单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,2017,届高考二轮,专题二 力与物体的直线运动,第,2,讲：动力学观点在电学中的应用,学习目标,1,、掌握电场内动力学问题的分析方法,2,、掌握磁场内动力学问题的分析方法,3,、学会电磁感应中的动力学问题的分析方法,知识梳理,1.,带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力的方向始终,粒子的速度方向,.,2.,带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下的直线运动只能是,_,运动,.,3.,带电粒子,(,不计重力,),在匀强电场中由静止开始被加速或带电粒子沿着平行于电场的方向射入匀强电场中时，带电粒子做,运动,.,4.,电磁感应中导体棒在安培力和其他恒力作用下的三种运动类型：,_,运动、加速度逐渐,的减速直线运动、加速度逐渐,的加速直线运动,.,垂直于,匀速直线,匀变速直线,匀速,直线,减小,减小,知识梳理,1.,带电粒子在电场中做直线运动的问题：在电场中处理力学问题时，其分析方法与力学相同,.,首先进行,，然后看粒子所受的合力方向与,是否一致，其运动类型有电场内的加速运动和在交变电场内的往复运动,.,2.,带电粒子在交变电场中的直线运动，一般多以加速、减速交替出现的多运动过程的情景出现,.,解决的方法：,(1),根据运动学或动力学分析其中一个,内相关物理量的变化规律,.,(2),借助运动图象进行运动过程分析,.,受力分析,速度方向,变化周期,规律方法,难点突破,高考题型,1,电场内动力学问题分析,1.,在电场中处理力学问题时，其分析方法与力学相同,.,首先进行受力分析，然后看粒子所受的合力与速度方向是否一致，其运动类型有电场内的加速运动和在交变电场内的往复运动,.,难点突破,典例精析,【,例,1】,如图所示，一带电荷量为,q,、质量为,m,的小物块处于一倾角为,37,的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止,.,重力加速度为,g,，,sin 37,0.6,，,cos,37,0.8.,求：,(1),水平向右电场的电场强度大小；,【,解析,】,小物块受重力，电场力和弹力三力平衡：,Eq,mg,tan,37,【,答案,】,难点突破,(2),若将电场强度改为竖直向下，大小不变，小物块的加速度是多大；,【,解析,】,由牛顿第二定律可得,：,(,Eq,mg,)sin,37,ma,【,答案,】,难点突破,【,答案,】,(3),若将电场强度改为水平向左，大小变为原来的,2,倍，小物块从高度,H,处由静止释放，求小物块到达地面的时间为多少,.,【,解析,】,小物块将离开斜面做匀加速直线运动，竖直方向做自由落体运动：,H,=,难点突破,1,、,(,多选,),在绝缘光滑的水平面上相距为,6,L,的,A,、,B,两处分别固定正电荷,Q,A,、,Q,B,.,两电荷的位置坐标如图甲所示,.,图乙是,AB,连线之间的电势,与位置,x,之间的关系图象，图中,x,L,点为图线的最低点，若在,x,2,L,的,C,点由静止释放一个质量为,m,、电量为,q,的带电小球,(,可视为质点,),，下列有关说法正确的是,(,),A.,小球在,x,L,处的速度最大,B.,小球一定可以到达,x,2,L,点处,C.,小球将以,x,L,点为中心做往复运动,D.,固定在,A,、,B,处的电荷的电量之比为,Q,A,Q,B,41,高考预测,难点突破,【,解析,】,据,x,图象切线的斜率等于场强,E,，则知,x,L,处场强为零，所以小球在,C,处受到的电场力向左，向左加速运动，到,x,L,处加速度为,0,，从,x,L,向左运动时，电场力向右，做减速运动，所以小球在,x,L,处的速度最大，故,A,正确；,由题图乙可知，,x,2,L,点的电势大于,x,2,L,点的电势，所以小球不可能到达,x,2,L,点处，故,B,错误；,由图知图象不关于,x,L,对称，所以,x,L,点不是中心，故,C,错误；,【,答