高考物理复习专题二动量与能量第2讲动量观点和能量观点在电磁学中的应用

第2讲动量观点和能量观点在电磁学中应用1/35网络构建2/351.若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。2.若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。3.洛伦兹力对运动电荷不做功。4.安培力可做正功，也可做负功。5.力学中三大观点(动力学、动量、能量观点)仍是处理力电综合问题首选方法。

备考策略

3/35【典例1】

(多项选择)(·全国卷Ⅰ，21)图1中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等一组等势面，已知平面b上电势为2V。一电子经过a时动能为10eV，从a到d过程中克服电场力所做功为6eV。以下说法正确是(

)图1应用能量观点处理力电综合问题电场中功效关系4/35A.平面c上电势为零B.该电子可能抵达不了平面fC.该电子经过平面d时，其电势能为4eVD.该电子经过平面b时速率是经过d时2倍5/35答案AB6/35【典例2】

如图2所表示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为θ，整个空间存在着竖直向上匀强电场和垂直纸面向外匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A点时动能为100J，在C点时动能减为零，D为AC中点，那么带电小球在运动过程中(

)图2能量观点在电磁场中应用7/35A.抵达C点后小球不可能沿杆向上运动B.小球在AD段克服摩擦力做功与在DC段克服摩擦力做功不等C.小球在D点时动能为50JD.小球电势能增加量等于重力势能降低许8/35解析假如电场力大于重力，则速度减为零后小球可能沿杆向上运动，选项A错误；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力，因为F洛＝qvB，故洛伦兹力减小，造成支持力和滑动摩擦力改变，故小球在AD段克服摩擦力做功与在DC段克服摩擦力做功不等，选项B正确；因为小球在AD段克服摩擦力做功与在DC段克服摩擦力做功不等，故小球在D点时动能也就不一定为50J，选项C错误；该过程是小球重力势能、电势能、动能和系统内能之和守恒，故小球电势能增加量不等于重力势能降低许，选项D错误。答案

B9/35【典例3】

(·江西七校联考)如图3所表示，两条光滑金属导轨相距L＝1m，其中MN段平行于PQ段，位于同一水平面内，NN0段与QQ0段平行，位于与水平面成倾角37°斜面上，且MNN0与PQQ0均在竖直平面内。在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面匀强磁场B1和B2，且B1＝B2＝0.5T。ab和cd是质量均为m＝0.1kg、电阻均为R＝4Ω两根金属棒，ab置于水平导轨上，cd置于倾斜导轨上，均与导轨垂直且接触良好。从t＝0时刻起，ab棒在外力作用下由静止开始沿水平方向向右运动(ab棒一直在水平导轨上运动，且垂直于水平导轨)，cd受到F＝0.6－0.25t(N)沿斜面向上力作用，一直处于静止状态。不计导轨电阻。(sin37°＝0.6，g取10m/s2)动力学观点和能量观点在电磁感应中应用10/35图3(1)求流过cd棒电流Icd随时间t改变函数关系；(2)求ab棒在水平导轨上运动速度vab随时间t改变函数关系；(3)求从t＝0时刻起，1.0s内经过ab棒电荷量q；(4)若t＝0时刻起，1.0s内作用在ab棒上外力做功为W＝16J，求这段时间内cd棒产生焦耳热Qcd。11/35解析(1)由题意知cd棒受力平衡，则F＋Fcd＝mgsin37°Fcd＝B2IcdL，得Icd＝0.5t(A)。(2)ab棒中电流Iab＝Icd＝0.5t(A)则回路中电源电动势E＝IcdR总ab棒切割磁感线，产生感应电动势为E＝B1Lvab解得ab棒速度vab＝8t(m/s)所以，ab棒做初速度为零匀加速直线运动。

12/35(3)ab棒加速度为a＝8m/s2，13/35答案(1)Icd＝0.5t(A)

(2)vab＝8t(m/s)

