通用版2017版高考物理大二輪復(fù)習(xí)與增分策略專題二力與物體直線運動第2講動力學(xué)觀點在電學(xué)中應(yīng)用課件

第2講動力學(xué)觀點在電學(xué)中的應(yīng)用專題二力與物體的直線運動知識回扣1.帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力的方向始終

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_________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的方向射入勻強電場中時，帶電粒子做

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：_____

運動、加速度逐漸

的減速直線運動、加速度逐漸

的加速直線運動.答案垂直于勻速直線勻變速直線勻速直線減小減小規(guī)律方法答案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

，然后看粒子所受的合力方向與

是否一致，其運動類型有電場內(nèi)的加速運動和在交變電場內(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)的多運動過程的情景出現(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

內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律.(2)借助運動圖象進行運動過程分析.受力分析速度方向變化周期高考題型1電場內(nèi)動力學(xué)問題分析高考題型3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析高考題型2磁場內(nèi)動力學(xué)問題分析內(nèi)容索引高考題型1電場內(nèi)動力學(xué)問題分析解題方略1.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，然后看粒子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場內(nèi)的往復(fù)運動.例1如圖1所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中時，小物塊恰好靜止.重力加速度為

g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右電場的電場強度大?。粓D1解析小物塊受重力，電場力和彈力三力平衡：Eq＝mgtan37°解析答案(2)若將電場強度改為豎直向下，大小不變，小物塊的加速度是多大；解析由牛頓第二定律可得：(Eq＋mg)sin37°＝ma解析答案(3)若將電場強度改為水平向左，大小變?yōu)樵瓉淼?倍，小物塊從高度H處由靜止釋放，求小物塊到達地面的時間為多少.解析答案解析預(yù)測1

(多選)在絕緣光滑的水平面上相距為6L的A、B兩處分別固定正電荷QA、QB.兩電荷的位置坐標如圖2甲所示.圖乙是AB連線之間的電勢φ與位置x之間的關(guān)系圖象，圖中x＝L點為圖線的最低點，若在x＝2L的C點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電量為＋q的帶電小球(可視為質(zhì)點)，下列有關(guān)說法正確的是(

)A.小球在x＝L處的速度最大B.小球一定可以到達x＝－2L點處C.小球?qū)⒁詘＝L點為中心做往復(fù)運動D.固定在A、B處的電荷的電量之比為QA∶QB＝4∶1√圖2√解析據(jù)φ－x圖象切線的斜率等于場強E，則知x＝L處場強為零，所以小球在C處受到的電場力向左，向左加速運動，到x＝L處加速度為0，從x＝L向左運動時，電場力向右，做減速運動，所以小球在x＝L處的速度最大，故A正確；由題圖乙可知，x＝－2L點的電勢大于x＝2L點的電勢，所以小球不可能到達x＝－2L點處，故B錯誤；由圖知圖象不關(guān)于x＝L對稱，所以x＝L點不是中心，故C錯誤；預(yù)測2如圖3甲所示為兩平行金屬板，板間電勢差變化如乙圖所示.一帶電小球位于兩板之間，已知小球在0～t時間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，在3t時刻小球恰好經(jīng)過靜止時的位置，整個過程帶電小球沒有與金屬板相碰.則乙圖中Ux的值為(

)A.3U0 B.4U0C.5U0 D.6U0圖3√返回解析返回3t時刻回到靜止位置則x2＝－x1解以上各式得Ux＝5U0.高考題型2磁場內(nèi)動力學(xué)問題分析解題方略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.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.此類問題也常出現(xiàn)臨界問題，如滑塊脫離木板的臨界條件是支持力為零.解析例2

(多選)如圖4甲所示，一帶電物塊無初速度地放在皮帶輪底端，傳送帶輪以恒定大小的速率沿順時針傳動，該裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，物塊由底端E運動至皮帶輪頂端F的過程中，其v－t圖象如圖乙所示，物塊全程運動的時間為4.5s，關(guān)于帶電物塊及運動過程的說法正確的是(

)A.該物塊帶負電B.傳送帶的傳動速度大小可能大于1m/sC.若已知傳送帶的長度，可求出該過程中

物塊與傳送帶發(fā)生的相對位移D.在2～4.5s內(nèi)，物塊與傳送帶仍可能有相對運動圖4√√解析由圖乙可知，物塊做加速度逐漸減小的加速運動.物塊的最大速度是1m/s.物塊開始時

μFN－mgsinθ＝ma ①物塊運動后，又受到洛倫茲力的作用，加速度逐漸減小，由①式可知，物塊的加速度逐漸減小，一定是FN逐漸減小，而開始時：FN＝mgcosθ，后來：FN′＝mgcosθ－F洛，即洛倫茲力的方向是向上的.物塊沿傳送帶向上運動，由左手定則可知，物塊帶正電.故A錯誤；物塊向上運動的過程中，洛倫茲力越來越大，則受到的支持力越來越小，結(jié)合①式可知，物塊的加速度也越來越小，當(dāng)加速度等于0時，物塊達到最大速度，此時：mgsinθ＝μ(mgcosθ－F洛) ②解析由②可知，只要傳送帶的速度大于等于1m/s，則物塊達到最大速度的條件與傳送帶的速度無關(guān)，所以傳送帶的速度有可能是1m/s，也有可能大于1m/s，物塊可能相對于傳送帶靜止，也有可能與傳送帶相對滑動.故B、D正確；由以上的分析可知，傳送帶的速度不能判斷，所以若已知傳送帶的長度，也不能求出該過程中物塊與傳送帶發(fā)生的相對位移.故C錯誤.解析預(yù)測3

