1、第2讲 功能关系在电学中的应用,考向一 动力学观点和能量观点解决电磁场问题,(1)小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;,答案:(1)37.8 N,方向竖直向下,(2)小物块与长木板间的动摩擦因数.,答案:0.3,【拓展变式】 在“典例1”的情景中,若木板未被固定,且撤掉电场,仍将滑块在A点以v0=2 m/s的初速度水平抛出,试通过计算说明小物块能否从长木板左端滑出?若能,则求出小物块和木板的最终速度,若不能,则求出小物块与木板刚保持相对静止时,木板右端与D点的距离.,答案:见解析,规律总结 1.功能关系在力学和电学中应用时的“三同一异”,2.带电粒子在复合场中的运动问题是典型的力电综合问
2、题,一般要从受力、运动、功能的角度来分析;此类问题所涉及的力有重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等,涉及的运动形式有匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等.,【预测练1】 (2018江西师范大学附中高三测试)(多选)如图所示,绝缘的轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球(小球与弹簧不拴接),整个系统处在方向竖直向上的匀强电场中.开始时,整个系统处于静止状态,现施加一外力F,将小球向下压至某一位置,然后撤去外力,使小球从静止开始向上运动.设小球从静止开始向上运动到离开弹簧的过程中,电场力对小球所做的功为W1,小球克服重力所做的功为W2,小球离开弹簧时的速度为v.不计空气阻力,则
3、在上述过程中( ),BC,AD,C,考向二 动力学观点和能量观点解决电磁感应问题,【典例2】 (2018衡水校级模拟)如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,间距为L,导轨弯曲部分光滑,水平部分粗糙,右端接一个阻值为R的电阻.水平部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻不计的金属棒从高度为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为,金属棒与导轨间接触良好(重力加速度为g).则金属棒穿过磁场区域的过程中( ),A,审题突破,规律总结 1.功能关系在电磁感应中应用时的“三同三异” (1)三同: 运动过程分析;
4、受力分析;功能转化分析. (2)三异: 受力分析:在电磁感应中比力学中多了一个安培力; 功能转化分析:在电磁感应问题中,对主动切割磁感线的导体,安培力一般做负功,若有其他被动切割磁感线的导体,安培力做正功,焦耳热的计算一般由能的转化和守恒定律计算; 涉及知识比力学中多了右手定则、左手定则、闭合电路的欧姆定律等.,2.电磁感应中焦耳热的求法,【预测练4】 (2018河南模拟)(多选)如图所示,质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线连接起来,挂在两个高度相同的定滑轮上,已知线框电阻为R,横边边长为L,水平方向匀强磁场的磁感应强度为B,磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h.初始时刻,磁场
5、的下边缘和线框上边缘的高度差为2h,将重物从静止开始释放,线框穿出磁场前,若线框已经做匀速直线运动,滑轮质量、摩擦阻力均不计.则下列说法中正确的是( ),CD,【预测练5】 (2018福建厦门双十中学高三热身)如图(甲)所示,空间存在B= 0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场,MN,PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2 m,在导轨一端连接着阻值为R=0.4 的定值电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1 kg 的导体棒.从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好.图(乙)是拉力
6、F与导体棒ab速率倒数关系图像(F2未知).已知导体棒ab与导轨的动摩擦因数=0.2,除R外其余部分电阻均不计,不计定滑轮的质量和摩擦,g=10 m/s2.,答案:4.5 W,(1)求电动机的额定功率;,(2)若导体棒ab在16 s内运动了90 m并恰好达到最大速度,求在016 s内电阻R上产生的焦耳热.,答案:49 J,备考跨越 构网络 练培优,网络构建,培优精练,BC,【培优练2】 (2018日照模拟)(多选)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
7、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( ),BC,【培优练3】 (2018云南永善一中高三检测)如图所示,在一个大小为E=103 V/m,方向水平向左的匀强电场中,有一个小物块,质量为80 g,带正电荷q=210-4 C,与水平轨道之间的动摩擦因数=0.2,在水平轨道的末端N处,连接一个光滑的半圆形轨道,半径为R=40 cm,取g=10 m/s2,求:,答案:见解析,(1)若小物块恰好运动到轨道的最高点,那么小物块应该从水平轨道的哪个位置释放?,(2)如果在第(1)问的位置释放小物块,当它运动到P点(轨道中点)时对轨道的压力等于多少?,答案:见解析,
