高考物理二轮复习 专题二 动量与能量 第2讲 动量观点和能量观点在电学中的应用课件

第2讲 动量观点和能量观点 在电学中的应用 知识必备 1.静电电力做功与路径无关。若电场为电场为 匀强电场电场 ，则则WFlcos qElcos ；若是非匀强电场电场 ，则则一般利用WqU来求。 2.静电电力做的功等于电势电势 能的变变化，即WABEp。 3.电电流做功的实质实质 是电场对电场对 移动电动电 荷做功，即WUItqU。 4.磁场场力又可分为为洛伦兹伦兹 力和安培力。洛伦兹伦兹 力在任何情况下 对对运动电动电 荷都不做功；安培力可以做正功、负负功，还还可以不 做功。 5.电电磁感应应中的能量问题问题 备考策略 动动量观观点和能量观观点在电电学中应应用的题题目，一般过过程复杂杂且涉 及多种性质质不同的力，因此，要抓住4点： (1)受力分析和运动过动过 程分析是关键键。 (2)根据不同的运动过动过 程中各力做功的特点来选择选择 相应规应规 律求解 。 (3)力学中的几个功能关系在电电学中仍然成立。 (4)感应电动势应电动势 是联联系电电磁感应应与电电路的桥桥梁，要做好“源”的分 析，电电磁感应产应产 生的电电功率等于内、外电电路消耗的功率之和， 这这是能量守恒分析这类问题这类问题 的思路。 功能关系在电学中的应用 【真题示例】 (多选)(2017全国卷，21)一匀强电场电场 的方向平 行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图图1所示，三点的 电势电势 分别为别为 10 V、17 V、26 V。下列说说法正确的是( ) 图图1 A.电场电场 强度的大小为为2.5 V/cm B.坐标标原点处处的电势为电势为 1 V C.电电子在a点的电势电势 能比在b点的低7 eV D.电电子从b点运动动到c点，电场电场 力做功为为9 eV 答案 ABD 真题感悟 1.高考考查特点 (1)本考点重在通过带电粒子在电场中的运动考查电场中的功 能关系。 (2)理解电场电场 力做功与电势电势 能的变变化关系，是解题题的关键键。 2.常见误区及临考提醒 (1)在进行电场力做功和电势能的判断时，要注意电荷的正负。 (2)电场电场 力做功只与始、末位置有关，与路径无关。 (3)利用能量的转转化和守恒解决电电磁感应问题时应问题时 要准确把握参 与转转化的能量的形式和种类类，同时时要确定各种能量的增减情况 和增减原因。 预测1功能关系在电场中的应用 预测2功能关系在电磁感应中的应用 预测3应用动力学观点和功能观点处理电学综合问题 1.(多选)如图图2甲所示，一光滑绝缘细绝缘细 杆竖竖直放置，与细细杆右侧侧 距离为为d的A点处处有一固定的正点电电荷，细细杆上套有一带电带电 小 环环，设设小环环与点电电荷的竖竖直高度差为为h，将小环环无初速度地从 h高处释处释 放后，在下落至h0的过过程中，其动动能Ek随h的变变化 曲线线如图图乙所示，则则( ) 图图2 A.小环环可能带负电带负电 B.从h高处处下落至h0的过过程中，小环电势环电势 能增加 C.从h高处处下落至h0的过过程中，小环经过环经过 了加速、减速、再 加速三个阶阶段 D.小环环将做以O点为为中心的往复运动动 答案 BC 2.(多选)在如图图3所示的倾倾角为为的光滑斜面上，存在着两个磁感 应应强度大小均为为B的匀强磁场场，区域的磁场场方向垂直斜面向上 。区域的磁场场方向垂直斜面向下，磁场场的宽宽度均为为L。一个质质 量为为m、电电阻为为R、边长边长 也为为L的正方形导线导线 框，由静止开始沿 斜面下滑。当ab边刚边刚 越过过GH进进入磁场场区时时，恰好以速度v1做 匀速直线线运动动；当ab边边下滑到JP与MN的中间间位置时时，线线框又恰 好以速度v2做匀速直线线运动动，从ab进进入GH到MN与JP的中间间位 置的过过程中，线线框的动动能变变化量为为Ek，重力对线对线 框做功大小 为为W1，安培力对线对线 框做功大小为为W2，下列说说法中正确的是( ) 图图3 A.在下滑过过程中，由于重力做正功，所以有v2v1 B.从ab进进入GH到MN与JP的中间间位置的过过程中，机械能守恒 C.从ab进进入GH到MN与JP的中间间位置的过过程中，有(W1Ek)的 机械能转转化为电为电 能 D.从ab进进入GH到MN到JP的中间间位置的过过程中，线线框动动能的变变 化量为为EkW1W2 答案 CD 3.如图图4所示，光滑绝缘绝缘 水平面AB与倾倾角37，长长L5 m 的 固定绝缘绝缘 斜面BC在B处处平滑相连连，在斜面的C处处有一与斜面垂 直的弹弹性绝缘挡绝缘挡 板。