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第2讲能量和动量观点在电磁学中的应用,1.(多选)(2016全国卷，20)如图1，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知(),图1A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小,解析由于油滴受到的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以D选项错；由于油滴轨迹相对于过P的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qEmg，则电场方向竖直向下，所以Q点的电势比P点的高，A选项正确；当油滴从P点运动到Q点时，电场力做正功，电势能减小，C选项错误；当油滴从P点运动到Q点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以Q点动能大于P点的动能，B选项正确。答案AB,2.(2015全国15)如图2，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则(),图2,A.直线a位于某一等势面内，MQB.直线c位于某一等势面内，MNC.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功,解析由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等可知，MNP，故过N、P点的直线d位于某一等势面内，则与直线d平行的直线c也位于某一等势面内，选项A错、B正确；MQ，则电子由M点运动到Q点，电场力不做功，选项C错误；由于PE电2，A错；阶段，安培力做的功等于金属棒机械能的增加量，即WA1mgh；阶段克服安培力做的功等于金属棒减少的机械能，即WA2mgh，B对，C错；而阶段克服安培力做的功又等于产生的电能，等于回路产生的热量，D错。答案B,2.(2016湖南常德模拟)如图8所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L0.5m，上方连接一个阻值R1的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度B2T的匀强磁场。完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r0.5。将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内)，金属杆2从磁场边界上方h00.8m处由静止释放，进入磁场后恰做匀速运动。(g取10m/s2),图8(1)求金属杆的质量m；(2)若金属杆2从磁场边界上方h10.2m处由静止释放，进入磁场经过一段时间后开始做匀速运动。在此过程中整个回路产生了1.4J的电热，则此过程中流过电阻R的电荷量q为多少？,答案(1)0.2kg(2)0.65C,3.如图9所示，质量为100g的铝框，用细线悬挂起来，框中央离地面h为0.8m，有一质量为200g的磁铁以10m/s的水平速度射入并穿过铝框，落在距铝框原位置水平距离3.6m处，则在磁铁与铝框发生相互作用时，求：,图9,(1)铝框向哪边偏斜，它能上升多高；(2)在磁铁穿过铝框的整个过程中，框中产生了多少热量。,答案(1)0.2m(2)1.7J,高频考点六应用动力学方法和功能关系解决力、电综合问题,满分策略应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与解决纯力学问题的分析方法相似，动力学中的物理规律在电磁学中同样适用，分析受力时只是多了个安培力或电场力或洛伦兹力。,满分示例(18分)(2016渝中区二模)如图10，电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON与MON均固定在竖直面内，二者平行且正对，间距为L1m，构成的斜面NOON与MOOM跟水平面夹角均为30，两边斜面均处于垂直于斜面的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B0.1T。t0时，将长度也为L，电阻R0.1的金属杆ab在轨道上无初速度释放。金属杆与轨道接触良好，轨道足够长。(g取10m/s2，不计空气阻力，轨道与地面绝缘)求：,图10(1)t时刻杆ab产生的感应电动势的大小E；(2)在t2s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOOM上，发现cd恰能静止，求ab杆的质量m以及放上杆cd后ab杆每下滑位移s1m回路产生的焦耳热Q。,审题指导1.读题抓关键点提取信息(1)“光滑弯折金属轨道”不计杆与轨道间摩擦力(2)“与ab完全相同的金属杆cd”杆ab、cd的电阻、质量均相同(3)“cd恰能静止”cd受力平衡，那么ab杆受力也平衡,2.再读题过程分析选取规律,满分模板解析(1)只放ab杆在导轨上，ab杆做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得mgsinma(2分)t时刻速度为vat(1分)由法拉第电磁感应定律得EBLv(1分)联立解得E0.5tV(1分),答案(1)0.5tV(2)0.1kg0.5J,解题指导(1)根据运动过程要列定律、定理的原始方程，不能写成变形式，否则不得分。(2)题目中如果有隐含的条件，计算完成一定要进行必要的文字说明，否则将影响步骤分。,满分体验(18分)(2016福建省毕业班质量检查)如图11，轨道CDGH位于竖直平面内，其中圆弧段DG与水平段CD及倾斜段GH分别相切于D点和G点，圆弧段和倾斜段均光滑，在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板，整个轨道绝缘且处于水平向右的匀强电场中。一带电物块由C处静止释放，经挡板碰撞后滑回CD段中点P处时速度恰好为零。已知物块的质量m4103kg,所带的电荷量q3106C；电场强度E1104N/C；CD段的长度L0.8m，圆弧DG的半径r0.2m，GH段与水平面的夹角为，且sin0.6，cos0.8；不计物块与挡板碰撞时的动能损失，物块可视为质点，重力加速度g取10m/s2。,图11(1)求物块与轨道CD段的动摩擦因数；(2)求物块第一次碰撞挡板时的动能Ek；(3)物块在水平轨道上运动的总路程；(4)物块碰撞挡板时的最小动能。,(3)物块最终会在DGH间来回往复运动，物块在D点的速度为0设物块能在水平轨道上运动的总路程为s，由能量转化与守恒定律可得qELmgs(2分)由式代入数据得s2.4m(2分)(4)物块碰撞挡板的最小动能E0等于往复运动时经过G点的动能，由动能定理得qErsinmgr(1cos)E00(2分)由式代入数据得E00.002J(2分)答案(1)0.25(2)0.018J(3)2.4m(4)0.002J,
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