(3)0.25C

(4)6.4J14/351.动能定理在力学和电场中应用时“三同一异”15/352.功效关系在力学和电磁感应中应用时“三同三异”16/351.(多项选择)(·湖南十二校第二次联考)如图4所表示，两个倾角分别为30°和60°光滑斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B匀强磁场中。两个质量均为m、带电荷量为＋q滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两滑块都将飞离斜面。此过程中(

)图417/35A.甲滑块飞离斜面瞬间速度比乙滑块飞离斜面瞬间速度大B.甲滑块在斜面上运动时间比乙滑块在斜面上运动时间短C.甲滑块在斜面上运动位移与乙滑块在斜面上运动位移大小相同D.两滑块在斜面上运动过程中，重力平均功率相等18/35答案AD19/352.(·江南十校二模)如图5，EFPMN为光滑金属导轨，电阻不计，处于竖直平面内，其中FP倾斜，倾角为θ，EF⊥FP，PMN是半径为R圆弧，圆弧与倾斜部分平滑连接于P点，N、M分别为圆弧竖直直径两端点，还有一根与EFPMN完全相同导轨E′F′P′M′N′，两导轨平行放置，间距为L，沿垂直于导轨所在平面方向看去，两导轨完全重合。过P点竖直线右侧有垂直于FP向上匀强磁场，磁感应强度大小为B，两根相同金属棒ab、cd(图中只画出了a端和c端)，质量为m、电阻为r，分别从导轨FP和EF上某位置由静止释放，在以后过程中，ab、cd一直与导轨保持垂直且接触良好。(轨道FP和EF足够长，题中所给各个物理量均为已知，重力加速度为g)20/3521/3522/3523/35【典例1】

(多项选择)(·全国卷Ⅲ，21)如图6，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b，它们由静止开始运动。在随即某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域同一水平面。a、b间相互作用和重力可忽略。以下说法正确是(

)应用动量观点和能量观点处理力电综合问题

动量观点和能量观点在电磁场中应用24/35图6A.a质量比b大B.在t时刻，a动能比b大C.在t时刻，a和b电势能相等D.在t时刻，a和b动量大小相等25/35答案BD26/35【典例2】(·河北五名校联盟二模)如图7所表示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r＝0.5m相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，质量M＝2kgcd绝缘杆垂直且静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端区域内充满竖直向上匀强磁场。现有质量m＝1kgab金属杆以初速度v0＝12m/s水平向右运动，与cd绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd绝缘杆则恰好能经过半圆导轨最高点，不计除R以外其它电阻和摩擦，ab金属杆一直与导轨垂直且接触良好，g取10m/s2(不考虑cd杆经过半圆导轨最高点以后运动)，求：

动量观点和能量观点在电磁感应中应用27/35图7(1)cd绝缘杆恰好经过半圆导轨最高点时速度大小v；(2)电阻R产生焦耳热Q。28/3529/35解得碰撞后ab金属杆速度v1＝2m/s，解得Q＝2J。30/351.克服安培力做了多少功，就有多少其它形式能转化为电能；安培力做了多少功，就有多少电能转化为其它形式能。2.若回路中电流恒定，能够利用W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行电能计算。3.若电流改变，则依据能量守恒求解。31/35(·陕西西安市四模)如图8所表示，将带电荷量Q＝＋0.3C、质量m′＝0.3kg滑块放在小车水平绝缘板右端，小车质量M＝0.5kg，滑块与绝缘板间动摩擦因数μ＝0.4，小车绝缘板足够长，它们所在空间存在磁感应强度B＝20T水平方向匀强磁场(垂直于纸面向里)。开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长L＝1.25m、质量m＝0.15kg摆球从水平位置由静止释放，摆球到最低点时与小车相撞，碰撞后摆球恰好静止，g取10m/s2。求：32/35图8(1)与小车碰撞前摆球抵达最低点时对摆线拉力；(2)摆球与小车碰撞过程中系统损失机械能ΔE；(3)碰撞后小车最终速度。33/3534/35(3)假设滑块与车最终相对静止，则有Mv1＝(M＋m′)v2，解得v2＝0.9375m/s，由此得F洛＝Qv2