(多選)如圖5所示，空間中存在垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場(圖中沒有畫出)，兩個質(zhì)量均為m的物塊P、Q疊放在一起，并置于固定在地面上傾角為θ且無限長的絕緣斜面體上.物塊P帶正電，電荷量為q；物塊Q是不帶電的絕緣體.P、Q間動摩擦因數(shù)為μ1，Q和斜面間動摩擦因數(shù)為μ2.現(xiàn)使P、Q一起由靜止開始沿斜面下滑，運動過程中P、Q始終保持相對靜止.則以下說法正確的是(

)A.根據(jù)題設(shè)條件可以求出物塊P任意時刻的加速度B.根據(jù)題設(shè)條件可以求出物塊P的最大動能C.兩個物塊P、Q間的摩擦力最小值為μ2mgcosθD.兩個物塊P、Q間的摩擦力最小值為μ1mgcosθ圖5√√解析由于物體的速度變化時洛倫茲力發(fā)生變化，所以除了開始時刻外，其他各時刻P、Q間彈力及摩擦力無法求出，故無法求出任意時刻的加速度；故A錯誤；根據(jù)受力分析可知，P、Q受重力、支持力、摩擦力以及洛倫茲力的作用，由左手定則可知，洛倫茲力垂直斜面向下；物體開始時向下加速運動，隨著速度變大，洛倫茲力增大，則壓力增大，摩擦力增大；當(dāng)摩擦力等于重力的分力時物體具有最大動能；此時有：mgsinθ＝μ2[(2m)gcosθ＋Bqv]；由公式可求得最大速度，即可求最大動能；故B正確；對整體分析可知，開始時整體的加速度a＝gsinθ－μ2gcosθ；此時P受摩擦力最??；再對Q分析可知，此時Q受到的摩擦力也為最小值；根據(jù)牛頓第二定律可得；摩擦力最小值為：μ2mgcosθ，故C正確，D錯誤.

圖6解析返回√返回根據(jù)牛頓第二定律可得，F(xiàn)1＋mg－F2＝ma高考題型3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析解題方略1.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般是阻力.2.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.圖7解析答案例3如圖7所示，平行且足夠長的兩條光滑金屬導(dǎo)軌，相距0.5m，與水平面夾角均為30°，金屬導(dǎo)軌的電阻不計.導(dǎo)軌之間的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度B＝0.4T.金屬棒ab和cd的質(zhì)量均為0.2kg，電阻均為0.1Ω，垂直導(dǎo)軌放置.某時刻棒ab在外力作用下，沿著導(dǎo)軌向上滑動，與此同時，棒cd由靜止釋放.在運動過程中，棒ab始終保持速度v0＝1.5m/s不變，兩金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；解析Eab＝BLv0＝0.4×0.5×1.5V＝0.3V答案0.3V(2)閉合回路中的最小電流和最大電流；解析答案棒cd受到安培力為F1＝BI1L＝0.4×1.5×0.5N＝0.3N棒cd受到的重力沿導(dǎo)軌向下的分力為G1＝mgsin30°＝1NF1<G1，棒cd沿導(dǎo)軌向下加速運動，即abcd閉合回路的感應(yīng)電動勢增大；電流也增大，所以最小電流為Imin＝I1＝1.5A當(dāng)棒cd的速度達到最大時，回路的電流最大，此時棒cd的加速度為0由mgsin30°＝BImaxL答案1.5A

5A(3)棒cd最終穩(wěn)定運動時的速度大小.解析答案得vcd＝3.5m/s.答案3.5m/s預(yù)測5

(多選)如圖8所示，光滑金屬導(dǎo)軌ab和cd構(gòu)成的平面與水平面成θ角，導(dǎo)軌間距Lac＝2Lbd＝2L，導(dǎo)軌電阻不計.兩金屬棒MN、PQ垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好.兩金屬棒質(zhì)量mPQ＝2mMN＝2m，電阻RPQ＝2RMN＝2R，整個裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，金屬棒MN在平行于導(dǎo)軌向上的拉力F作用下沿導(dǎo)軌以速度v向上勻速運動，PQ棒恰好以速度v向下勻速行動.則(

)A.MN中電流方向是由M到N圖8√C.在MN、PQ都勻速運動的過程中，F(xiàn)＝3mgsinθD.在MN、PQ都勻速運動的過程中，F(xiàn)＝2mgsinθ√√解析答案預(yù)測6如圖9甲所示，abcd為質(zhì)量M的導(dǎo)軌，放在光滑絕緣的水平面上，另有一根質(zhì)量為m的金屬棒PQ平行bc放在水平導(dǎo)軌上，PQ棒左邊靠著絕緣固定的豎直立柱e、f，導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁場以O(shè)O′為界，左側(cè)的磁場方向豎直向上，右側(cè)的磁場方向水平向右，磁感應(yīng)強度均為B.導(dǎo)軌bc段長l，其電阻為r，金屬棒電阻為R，其余電阻均可不計，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ.若在導(dǎo)軌上施加一個方向向左、大小恒為F的水平拉力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長，PQ棒始終與導(dǎo)軌接觸.試求：(1)導(dǎo)軌運動的最大加速度amax；圖9解析由牛頓第二定律得

F－BIl－μ(mg－BIl)＝M