案,】AD,难点突破,高考题型,2,磁场内动力学问题分析,1.,对于磁场内的动力学问题，要特别注意洛伦兹力的特性，因,F,洛,qvB,，则速度,v,的变化影响受力，受力的变化又反过来影响运动,.,2.,带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下的直线运动只能是匀速直线运动,.,3.,此类问题也常出现临界问题，如滑块脱离木板的临界条件是支持力为零,.,难点突破,【,例,2】,(,多选,),如图甲所示，一带电物块无初速度地放在皮带轮底端，传送带轮以恒定大小的速率沿顺时针传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端,E,运动至皮带轮顶端,F,的过程中，其,v,t,图象如图乙所示，物块全程运动的时间为,4.5 s,，关于带电物块及运动过程的说法正确的是,(,),A.,该物块带负电,B.,传送带的传动速度大小可能大于,1,m/s,C.,若已知传送带的长度，可求出该过程中,物块与传送带发生的相对位移,D.,在,2,4.5 s,内，物块与传送带仍可能有相对运动,典例精析,难点突破,【,解析,】,由图乙可知，物块做加速度逐渐减小的加速运动,.,物块的最大速度是,1,m/s,.,物块开始时,F,N,mg,sin,ma,物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，由,式可知，物块的加速度逐渐减小，一定是,F,N,逐渐减小，而开始时：,F,N,mg,cos,，后来：,F,N,mg,cos,F,洛,，即洛伦兹力的方向是向上的,.,物块沿传送带向上运动，由左手定则可知，物块带正电,.,故,A,错误；,物块向上运动的过程中，洛伦兹力越来越大，则受到的支持力越来越小，结合,式可知，物块的加速度也越来越小，当加速度等于,0,时，物块达到最大速度，此时：,mg,sin,(,mg,cos,F,洛,),难点突破,由,可知，只要传送带的速度大于等于,1,m/s,，则物块达到最大速度的条件与传送带的速度无关，所以传送带的速度有可能是,1,m/s,，也有可能大于,1,m/s,，物块可能相对于传送带静止，也有可能与传送带相对滑动,.,故,B,、,D,正确；,由以上的分析可知，传送带的速度不能判断，所以若已知传送带的长度，也不能求出该过程中物块与传送带发生的相对位移,.,故,C,错误,.,【,答案,】BD,难点突破,高考预测,2,、,(,多选,),如图所示，空间中存在垂直于纸面向外的磁感应强度为,B,的匀强磁场,(,图中没有画出,),，两个质量均为,m,的物块,P,、,Q,叠放在一起，并置于固定在地面上倾角为,且无限长的绝缘斜面体上,.,物块,P,带正电，电荷量为,q,；物块,Q,是不带电的绝缘体,.,P,、,Q,间动摩擦因数为,1,，,Q,和斜面间动摩擦因数为,2,.,现使,P,、,Q,一起由静止开始沿斜面下滑，运动过程中,P,、,Q,始终保持相对静止,.,则以下说法正确的是,(,),A.,根据题设条件可以求出物块,P,任意时刻的加速度,B.,根据题设条件可以求出物块,P,的最大动能,C.,两个物块,P,、,Q,间的摩擦力最小值为,2,mg,cos,D.,两个物块,P,、,Q,间的摩擦力最小值为,1,mg,cos,难点突破,【,解析,】,由于物体的速度变化时洛伦兹力发生变化，所以除了开始时刻外，其他各时刻,P,、,Q,间弹力及摩擦力无法求出，故无法求出任意时刻的加速度；故,A,错误；,根据受力分析可知，,P,、,Q,受重力、支持力、摩擦力以及洛伦兹力的作用，由左手定则可知，洛伦兹力垂直斜面向下；物体开始时向下加速运动，随着速度变大，洛伦兹力增大，则压力增大，摩擦力增大；当摩擦力等于重力的分力时物体具有最大动能；此时有：,mg,sin,2,(2,m,),g,cos,Bqv,；由公式可求得最大速度，即可求最大动能；故,B,正确；,对整体分析可知，开始时整体的加速度,a,g,sin,2,g,cos,；此时,P,受摩擦力最小；再对,Q,分析可知，此时,Q,受到的摩擦力也为最小值；根据牛顿第二定律可得；摩擦力最小值为：,2,mg,cos,，故,C,正确，,D,错误,.,【,答案,】BC,难点突破,高考题型,3,电磁感应中的动力学问题分析,1.,对于导体棒在磁场中动力学问题的分析要特别注意棒中的感应电流受到的安培力一般是阻力,.,2.,电磁感应中导体棒在安培力和其他恒力作用下的三种运动类型：匀速直线运动、加速度逐渐减小的减速直线运动、加速度逐渐减小的加速直线运动,.,难点突破,【,例,3】,如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距,0.5 