高考物理(2021年)二輪復(fù)習(xí)專題二動(dòng)量與能量第2講動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用學(xué)案

1、第2講動(dòng)量見(jiàn)解和能量見(jiàn)解在電學(xué)中的應(yīng)用知識(shí)必備1.靜電力做功與路徑?jīng)]關(guān)。若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則WFlcosqElcos；假如非勻強(qiáng)電場(chǎng)，則一般利用WqU來(lái)求。2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)靜電力做的功等于電勢(shì)能的變化，即WABEp。3.電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)對(duì)搬動(dòng)電荷做功，即WUItqU。磁場(chǎng)力又可分為洛倫茲力和安培力。洛倫茲力在任何情況下對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷都不做功；安培力能夠做正功、負(fù)功，還能夠夠不做功。電磁感覺(jué)中的能量問(wèn)題(1)能量轉(zhuǎn)變：其他形式的能量戰(zhàn)勝安培力做功電能電流做功電能焦耳熱或其他形式能焦耳熱的三種求法：焦耳定律：QI2Rt功能關(guān)系：QW戰(zhàn)勝安培力能量轉(zhuǎn)變：QW其他能的減

2、少量,備考策略動(dòng)量見(jiàn)解和能量見(jiàn)解在電學(xué)中應(yīng)用的題目，一般過(guò)程復(fù)雜且波及多種性質(zhì)不相同的力，因此，要抓住4點(diǎn)：受力剖析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程剖析是重點(diǎn)。依照不相同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各力做功的特點(diǎn)來(lái)選擇相應(yīng)規(guī)律求解。力學(xué)中的幾個(gè)功能關(guān)系在電學(xué)中如故建立。感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)是聯(lián)系電磁感覺(jué)與電路的橋梁，要做好“源”的剖析，電磁感覺(jué)產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)、外電路耗資的功率之和，這是能量守恒剖析這類問(wèn)題的思路。功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用【真題示例】(多項(xiàng)選擇)(2017全國(guó)卷，21)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的地點(diǎn)如圖1所示，三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10V、17V、26V。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()-1-圖1A.電場(chǎng)強(qiáng)度

3、的大小為2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)5V/cmB.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1VC.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7eVD.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9eVad10177剖析以以下圖，設(shè)a、c之間的d點(diǎn)電勢(shì)與b點(diǎn)電勢(shì)相同，則dc17269，因此d點(diǎn)的坐標(biāo)為(3.5cm，6cm)，過(guò)c點(diǎn)作等勢(shì)線bd的垂線，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì)。由幾何U（2617）V關(guān)系可得，cf的長(zhǎng)度為3.6cm，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小Ed3.6cm2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)5V/cm，應(yīng)選項(xiàng)A正確；由于Oacb是矩形，因此有UacUOb，可知坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為1V，應(yīng)選項(xiàng)B正確

4、；a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低7V，電子帶負(fù)電，因此電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的高7eV，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)低9V，電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為9eV，應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案ABD真題感悟高考察看特點(diǎn)本考點(diǎn)重在經(jīng)過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)察看電場(chǎng)中的功能關(guān)系。理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系，是解題的重點(diǎn)。2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)常有誤區(qū)及臨考提示在進(jìn)行電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能的判斷時(shí)，要注意電荷的正負(fù)。電場(chǎng)力做功只與始、末地點(diǎn)相關(guān)，與路徑?jīng)]關(guān)。-2-利用能量的轉(zhuǎn)變和守恒解決電磁感覺(jué)問(wèn)題時(shí)要正確掌握參加轉(zhuǎn)變的能量的形式和種類，同時(shí)要確定各樣能量的增減情況和增減原因。展望

