2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量守恒定律 專題強(qiáng)化八 動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用課件.ppt

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專題強(qiáng)化八動(dòng)力學(xué) 動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在電學(xué)中的應(yīng)用 第六章動(dòng)量守恒定律 專題解讀 1 本專題是力學(xué)三大觀點(diǎn)在電學(xué)中的綜合應(yīng)用 高考對(duì)本專題將作為計(jì)算題壓軸題的形式命題 2 學(xué)好本專題 可以幫助同學(xué)們應(yīng)用力學(xué)三大觀點(diǎn)分析帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的碰撞問(wèn)題 電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 提高分析和解決綜合問(wèn)題的能力 3 用到的知識(shí) 規(guī)律和方法有 電場(chǎng)的性質(zhì) 磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用 電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)以及力學(xué)三大觀點(diǎn) 內(nèi)容索引 課時(shí)作業(yè) 命題點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 命題點(diǎn)二電場(chǎng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 命題點(diǎn)三復(fù)合場(chǎng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 1 命題點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 例1 如圖所示 在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條光滑固定的平行金屬導(dǎo)軌MN PQ 導(dǎo)軌足夠長(zhǎng) 間距為L(zhǎng) 其電阻不計(jì) 導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直 ab cd為兩根垂直于導(dǎo)軌水平放置的金屬棒 其接入回路中的電阻分別為R 質(zhì)量分別為m 與金屬導(dǎo)軌平行的水平細(xì)線一端固定 另一端與cd棒的中點(diǎn)連接 細(xì)線能承受的最大拉力為FT 一開(kāi)始細(xì)線處于伸直狀態(tài) ab棒在平行導(dǎo)軌的水平拉力F的作用下以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng) 兩根金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)始終與導(dǎo)軌接觸良好且與導(dǎo)軌相垂直 1 求經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間細(xì)線被拉斷 2 若在細(xì)線被拉斷瞬間撤去拉力F 求兩根金屬棒之間距離增量 x的最大值是多少 分析 規(guī)范解答 1 規(guī)范解答 2 返回 1 問(wèn)題特點(diǎn)對(duì)于雙導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題 通常是兩棒與導(dǎo)軌構(gòu)成一個(gè)閉合回路 當(dāng)其中一棒在外力作用下獲得一定速度時(shí)必然在磁場(chǎng)中切割磁感線 在該閉合電路中形成一定的感應(yīng)電流 另一根導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中通過(guò)時(shí)在安培力的作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 一旦運(yùn)動(dòng)起來(lái)也將切割磁感線產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 對(duì)原來(lái)電流的變化起阻礙作用 2 方法技巧解決此類問(wèn)題時(shí)通常將兩棒視為一個(gè)整體 于是相互作用的安培力是系統(tǒng)的內(nèi)力 這個(gè)變力將不影響整體的動(dòng)量守恒 因此解題的突破口是巧妙選擇系統(tǒng) 運(yùn)用動(dòng)量守恒 動(dòng)量定理 和功能關(guān)系求解 應(yīng)用動(dòng)量和能量觀點(diǎn)解決雙導(dǎo)體棒電磁感應(yīng)問(wèn)題的技巧 分析 規(guī)范解答 2 如圖所示 金屬桿a從離地h高處由靜止開(kāi)始沿光滑平行的弧形軌道下滑 軌道的水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 水平軌道上原來(lái)放有一金屬桿b 已知a桿的質(zhì)量為m1 且與b桿的質(zhì)量m2之比為m1 m2 3 4 水平軌道足夠長(zhǎng) 不計(jì)摩擦 求 1 a和b的最終速度分別是多大 2 整個(gè)過(guò)程中回路釋放的電能是多少 3 若已知a b桿的電阻之比Ra Rb 3 4 其余部分的電阻不計(jì) 整個(gè)過(guò)程中桿a b上產(chǎn)生的熱量分別是多少 分析 規(guī)范解答 2 命題點(diǎn)二電場(chǎng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 例2 如圖所示 LMN是豎直平面內(nèi)固定的光滑絕緣軌道 MN水平且足夠長(zhǎng) LM下端與MN相切 質(zhì)量為m的帶正電小球B靜止在水平面上 質(zhì)量為2m的帶正電小球A從LM上距水平面高為h處由靜止釋放 在A球進(jìn)入水平軌道之前 由于A B兩球相距較遠(yuǎn) 相互作用力可認(rèn)為零 A球進(jìn)入水平軌道后 A B兩球間相互作用視為靜電作用 帶電小球均可視為質(zhì)點(diǎn) 已知A B兩球始終沒(méi)有接觸 重力加速度為g 求 1 A球剛進(jìn)入水平軌道的速度大小 2 A B兩球相距最近時(shí) A B兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能Ep 3 A B兩球最終的速度vA vB的大小 分析 規(guī)范解答 動(dòng)量守恒定律與其他知識(shí)綜合應(yīng)用類問(wèn)題的求解 與一般的力學(xué)問(wèn)題求解思路并無(wú)差異 只是問(wèn)題的情景更復(fù)雜多樣 分析清楚物理過(guò)程 正確識(shí)別物理模型是解決問(wèn)題的關(guān)鍵 電場(chǎng)中動(dòng)量和能量問(wèn)題的解題技巧 分析 規(guī)范解答 命題點(diǎn)三復(fù)合場(chǎng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 3 例3 質(zhì)量為m 電荷量為 q的小球P靜止于虛線X上方A點(diǎn) 在某一瞬間受到方向豎直向下 大小為I的沖量作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng) 在A點(diǎn)右下方的磁場(chǎng)中有定點(diǎn)O 長(zhǎng)為l的絕緣輕繩一端固定于O點(diǎn) 另一端連接不帶電的質(zhì)量同為m的小球Q 