高考功能關系在電磁場中的綜合應用關系有答案

1、課題功能關系在電磁場中的綜合應用1靜電力做功與無關.若電場為勻強電場，則WFlcos Eqlcos ；若是非勻強電場，則一般利用W來求，靜電力做功等于的變化，即WABEp2安培力可以做正功、負功，還可以不做功3電流做功的實質(zhì)是電場做功即WUIt.4導體棒在磁場中切割磁感線時，棒中感應電流受到的安培力對導體棒做功，使機械能轉化為能1功能關系在電學中應用的題目，一般過程復雜且涉及多種性質(zhì)不同的力，因此,通過審題,抓住和運動過程的分析是關鍵，然后根據(jù)不同的運動過程各力做功的特點來選擇規(guī)律求解2力學中的動能定理和能量守恒定律在處理電學中能量問題仍然是首選的方法題型1用功能關系解決帶電粒子在電場中運動問

2、題例1 如圖所示，在光滑絕緣水平面兩端有兩塊平行帶電金屬板A、B,其間存在著場強E200 N/C的勻強電場，靠近正極板A處有一薄擋板S.一個帶負電小球，質(zhì)量為m1102 kg、電荷量q2103 C，開始時靜止在P點，它與擋板S的距離為l20 cm，與B板距離為L45 cm.靜止釋放后小球在電場力的作用下向左運動，與擋板S相碰后電量減少到碰前的k倍，k，碰后小球的速度大小不變(1)設勻強電場中擋板S所在位置的電勢為零，則電場中P點的電勢P為多少？小球自靜止開始從P點運動到擋板S時，電勢能是增加還是減少？改變的電勢能為多少？(2)小球第一次與擋板S碰撞時的速度多大？第一次碰撞后小球能運動到離B板多

3、遠的地方？(3)小球從P點出發(fā)第一次回到最右端的過程中電場力對小球做了多少功？1.電勢能的變化應通過電場力做功來求解2電場力做功與路徑無關因此在本題第(3)問的求解中只要我們注意到水平方向只有電場力做功，且全程的初末速度為零，全程列式W000，非常簡單3動能定理仍是解決靜電力做功問題的有效方法預測演練1如圖所示，空間存在著電場強度E2.5102 N/C,方向豎直向上的勻強電場,在電場內(nèi)一長為L0.5 m的絕緣細線一端固定于O點,另一端拴著質(zhì)量m0.5 kg，電荷量q4102 C的小球現(xiàn)將細線拉至水平位置，將小球由靜止釋放，當小球運動到最高點時細線受到的拉力恰好達到它能承受的最大值而斷開，取g1

4、0 m/s2.求：(1)小球的電性；(2)細線能承受的最大拉力值；(3)當小球繼續(xù)運動到與O點水平方向的距離為L時，小球速度多大？題型2應用功能關系解決電磁感應問題例2如圖1所示，兩根與水平面成30角的足夠長光滑金屬導軌平行放置，導軌間距為L1m，導軌兩端各接一個電阻，其阻值R1=R2=1，導軌的電阻忽略不計。整個裝置處于勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面斜向上，磁感應強度B1T?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m0.2kg、電阻為1W的金屬棒用絕緣細繩通過光滑滑輪與質(zhì)量為M0.5kg的物體相連，細繩與導軌平面平行。將金屬棒與M由靜止釋放，棒沿導軌運動了6m后開始做勻速運動。運動過程中，棒與導軌始終保持垂直且接觸

5、良好，圖示中細繩與R2不接觸。（g=10m/s2）求：（1）金屬棒勻速運動時的速度；（2）棒從釋放到開始勻速運動的過程中，電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）棒從釋放到開始勻速運動的過程中，經(jīng)歷的時間；（4）若保持磁感應強度為某個值B0不變，取質(zhì)量M不同的物塊拉動金屬棒，測出金屬棒相應的做勻速運動的速度值v，得到vM圖像如圖2所示，請根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計算出此時的B0。預測演練2 如圖所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒MN水平放置在兩根豎直的光滑平行金屬導軌上，并始終與導軌保持良好接觸，導軌間距為L,導軌下端接一阻值為R的電阻,其余電阻不計在空間內(nèi)有垂直于導軌平面的磁場，磁感應強度大小只隨豎直方向y變化，變化規(guī)

6、律Bky，k為大于零的常數(shù)質(zhì)量為M4m的物體靜止在傾角30的光滑斜面上，并通過輕質(zhì)光滑定滑輪和絕緣細繩與金屬棒相連接當金屬棒沿y軸方向從y0位置由靜止開始向上運動h時，加速度恰好為0.不計空氣阻力，斜面和磁場區(qū)域足夠大，重力加速度為g.求：(1)金屬棒上升h時的速度；(2)金屬棒上升h的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量1如圖所示， A、B、O、C為在同一豎直平面內(nèi)的四點，其中A、B、O沿同一豎直線，B、C同在以O為圓心的圓周(用虛線表示)上，沿AC方向固定有一光滑絕緣細桿L，在O點固定放置一帶負電的小球現(xiàn)有兩個質(zhì)量和電荷量都相同的帶正電小球a、b均可視為點電荷，先將a放在細桿上，讓其從A點由靜止開始