5、1功能關(guān)系在電場(chǎng)中的應(yīng)用展望2功能關(guān)系在電磁感覺(jué)中的應(yīng)用展望3應(yīng)用動(dòng)力學(xué)見(jiàn)解和功能見(jiàn)解辦理電學(xué)綜合問(wèn)題1.(多項(xiàng)選擇)如圖2甲所示，一圓滑絕緣細(xì)桿豎直放置，與細(xì)桿右側(cè)距離為d的A點(diǎn)處有一固定的正點(diǎn)電荷，細(xì)桿上套有一帶電小環(huán)，設(shè)小環(huán)與點(diǎn)電荷的豎直高度差為h，將小環(huán)無(wú)初速度地從h高處釋放后，在下落至h0的過(guò)程中，其動(dòng)能Ek隨h的變化曲線如圖乙所示，則()圖2小環(huán)可能帶負(fù)電從h高處下落至h0的過(guò)程中，小環(huán)電勢(shì)能增加從h高處下落至h0的過(guò)程中，小環(huán)經(jīng)過(guò)了加快、減速、再加快三個(gè)階段小環(huán)將做以O(shè)點(diǎn)為中心的往來(lái)運(yùn)動(dòng)剖析由題圖乙中Ek隨h的變化曲線可知，小環(huán)從h高處下落至h0的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)了加快、減速、再加快

6、三個(gè)階段，選項(xiàng)C正確；合外力做功的情況是先做正功，再做負(fù)功，最后又做正功，而重力素來(lái)對(duì)小環(huán)做正功，故只有庫(kù)侖力能對(duì)小環(huán)做負(fù)功，即小環(huán)帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從h高處下落至0的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，故小環(huán)電勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確；小環(huán)高出O點(diǎn)后，h所受的電場(chǎng)力、重力及桿對(duì)小環(huán)的彈力的協(xié)力方向向下，故小環(huán)將向下做加快運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)(多項(xiàng)選擇)在如圖3所示的傾角為的圓滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感覺(jué)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，地區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上。地區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，磁場(chǎng)的寬度均為L(zhǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，由靜止

7、-3-開(kāi)始沿斜面下滑。當(dāng)ab邊剛高出GH進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，碰巧以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與的中間地點(diǎn)時(shí)，線框又碰巧以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從ab進(jìn)入到與2的中間地點(diǎn)的過(guò)程中，線框的動(dòng)能變化量為Ek，重力對(duì)線框做功大小為W1，安培力對(duì)線框做功大小為W2，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()圖3在下滑過(guò)程中，由于重力做正功，因此有v2v1從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間地點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能守恒從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間地點(diǎn)的過(guò)程中，有(W1Ek)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹.從ab進(jìn)入到到JP的中間地點(diǎn)的過(guò)程中，線框動(dòng)能的變化量為k12GHMNEWW2214222剖析由平衡條件，第一次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)

8、，mgsinR，第二次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，mgsinR，則v2v1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ab進(jìn)入磁場(chǎng)后，安培力做負(fù)功，機(jī)械能減少，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從ab進(jìn)入GH到與JP的中間地點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得，12k，選項(xiàng)D正確；線框戰(zhàn)勝安培力做MNWWE功為W2，等于產(chǎn)生的電能，且W2W1Ek，選項(xiàng)C正確。答案CD3.如圖4所示，圓滑絕緣水平面AB與傾角37，長(zhǎng)L5m的固定絕緣斜面BC在B處圓滑相連，在斜面的C處有一與斜面垂直的彈性絕緣擋板。質(zhì)量m0.5kg、帶電荷量q5105C的絕緣帶電小滑塊(可看作質(zhì)點(diǎn))置于斜面的中點(diǎn)D，整個(gè)空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E5210N/C，現(xiàn)讓滑塊以v014m/s的速度沿斜面向上

9、運(yùn)動(dòng)。設(shè)滑塊與擋板碰撞前后所帶電荷量不變、速度大小不變，滑塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1。(g取10m/s2，sin370.6，cos370.8)求：圖4滑塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的加快度大??；-4-滑塊運(yùn)動(dòng)的總行程。剖析(1)滑塊與斜面之間的摩擦力f(mgcos37qEsin37)1N依照牛頓第二定律可得qEcos37mgsin37fma解得a8m/s2。由題可知，滑塊最后停在C點(diǎn)。設(shè)滑塊從D點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后停在C點(diǎn)的過(guò)程中在斜面上運(yùn)動(dòng)的行程為s1，由動(dòng)能定理有LLsin3712qEcos37mgfs100222解得s61.5m1設(shè)滑塊第1次到B時(shí)動(dòng)能為Ek1，從D到B由動(dòng)能定理得Lcos37L3L1

