專題05 功能關系在電學中的應用（講學案）-2022年高考物理二輪復習精品資料（原卷版）

1、PAGE7【2022考綱解讀】高考常對電學問題中的功能關系進行考查，特別是動能定理的應用此類題目的特點是過程復雜、綜合性強，主要考查學生綜合分析問題的能力預計2022年高考此類題目仍會出現(xiàn)【重點知識梳理】一、電場中的功能關系的應用1電場力的大小計算電場力做功與路徑無關其計算方法一般有如下四種1由公式WFlcos計算，此公式只適用于勻強電場，可變形為WEqlcos2由WqU計算，此公式適用于任何電場3由電勢能的變化計算：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滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大??；2滑塊在斜面上運動的總路程s和系統(tǒng)產生的熱量Q【變式探究】如圖6所示，一質量為m102g，帶電量q106C的小球，用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設電場足夠大，靜止時圖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，小球在運動過程電量保持不變，重力加速度g10m/s2計算結果保留2位有效數(shù)字1判斷小球帶何種電荷，并求電場強度E；2求小球經(jīng)過最低點時細線的拉力考點三、功能觀點在電磁感應問題中的應用1電磁感應過程中產生的感應電流在磁場中必定受到安培力的作用，因

3、此，要維持感應電流的存在，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化為電能2當感應電流通過用電器時，電能又轉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，就有多少電能轉化為其他形式的能3若回路中電流恒定，可以利用電路結構及WUIt或QI2Rt直接進行計算電能4若電流變化，則：1利用安培力做的功求解：電磁感應中產生的電能等于克服安培力所做的功；2利用能量守恒求解：若只有電能與機械能的轉化，則機械能的減少量等于產生的電能例3、如圖7所示，傾角30、寬為L1m的足夠長的U形光滑金

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

5、軌相距L1m一質量m2g、阻值r1的金屬棒，在作用于棒中點、沿斜面且平行于導軌的拉力F作用下，由靜止開始從ab處沿導軌向上加速運動，金屬棒運動的速度一位移圖象如圖乙所示，b點為位置坐標原點若金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)eqfr3,3，g10m/s2，則金屬棒從起點b沿導軌向上運動1m的過程中圖8A金屬棒做勻加速直線運動B金屬棒與導軌間因摩擦產生的熱量為10JC通過電阻R的感應電荷量為D電阻R產生的焦耳熱為考點四、應用動力學和功能觀點處理電學綜合問題例4、2022福建理綜22如圖9，絕緣粗糙的豎直平面MN左側同時存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，電場強度大小為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點由靜止開始沿MN下滑，到達C點時離開MN做曲線運動A、C兩點間距離為h，重力加速度為g圖91求小滑塊運動到C點時的速度大小vC；2求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf；3若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置，當小滑塊運動到D點時撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運動到水平地面上的，A的質量為2m，不計滑輪的質量和摩擦，重力加速度為g圖101電場強度E的大小為多少2現(xiàn)突然將電場的方向改變180，A開始運動起來，當C剛好要離開地面時此時B還沒有運動到滑輪處，A剛要滑上斜面的粗糙部分，請求出此時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，繩子斷了，電場恰好再次反向，請問A再經(jīng)多長時間停下來？【經(jīng)典考題精析】12022新課標全國24如圖5，一質量為m、電荷量為qq0的粒子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上的兩點已知該粒子在A點的速度大小為v0，方向與電場方向的夾角為60；它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30不計重力求A、B兩點間的電勢差圖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點發(fā)射，沿eqfblcrcavs4alco1r215m,blcrcavs4alco1r212qt范圍內選取，使粒子恰好從b板的T孔飛出，求粒子飛出時速度方向

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。小孔正上方d2處的d3d225，0處磁場的磁感應強度B0。一根質量m、電阻r的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直。棒在外力作用下從0處以初速度v02m/s沿導軌向右運動，運動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運動到2m過程中安培力做功的大??；4金屬棒從0運動到2m過程中外力的平均功率。（2022天津卷）12、（20分）超導體現(xiàn)象是20世紀人類重大發(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電纜并成功示范運行。（1）超導體在溫度特別低時電阻可以降到幾乎為零，這種性質可以通過實驗研究。將一個閉合超導金屬圓環(huán)水平放置在勻強磁場中，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)到超導態(tài)的轉變后突然撤去磁場，若此后環(huán)中的電流不隨時間變化，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)一年以上的時間t未檢測出電流變化。實際上儀器只能檢測出大于的電流變化，其中I，當電流的變化小于時，儀器檢測不出電流的變化，研究人員便認