7、沿桿下滑，后使b從A點由靜止開始沿豎直方向下落，則下列說法中正確的是 ()A從A點到C點，小球a做勻加速運動B小球a在C點的動能等于小球b在B點的動能C從A點到C點，小球a的機械能先增加后減少，但機械能與電勢能之和不變D小球a從A點到C點電場力做的功大于小球b從A點到B點電場力做的功2一帶電小球從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功3 J，電場力做功1 J，克服空氣阻力做功0.5 J，則下列判斷正確的是 ()A在a點的動能比b點小3.5 JB在a點的重力勢能比在b點小3 JC在a點的電勢能比在b點小1 JD在a點的機械能比在b點小0.5 J3如圖所示，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧直立于

8、地面上,上面放一個質(zhì)量為m的帶正電小球,小球與彈簧不連接現(xiàn)將小球向下壓到某位置后由靜止釋放，若小球從靜止開始運動到離開彈簧的過程中，重力和電場力對小球做功的大小分別為W1和W2，小球離開彈簧時速度為v，不計空氣阻力，則上述過程中()A電勢能增加W2B彈簧彈性勢能最大值為W1mv2C彈簧彈性勢能減少量為W1W2D機械能增加W24如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其左端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上,磁感應強度大小為B的勻強磁場中一質(zhì)量為m的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為.桿在水平向右、垂直于桿的恒力F作用下從

9、靜止開始沿導軌運動距離L時，速度恰好達到最大設桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計重力加速度為g，則在此過程中()A拉力F的最大功率為B通過電阻R的電荷量為C力F與摩擦力所做的總功等于桿動能的變化D力F與安培力所做的總功大于桿機械能的變化5如圖所示，兩塊平行金屬板MN、PQ豎直放置,兩板間的電勢差U1.6103 V,現(xiàn)將一質(zhì)量m3.0102 kg、電荷量q4.0105 C的帶電小球從兩板左上方的A點以初速度v04.0 m/s水平拋出，已知A點距兩板上端的高度h0.45 m，之后小球恰好從MN板上端內(nèi)側M點進入兩板間勻強電場，然后沿直線運動到PQ板上的C點，不計空氣阻力，取g10 m/s2，求：(

10、1)帶電小球到達M點時的速度大?。?2)C點到PQ板上端的距離L；(3)小球到達C點時的動能Ek.6如圖所示,MN、PQ為間距L0.5 m足夠長的平行導軌，NQMN.導軌平面與水平面間的夾角37，NQ間連接有一個R4 的電阻有一勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為B01 T將一根質(zhì)量為m0.05 kg、電阻r1 的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上，且與導軌接觸良好，兩根導軌的電阻均不計.現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)0.5，當金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達到穩(wěn)定速度，cd距離NQ為s1.5 m試解答以下問題：(g10 m/s2，sin 37

11、0.6， cos 370.8)(1)金屬棒滑行至cd處時ab棒的電流方向及ab兩端電壓；(3)金屬棒從開始下滑至cd處過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱(2)金屬棒達到的穩(wěn)定速度是多大？多選題1一個位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合導體框，其上下兩條邊水平，從靜止開始下落一定高度后，垂直穿越一個磁感線沿水平方向且與線圈平面垂直的有界勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域上下邊界也水平。下圖是自導體框開始下落到完全穿越磁場區(qū)域的過程中，導體框中的感應電流隨時間變化的圖像，其中肯定與實際不相符的是（忽略空氣阻力的影響，線圈始終在豎直平面內(nèi)平動） 2如下圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬光滑導軌位于同一水平面上，導軌上橫放著兩根相同的導

12、體棒、與導軌構成矩形回路。導體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧，兩棒的中間用細線綁住，電阻均為R，回路上其余部分的電阻不計。在導軌平面內(nèi)兩軌道間有一豎直向下的勻強磁場，開始時，導體棒處于靜止狀態(tài)，剪斷細線后，導體棒在運動過程中 A兩根導體棒所受安培力的方向總是相反的B兩根導體棒所受安培力的方向總是不變的 C兩根導體棒和彈簧構成的系統(tǒng)機械能不守恒D兩根導體棒和彈簧以及磁場構成的系統(tǒng)能量守恒，導體棒將不停地來回振動BR1R2vbacdMN3如圖所示，相距為L的平行金屬導軌ab、cd與水平面成角放置，導軌與阻值均為R的兩定值電阻R1、R2相連，磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過導軌平面。有一質(zhì)

13、量為m、阻值也為R的導體棒MN，以速度v沿導軌勻速下滑，它與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，忽略感應電流之間的相互作用，則（ ）（A）導體棒下滑的速度大小為（B）電阻R1消耗的熱功率為（C）導體棒兩端電壓為（D）t時間內(nèi)通過導體棒的電荷量為4如圖甲所示，一邊長為l的正方形金屬線框位于光滑水平面上，線框的右邊緊貼著豎直向下的有界勻強磁場區(qū)域的邊界，磁場磁感應強度為B從t0時刻開始，線框在一水平向右的拉力F作用下從靜止開始做勻加速直線運動，在t0時刻穿出磁場圖乙為拉力F隨時間變化的圖象，圖象中的F0、t0均為已知量則tt0時刻線框中電流I_；tt0時刻線框的發(fā)熱功率P熱_ vabcd5、.如圖所示，正方形