10、2qEmgsin37fk102E2mv22解得Ek129J設(shè)滑塊第1次從B滑到水平面上的最遠(yuǎn)距離為x，1由動(dòng)能定理得qEx10Ek1解得x12.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)9m水平面圓滑，滑塊滑回到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不變，滑塊在斜面上往返一次戰(zhàn)勝摩擦力做功W2fL10Jf滑塊第2次回到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為k2k1f19JEEW設(shè)滑塊第2次從B滑到水平面上的最遠(yuǎn)距離為x2，由動(dòng)能定理得qEx20Ek2，解得x21.9m同理，滑塊第3次從B滑到水平面上的最遠(yuǎn)距離為x30.9m今后就不會(huì)再滑到水平面上了滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的總行程為s22(x1x2x3)11.4m滑塊運(yùn)動(dòng)的總行程ss1s272.(20

11、20-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)9m。答案(1)8m/s2(2)72.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)9m應(yīng)用動(dòng)量見(jiàn)解和能量見(jiàn)解辦理力電綜合問(wèn)題【真題示例】(2017天津理綜，12)電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，-5-其原理可用來(lái)研制新武器和航天運(yùn)載器。電磁軌道炮表示圖如圖5所示，圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為，電容器的電容為。兩根固定于水平面內(nèi)的圓滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)。炮彈可視EC為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌優(yōu)秀接觸。首先開(kāi)關(guān)S接1，使電容器完好充電。爾后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感覺(jué)強(qiáng)度大小

12、為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，MN開(kāi)始向右加快運(yùn)動(dòng)。當(dāng)MN上的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，此后走開(kāi)導(dǎo)軌。問(wèn)：圖5磁場(chǎng)的方向；MN剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加快度a的大??；MN走開(kāi)導(dǎo)軌后電容器上節(jié)余的電荷量Q是多少。剖析(1)垂直于導(dǎo)軌平面向下。(2)電容器完好充電后，兩極板間電壓為，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，電容器放電，設(shè)剛放電時(shí)流經(jīng)MNE的電流為I，有ER設(shè)MN碰到的安培力為F，有FIlB由牛頓第二定律，有FmaBlE聯(lián)立式得amR(3)當(dāng)電容器充電完成時(shí)，設(shè)電容器上電荷量為Q0，有Q0CE開(kāi)關(guān)S接2后，MN開(kāi)始向右加快運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最大值vmax時(shí)，設(shè)MN上的感覺(jué)電動(dòng)

13、勢(shì)為E，有EBlvmaxQ依題意有EC設(shè)在此過(guò)程中MN的平均電流為I，MN上碰到的平均安培力為F，有FIlB由動(dòng)量定理，有Ftmvmax0又ItQ0QB2l2C2E聯(lián)立式得22C?QmBl-6-BlE答案(1)垂直于導(dǎo)軌平面向下(2)mRB2l2C2EmB2l2C真題感悟高考察看特點(diǎn)本考點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣、綜合性強(qiáng)，還有復(fù)雜代數(shù)運(yùn)算和推理，難度較大。(2)2017年全國(guó)卷在此處沒(méi)考題，2018年出題的可能性很大，要惹起關(guān)注。2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)常有誤區(qū)及臨考提示辦理本考點(diǎn)的問(wèn)題要靠基本方法和典型物理模型來(lái)支撐。注意數(shù)學(xué)知識(shí)的靈便采用。展望1動(dòng)量和能量見(jiàn)解在電場(chǎng)中的應(yīng)

