板的T孔飛出，求粒子飛出時(shí)速度方向

8、與b板板面的夾角的所有可能值可用反三角函數(shù)表示（2022新課標(biāo)卷），極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔小孔對電場的影響可忽略不計(jì)。小孔正上方d2處的d3d225，0處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0。一根質(zhì)量m、電阻r的金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從0處以初速度v02m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中電阻上消耗的功率不變。求：1同路中的電流；2金屬棒在2m處的速度；3金屬棒從0運(yùn)動(dòng)到2m過程中安培力做功的大??；4金屬棒從0運(yùn)動(dòng)到2m過程中外力的平均功率。（2022天津卷）12、（20分）超導(dǎo)體現(xiàn)象是20世紀(jì)人類重大發(fā)現(xiàn)之一，目前我國已研制出世界傳輸電流最大的高溫超導(dǎo)電纜并成功示范運(yùn)行。（1）超導(dǎo)體在溫度特別低時(shí)電阻可以降到幾乎為零，這種性質(zhì)可以通過實(shí)驗(yàn)研究。將一個(gè)閉合超導(dǎo)金屬圓環(huán)水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感線垂直于圓環(huán)平面向上，逐漸降低溫度使環(huán)發(fā)生由正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變后突然撤去磁場，若此后環(huán)中的電流不隨時(shí)間變化，則表明其電阻為零。請指出自上往下看環(huán)中電流方向，并說明理由。（2）為探究該圓環(huán)在超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率上限，研究人員測得撤去磁場后環(huán)中電流為I，并經(jīng)一年以上的時(shí)間t未檢測出電流變化。實(shí)際上儀器只能檢測出大于的電流變化，其中I，當(dāng)電流的變化小于時(shí)，儀器檢測不出電流的變化，研究人員便認(rèn)