湖南省高三物理 第二节 第3讲 功能关系在电学中的应用课件

第3讲功能关系在电学中的应用 (1)常考知识内容：电场力做功；电势能增减的判断；动能定理、能量守恒在电磁场中的应用；电磁感应中的功能关系 (2)常考物理方法：能量守恒法；计算推理法 (3)真题样板 1.(2012新课标全国卷18)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子() A所受重力与电场力平衡 B电势能逐渐增加 C动能逐渐增加 D做匀变速直线运动 解析：重力与电场力不在同一直线上，因此二力不可能平衡，选项A错误；由题意知电场力垂直极板向上，合外力水平向左且为恒力，带电粒子做匀减速直线运动，选项C错误，D正确；带电粒子在运动过程中电场力做负功，电势能逐渐增加，选项B正确 答案：BD 3.如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是()(2013天津卷6)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()电场中的功能关系电场中的功能关系 Aq由A向O的运动是匀加速直线运动 Bq由A向O运动的过程电势能逐渐减小 Cq运动到O点时的动能最大 Dq运动到O点时的电势能为零 解析：根据等量同种电荷形成的电场的特点、力与运动的关系、功能关系解决问题 等量同种电荷的电场线如图所示，负试探电荷q在A 点由静止释放，在电场力的作用下从A向O做变加速直线运动，且电场力做正功，电势能减小，选项A错误，选项B正确；负试探电荷q通过O点后在电场力的作用下向下做变减速运动，因此q运动到O点时的速度最大，动能最大，选项C正确；因无限远处的电势为零，则O点的电势0，所以q在O点的电势能不为零，选项D错误 答案：BC 1.如图所示，用绝缘细线悬挂一个带正电的小球，置于水平向右的匀强电场中将小球从最低点A无初速度释放，当小球通过B点时具有速度v，则下列说法中错误的是() A小球的重力势能增加 B小球的电势能减少 C增加的重力势能等于减少的电势能 D增加的重力势能小于减少的电势能 解析：本题依托电场考查能量转化关系由题可知，重力做负功，电场力做正功，小球的重力势能增加，电势能减少减少的电势能转化为重力势能和动能，故选项C错误，A、B、D正确 答案：C如图所示，一足够长的光滑平行金属轨道，其轨道平面与水平面成角，上端用一电阻R相连，处于方向垂直轨道平面向上的匀强磁场中质量为m、电阻为r的金属杆ab，从高为h处由静止释放，下滑一段时间后，金属杆开始以速度v匀速运动直到轨道的底端金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道电阻及空气阻力均可忽略不计，重力加速度为g.则()电磁感应中的功能关系电磁感应中的功能关系 2如图所示，一根质量为m的金属棒MN水平放置在两根竖直的光滑平行金属导轨上，并始终与导轨保持良好接触，导轨间距为L，导轨下端接一阻值为R的电阻，其余电阻不计在空间内有垂直于导轨平面的磁场，磁感应强度大小只随竖直方向位移y变化，变化规律Bky，k为大于零的常量 质量M4m的物体静止在倾角30的光滑斜面上，并通过轻质光滑定滑轮和绝缘细绳与金属棒相连接当金属棒沿y轴方向从y0位置由静止开始向上运动h时，加速度恰好为0.不计空气阻力，斜面和磁场区域足够大，重力加速度为g.求： (1)金属棒上升h时的速度； (2)金属棒上升h的过程中，电阻R上产生的热量 1.两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中() A做直线运动，电势能先变小后变大 B做直线运动，电势能先变大后变小 C做曲线运动，电势能先变小后变大 D做曲线运动，电势能先变大后变小 解析：由题图等势面可知两固定的等量异号点电荷的电场分布如图所示带负电的粒子在等量异号点电荷所产生电场中的偏转运动轨迹如图所示，则粒子在电场中做曲线运动电场力对带负电的粒子先做正功后做负功，电势能先变小后变大，故C正确 答案：C 2如图一条直线上连续有a、b、c、d、e、f六点，且相邻两点间距离相等，在a、c两点分别固定一个点电荷，带电荷量分别为Q1和Q2，MN过c点与af垂直、且McNc.已知电子在d、f之间移动过程中，电子在e点时的电势能最大，由此可知下列判断不正确的是() AQ1一定为负电、Q2一定为正电，且Q14Q2，e处场强一定为0、b处场强一定不为0 B电子在M和N点受到的电场力大小相等，且具有的电势能相同 C质子从b移动到d点，电场力对质子一定做负功 D质子从a移动到c的过程中电势能可能先增大后减小 解析：电子在d、f之间移动过程中，电子在e点时电势能最大，说明电场方向在d、e间由d指向e，f、e间由f指向e，则e点处场强Ee0，又acce，d、f在Q1和Q2连线的外侧，则Q1为负，Q2为正，应用库仑定律可知Q14Q2，在a、c间电场方向由c指向a，b处场强一定不为0，A对；根据对称性可知B对；Q2在b、d两点的电势相同，质子从b移动到d点的过程中Q2对质子不做功，Q1对质子做负功，C对；a、c间场强由c指向a，质子从a移动到c电场力一直做负功，电势能一直增大，D错 答案：ABC 3如图所示，两平行金属板水平放置，板长为L，板间距离为d，板间电压为U，一不计重力、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入，恰好沿下板的边缘飞出，则() 4如图甲所示，倾斜放置的光滑平行导轨，长度足够长，宽度L0.4 m，自身电阻不计，上端接有R0.2 的定值电阻，在导轨间MN虚线以下的区域存在方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B0.5 T的有界匀强磁场，MN虚线到磁场的下边界的距离为28 m在MN虚线上方垂直导轨放有一根电阻r0.1 的金属棒现将金属棒无初速度释放，其运动时的vt图象如图乙所示重力加速度取g10 m/s2. (1)求斜面的倾角和金属棒的质量m.(保留三位有效数字) (2)在磁场中运动的整个过程中定值电阻R上产生的热量Q是多少？