质质量m0.5 kg、带电带电 荷量q5105 C的绝缘带电绝缘带电 小滑块块(可看作质质点)置于斜面的中点D，整个空 间间存在水平向右的匀强电场电场 ，场场强E2105 N/C，现让现让 滑块块 以v014 m/s的速度沿斜面向上运动动。设设滑块块与挡挡板碰撞前后 所带电带电 荷量不变变、速度大小不变变，滑块块和斜面间间的动动摩擦因 数0.1。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： 图图4 (1)滑块块沿斜面向上运动动的加速度大小； (2)滑块块运动动的总总路程。 答案 (1)8 m/s2 (2)72.9 m 应用动量观点和能量观点处理力电综合问题 【真题示例】 (2017天津理综，12)电电磁轨轨道炮利用电电流和磁 场场的作用使炮弹获弹获 得超高速度，其原理可用来研制新武器和航 天运载载器。电电磁轨轨道炮示意图图如图图5所示，图图中直流电电源电动电动 势为势为 E，电电容器的电电容为为C。两根固定于水平面内的光滑平行 金属导轨间导轨间 距为为l，电电阻不计计。炮弹弹可视为视为 一质质量为为m、电电阻 为为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处导轨间处 于静止状态态，并与导导 轨轨良好接触。首先开关S接1，使电电容器完全充电电。然后将S接 至2，导轨间导轨间 存在垂直于导轨导轨 平面、磁感应应强度大小为为B的匀 强磁场场(图图中未画出)，MN开始向右加速运动动。当MN上的感应应 电动势电动势 与电电容器两极板间间的电压电压 相等时时，回路中电电流为为零， MN达到最大速度，之后离开导轨导轨 。问问： 图图5 (1)磁场场的方向； (2)MN刚刚开始运动时动时 加速度a的大小； (3)MN离开导轨导轨 后电电容器上剩余的电电荷量Q是多少。 真题感悟 1.高考考查特点 (1)本考点的知识点覆盖面广、综合性强，还有复杂代数运算和 推理，难度较大。 (2)2017年全国卷在此处处没考题题，2018年出题题的可能性很大，要 引起关注。 2.常见误区及临考提醒 (1)处理本考点的问题要靠基本方法和典型物理模型来支撑。 (2)注意数学知识识的灵活选选用。 预测1动量和能量观点在电场中的应用 预测2动量和能量观点在电磁感应中的应用 预测3应用动量和能量观点处理电学综合问题 1.在匀强电场电场 中，将质质子和粒子分别别由静止开始加速(不计计重力 )，当它们获们获 得相同动动能时时，质质子经历经历 的时间为时间为 t1，粒子经经 历历的时间为时间为 t2，则则t1t2为为( ) A.11 B.12 C.21 D.41 答案 A 2.如图图6所示，两根足够长够长 的固定的平行金属导轨导轨 位于同一水平 面内，两导轨间导轨间 的距离为为L，导轨导轨 上面横放着两根导导体棒ab和 cd，构成矩形回路，两根导导体棒的质质量皆为为m，电电阻皆为为R， 回路中其余部分的电电阻可不计计。在整个导轨导轨 平面内都有竖竖直 向上的匀强磁场场，磁感应应强度为为B。设设两导导体棒均可沿导轨导轨 无 摩擦地滑行，开始时时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0 ，若两导导体棒在运动动中始终终不接触，求： 图图6 图图7 (1)碰撞后物体A的速度大小； (2)物体A从进进入MN右侧侧区域到运动动到C点的过过程中克服摩擦力 所做的功W。 归纳总结 1.用力学观点处理力电综合问题可以从以下三条线索展开 (1)力和运动的关系根据带电带电 粒子受到的电场电场 力，用牛顿顿 第二定律找出加速度，结结合运动动学公式确定带电带电 粒子的速度 、位移等，这这条线线索通常适用于粒子在恒力作用下做匀变变速 直线线运动动的情况。 (2)功和能的关系根据电场电场 力对带电对带电 粒子所做的功引起的 带电带电 粒子能量的变变化，利用动动能定理研究全过过程中能的转转化 ，研究带电带电 粒子的速度变变化、位移等。 (3)冲量和动动量的关系根据电场电场 力对带电对带电 粒子冲量引起的 带电带电 粒子动动量的变变化，利用动动量定理研究全过过程中动动量的变变 化，研究带电带电 粒子的速度变变化、经历经历 的时间时间 等。 2.电磁感应与动量和能量综合问题的思路 (1)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律。 应应用动动量定理可以由动动量变变化来求解变变力的冲量，如在导导 体棒做非匀变变速运动动的问题问题 中，应应用动动量定理可以解决牛顿顿 运动动定律不易解答的问题问题 。 在相互平行的水平