m,，与水平面夹角均为,30,，金属导轨的电阻不计,.,导轨之间的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度,B,0.4 T.,金属棒,ab,和,cd,的质量均为,0.2 kg,，电阻均为,0.1,，垂直导轨放置,.,某时刻棒,ab,在外力作用下，沿着导轨向上滑动，与此同时，棒,cd,由静止释放,.,在运动过程中，棒,ab,始终保持速度,v,0,1.5,m/s,不变，两金属棒与导轨,始终垂直且接触良好,.,取重力加速度,g,10 m/s,2,.,求：,(1),棒,ab,产生的感应电动势；,典例精析,【,解析,】,E,ab,BLv,0,0.4,0.5,1.5 V,0.3 V,【,答案,】,0.3 V,难点突破,(2),闭合回路中的最小电流和最大电流；,棒,cd,受到安培力为,F,1,BI,1,L,0.4,1.5,0.5 N,0.3 N,棒,cd,受到的重力沿导轨向下的分力为,G,1,mg,sin,30,1 N,F,1,G,1,，棒,cd,沿导轨向下加速运动，即,abcd,闭合回路的感应电动势增大；电流也增大，所以最小电流为,I,min,I,1,1.5 A,当棒,cd,的速度达到最大时，回路的电流最大，此时棒,cd,的加速度为,0,由,mg,sin,30,BI,max,L,【,答案,】1.5 A,5 A,难点突破,(3),棒,cd,最终稳定运动时的速度大小,.,得,v,cd,3.5,m/s,.,【,答案,】3.5,m/s,难点突破,高考预测,3,、,如图甲所示，,abcd,为质量,M,的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量为,m,的金属棒,PQ,平行,bc,放在水平导轨上，,PQ,棒左边靠着绝缘固定的竖直立柱,e,、,f,，导轨处于匀强磁场中，磁场以,OO,为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度均为,B,.,导轨,bc,段长,l,，其电阻为,r,，金属棒电阻为,R,，其余电阻均可不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数为,.,若在导轨上施加一个方向向左、大小恒为,F,的水平拉力，设导轨足够长，,PQ,棒始终与导轨接触,.,试求：,难点突破,【,解析,】,由牛顿第二定律得,F,BIl,(,mg,BIl,),Ma,(1),导轨运动的最大加速度,a,max,；,难点突破,(2),导轨的最大速度,v,max,；,【,解析,】,随着导轨速度增加，,I,感,增大，,a,减小，当,a,0,时，有最大速度,v,m,难点突破,(3),在图乙中定性画出回路中感应电流,I,随时间,t,变化的图象，并写出分析过程,.,【,解析,】,从刚拉动开始计时，,t,0,时，,v,0,0,，,I,感,0,；,t,t,1,时，,v,达最大，,I,感,I,m,；,0,t,1,之间，导轨做速度增加，加速度减小的变加速运动，,I,感,与,v,成正比关系，以后,a,0,，速度保持不变，,I,感,保持不变,.,【,答案,】,见解析图,拓展练习,1,、,如图甲所示为两平行金属板，板间电势差变化如乙图所示,.,一带电小球位于两板之间，已知小球在,0,t,时间内处于静止状态，在,3,t,时刻小球恰好经过静止时的位置，整个过程带电小球没有与金属板相碰,.,则乙图中,U,x,的值为,(,),A.3,U,0,B.4,U,0,C.5