14、用展望2動(dòng)量和能量見(jiàn)解在電磁感覺(jué)中的應(yīng)用展望3應(yīng)用動(dòng)量和能量見(jiàn)解辦理電學(xué)綜合問(wèn)題在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和粒子分別由靜止開(kāi)始加快(不計(jì)重力)，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間為t1，粒子經(jīng)歷的時(shí)間為t2，則t1t2為()A.11B.12C.21D.41剖析對(duì)證子，依照動(dòng)量定理，有qPEt12mPEk對(duì)粒子，依照動(dòng)量定理，有qEt22mEk依照題意，式中E和Ek都相同。并將q2qP，m4mP代入得t1t211。選項(xiàng)A正確。答案A2.(2020-2021學(xué)年學(xué)科教研組精選匯編)如圖6所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，組成矩

15、形回路，兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其他部分的電阻可不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺(jué)強(qiáng)度為B。設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行，開(kāi)始時(shí)，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中向來(lái)不接觸，求：-7-圖6在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱Q最多是多少？(2)當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?時(shí)，cd棒的加快度a是多少？4剖析(1)從開(kāi)始到兩棒達(dá)到相同速度v的過(guò)程中，兩棒的總動(dòng)量守恒，有0v0mv2mv，得v2。依照能量守恒定律，整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱1212120033(2)設(shè)ab棒的速度變?yōu)?v0時(shí)，cd棒的速度為v，則由動(dòng)量守恒可知mv04mv0mv，解得

16、v14v0此時(shí)回路中的電動(dòng)勢(shì)為311E4BLv04BLv02BLv0此時(shí)回路中的電流為EBLv0I2R4R此時(shí)cd棒所受的安培力為B2L2v0FBIL4R由牛頓第二定律可得，F(xiàn)B2L2v0cd棒的加快度a4mmR12B2L2v0答案(1)4mv0(2)4mR如圖7所示，豎直平面MN與紙面垂直，MN右側(cè)的空間內(nèi)存在著垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，左側(cè)的水平面圓滑，右側(cè)的水平面粗拙。質(zhì)量為的物體A靜止在左MNmMN1側(cè)的水平面上，已知物體A帶負(fù)電，所帶電荷量的大小為q。一質(zhì)量為3m、不帶電的物體B以速度v0沖向物體A并發(fā)生彈性碰撞，碰撞前后物體A的電荷量保持不變。A與MN右側(cè)的水平面

17、的動(dòng)3mg摩擦因數(shù)為，重力加快度的大小為g，磁感覺(jué)強(qiáng)度的大小為Bqv0，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E4mg。已知物體A在MN右側(cè)地區(qū)中運(yùn)動(dòng)到與MN的距離為l的C點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)時(shí)，速度達(dá)到q最大值。物體A、B均能夠看作質(zhì)點(diǎn)，重力加快度為g。求：-8-圖7碰撞后物體A的速度大??；(2)物體A從進(jìn)入右側(cè)地區(qū)到運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中戰(zhàn)勝摩擦力所做的功。MNW剖析(1)設(shè)、B碰撞后的速度分別為vA、B，由于、發(fā)生彈性碰撞，動(dòng)量、能量均守恒，則AvAB有113mv03mvBmvA1121121223mv023mvB2mvA1聯(lián)立可得vA2v0A的速度達(dá)到最大值vm時(shí)協(xié)力為零，受力以以下圖豎直方向上協(xié)力為零，有FNqvmBmg水平方向上協(xié)力為零，有qEFN1212依照動(dòng)能定理，有qElW2mvm2mvA聯(lián)立解得vv32m00132答案(1)2v0(2)4mgl8mv0概括總結(jié)使勁學(xué)見(jiàn)解辦理力電綜合問(wèn)題能夠從以下三條線索張開(kāi)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系依照帶電粒子碰到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律找出加快度，聯(lián)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等，這條線索過(guò)去合用于粒子在恒力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況。-9-功和能的關(guān)系依照電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功惹起的帶電粒子能量的變化，利用動(dòng)能定理研究全過(guò)程中能的轉(zhuǎn)變，研究帶電粒