自然下垂 保持輕繩伸直 向右拉起Q 直到繩與豎直方向有一小于5 的夾角 在P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自由釋放Q Q到達(dá)O點(diǎn)正下方W點(diǎn)時(shí)速率為v0 P Q兩小球在W點(diǎn)發(fā)生相向正碰 碰后電場(chǎng) 磁場(chǎng)消失 兩小球黏在一起運(yùn)動(dòng) P Q兩小球均視為質(zhì)點(diǎn) P小球的電荷量保持不變 繩不伸長(zhǎng) 不計(jì)空氣阻力 重力加速度為g 1 求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小和P進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率v 2 若繩能承受的最大拉力為F 要使繩不斷 F至少為多大 分析 規(guī)范解答 F 2mg 4 如圖所示 整個(gè)空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng) 經(jīng)過(guò)桌邊的虛線PQ與桌面成45 角 其上方有足夠大的垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 光滑絕緣水平桌面上有兩個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣小球 A球?qū)ψ烂娴膲毫榱?其質(zhì)量為m 電量為q B球不帶電且質(zhì)量是km k 7 A B間夾著質(zhì)量可忽略的火藥 現(xiàn)點(diǎn)燃火藥 此時(shí)間極短且不會(huì)影響小球的質(zhì)量 電量和各表面的光滑程度 火藥炸完瞬間A的速度為v0 求 1 火藥爆炸過(guò)程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 2 A球在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 3 若一段時(shí)間后AB在桌上相遇 求爆炸前A球與桌邊P的距離 分析 規(guī)范解答 1 2 規(guī)范解答 3 返回 課時(shí)作業(yè) 4 1 如圖所示 兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌 不計(jì)電阻 由一段圓弧部分與一段無(wú)限長(zhǎng)的水平段部分組成 其水平段加有豎直向下方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒cd 質(zhì)量為2m 電阻為2r 另一質(zhì)量為m 電阻為r的金屬棒ab 從圓弧段M處由靜止釋放下滑至N處進(jìn)入水平段 棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好 圓弧段MN半徑為R 所對(duì)圓心角為60 求 1 ab棒在N處進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)速度是多大 此時(shí)棒中電流是多少 2 cd棒能達(dá)到的最大速度是多大 3 cd棒由靜止到達(dá)最大速度過(guò)程中 系統(tǒng)所能釋放的熱量是多少 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 2 如圖所示是計(jì)算機(jī)模擬出的一種宇宙空間的情景 在此宇宙空間內(nèi)存在這樣一個(gè)遠(yuǎn)離其他空間的區(qū)域 其他星體對(duì)該區(qū)域內(nèi)物體的引力忽略不計(jì) 以MN為界 上半部分勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 下半部分勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2 已知B1 4B2 4B0 磁場(chǎng)方向相同 且磁場(chǎng)區(qū)域足夠大 在距離界線MN為h的P點(diǎn)有一宇航員處于靜止?fàn)顟B(tài) 宇航員以平行于MN的速度向右拋出一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶負(fù)電小球 發(fā)現(xiàn)小球在界線處的速度方向與界線成90 角 接著小球進(jìn)入下半部分磁場(chǎng) 當(dāng)宇航員沿與界線平行的直線勻速到達(dá)目標(biāo)Q點(diǎn)時(shí) 剛好又接住球而靜止 1 請(qǐng)你粗略地作出小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 2 PQ間的距離是多大 3 宇航員的質(zhì)量是多少 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 3 如圖所示 絕緣水平地面上有寬L 0 4m的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 場(chǎng)強(qiáng)E 6 105N C 方向水平向左 不帶電的物塊B靜止在電場(chǎng)邊緣的O點(diǎn) 帶電量q 5 10 8C 質(zhì)量mA 1 10 2kg的物塊A在距O點(diǎn)s 2 25m處以v0 5m s的水平初速度向右運(yùn)動(dòng) 并與B發(fā)生碰撞 假設(shè)碰撞前后A B構(gòu)成的系統(tǒng)沒(méi)有動(dòng)能損失 A的質(zhì)量是B的k k 1 倍 A B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為 0 2 物塊均可視為質(zhì)點(diǎn) 且A的電荷量始終不變 取g 10m s2 1 求A到達(dá)O點(diǎn)與B碰撞前的速度 2 求碰撞后瞬間 A和B的速度 3 討論k在不同取值范圍時(shí)電場(chǎng)力對(duì)A做的功 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 4 如圖所示 直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi) x軸與絕緣的水平面重合 在y軸右方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng) 質(zhì)量為m2 8 10 3kg的不帶電小物塊靜止在原點(diǎn)O A點(diǎn)距O點(diǎn)l 0 045m 質(zhì)量m1 1 10 3kg的帶電小物塊以初速度v0 0 5m s從A點(diǎn)水平向右運(yùn)動(dòng) 在O點(diǎn)與m2發(fā)生正碰并把部分電量轉(zhuǎn)移到m2上 碰撞后m2的速度為0 1m s 此后不再考慮m1 m2間的庫(kù)侖力 已知電場(chǎng)強(qiáng)度E 40N C 小物塊m1與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 1 取g 10m s2 求 1 碰后m1的速度 2 若碰后m2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且恰好通過(guò)P點(diǎn) OP與x軸的夾角 30 OP長(zhǎng)為lOP 0 4m 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小 3 其他條件不變 若改變磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的大小 使m2能與m1再次相碰 求B 的大小 答案 解析 1 0 4m s 方向水平向左 2 1T 3 0 25T 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4