14、線框垂直于磁場方向放在勻強磁場中，其磁通量為=0.05Wb，線框電阻為R=0.01，當它以速度v從磁場中移出時，外力做功1J，則通過線框的電量為 C，如果把ab的長度增大為原來的3倍而保持線框abcd的面積不變，同時使線框以2v的速度移出磁場，則外力做功大小為W=J。6如圖甲所示，空間存在豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場，ab、cd是相互平行的間距為l的長直導軌，它們處于同一水平面內(nèi)，左端由金屬絲bc相連，MN是跨接在導軌上質(zhì)量為m的導體棒，已知MN與bc的總電阻為R，ab、cd的電阻不計。用水平向右的拉力使導體棒沿導軌做勻速運動，并始終保持棒與導軌垂直且接觸良好。圖乙是棒所受拉力和安培力與

15、時間關系的圖像，已知重力加速度為g。RPMabd0dooo1o1BQN圖25（1）求導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)；（2）已知導體棒發(fā)生位移x的過程中bc邊上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求導體棒的電阻值；（3）在導體棒發(fā)生位移x后軌道變?yōu)楣饣壍?，此后水平拉力的大小仍保持不變，圖丙中、是兩位同學畫出的導體棒所受安培力隨時間變化的圖線。判斷他們畫的是否正確，若正確請說明理由；若都不正確，請你在圖中定性畫出你認為正確的圖線，并說明理由。（要求：說理過程寫出必要的數(shù)學表達式）7如圖25，豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間OO1O1O矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面向

16、里、寬為d的勻強磁場，磁感應強度為B一質(zhì)量為m，電阻為r的導體棒ab垂直擱在導軌上，與磁場上邊邊界相距d0現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動（棒ab與導軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導軌電阻不計）求：（1）棒ab在離開磁場下邊界時的速度；（2）棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若設ab棒由靜止開始釋放處為下落起點，畫出棒在下落高度d+d0過程中速度隨下落高度h變化所對應的各種可能的圖線。dPMONv0dddddd8如圖所示，寬度為L的金屬框架豎直固定在絕緣地面上，框架的上端接有一特殊的電子元件，如果將其作用等效成一個電阻，則其阻值與其兩

17、端所加的電壓成正比，即等效電阻，式中k為恒量?？蚣苌嫌幸毁|(zhì)量為m的金屬棒水平放置，金屬棒與框架接觸良好無摩擦，離地高為h，磁感應強度為B的勻強磁場與框架平面相垂直。將金屬棒由靜止釋放，棒沿框架向下運動。不計金屬棒電阻，問：（1）金屬棒運動過程中，流過棒的電流多大？方向如何？（2）金屬棒經(jīng)過多長時間落到地面？（3）金屬棒從釋放到落地過程中在電子元件上消耗的電能多大？9如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度B1T，每一條形磁場區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場區(qū)域的間距均為d=0.5m，現(xiàn)有一邊長l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R0.1的正方形線框MNOP

18、以v0=7m/s的初速從左側磁場邊緣水平進入磁場，求:（1）線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F。（2）若線框能穿過的條形磁場區(qū)域為n個，且n3，請用文字簡答線框通過2d的水平距離過程中其水平方向上做什么運動。（3）線框從剛進入磁場到開始豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。(1)P40 V,電勢能減少,0.08 J (2)4 m/s,41 cm(3)0(1)正電(2)15 N(3)3.5 m/s（1）Mgmg sin v6m/s （2）Mgsmgs sin Q（Mm）v2 QMgsmgs sin （Mm）v211.4J （3）q=4C棒從釋放到開始勻速運動的過程中，由動量定理：即：答案(1)(

19、2)mghC AD D BD(1)5.0 m/s(2)0.12 m(3)0.475 J(1)電流方向由ba,0.8 V(2)2 m/s(3)0.04 J綜合訓練1、BD 2、AC 3、 CD4、5、5C; 3.6J6解：（1）根據(jù)導體棒MN勻速運動可知它受牽引力、安培力和摩擦力f三力平衡，由圖像可知拉力大小為F0，安培力大小為，根據(jù)牛頓第二定律有：解得 （3分）（2）根據(jù)功能關系可知導體棒MN克服安培力做功將機械能轉化為電能，在電路中電能轉化為電熱，電路中的總電熱Q總= （3分） 設導體棒的電阻值為r，根據(jù)電阻串聯(lián)關系可知 解得 （3分） （3）兩位同學畫的圖線都不正確。（2分）（丙）Ft0F0 F0-F0 設導體棒運動的速度大小為v，產(chǎn)生的感應電動勢為E，感應電流為I解得根據(jù)牛頓第二定律有 分析可知隨著導體棒加速，安培力逐漸增大，加速度逐漸減小