创新设计全国通用2017版高考物理二轮复习专题突破2功和能动量和能量第2讲能量和动量观在电磁学中的应用.docVIP

第2讲　在电磁学中的应用 1．(多选)(201620)如图1，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知(　　) 图1 A．Q点的电势比P点高 B．油滴在Q点的动能比它在P点的大 C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大 D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小 解析　由于油滴受到的电场力和D选项错；由于油滴轨迹相对于过P的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qEmg，则电场方向竖直向下，所以Q点的电势比P点的高，A选项正确；当油滴从P点运动到Q点时，电场力做正功，电势能减小，C选项错误；当油滴从P点运动到Q点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以Q点动能大于P点的动能，B选项正确。 答案　AB 2．(2015·全国·15)如图2，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则(　　) 图2 A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQ B．直线c位于某一M＞φN C．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功 D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功 解析　由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等可知，φMφN＝φP，故过N、P点的直线d位于某一等势面内，则与直线d平行的直线c也位于某一等势面内，选项A错、B正确；φM＝φQ，则电子由M点运动到Q点，电场力不做功，选项C错误；由于φPφM＝φQ，电子P点运动到Q点，电势能减小，电场力做正功，选项D错误。 答案　B 3．(2014·新课标全国，25)如图3所示，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，∠BOA＝60°，OB＝OA。将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛A点。使此小球带电，电荷量为q(q0)，同时加一匀强电场，场强方向与△OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的3倍；若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过B点，且到达B点时的动能为初动能的6倍，重力加速度大小为g。求： 图3 (1)无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值； (2)电场强度的大小和方向。 解析　(1)设小球的初速度为v0，初动能为Ek0，从O点运动到A点的时间为t，令OA＝d，则OB＝d，根据平抛运动的规律有 dsin 60°＝v0t① dcos 60°＝gt2② 又有Ek0＝mv③ 由①②③式得Ek0＝mgd④ 设小球到达A点时的动能为EkA，则 EkA＝Ek0＋mgd⑤ 由④⑤式得＝⑥ (2)加电场后，小球从O点到A点和B点，高度分别降低了和，设电势能分别减小ΔEpA和EpB，由能量守恒及④式得 ΔEpA＝3Ek0－Ek0－mgd＝Ek0⑦ ΔEpB＝6Ek0－Ek0mgd＝Ek0⑧ 在匀强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的。设直线OB上的M点与A点等电势，M与O点的距离为x，如图， 则有＝⑨ 解得x＝d。MA为等势线，电场必与其垂线OC方向平行。设电场方向与竖直向下的方向的夹角为α，由几何关系可得α＝30°⑩ 即电场方向与竖直向下的方向的夹角为30°。 E，有qEdcos 30°＝ΔEpA 由④⑦?式得E＝ 答案　(1)　(2)见解析 [备 考 指 导] 【考情分析】 2014 卷ⅠT25 卷ⅡT25：能量守恒定律、法拉第电磁感应定律 2015 卷ⅠT15：电场力做功的计算及判断 2016 卷ⅠT20：电场力做功及合外力做功情况的判断、动能定理的应用 电场中的功能关系及电磁感应中的功能关系都是命题率较高的内容，题型为选择题、计算题。 【备考策略】 在解决电磁学中功能关系问题时应注意以下几点： (1)洛伦兹力在任何情况下都不做功； (2)电场力做功与路径无关，电场力做的功等于电势能的变化； (3)安培力可以做正功，也可以做负功； (4)力学中的几个功能关系在电学中仍然成立。 　电场中的功能关系 [规 律 方 法] 1．电场力做功的计算方法及电势能的变化情况 2．用功能关系分析带电粒子的运动 (1)若只有电场力做功，则电势能与动能之和保持不变。 (2)若只有电场力和重力做功，则电势能、重力势能、动能之和保持不变。 (3)除重力外，其他各力对粒子所做的功等于粒子机械能的变化量。 (4)各力对粒子所做功的代数和，等于粒子动能的变化量。 [精 典 题 组] 1.如图4所示，绝缘斜面处在一个竖直向上的匀强电场中，一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端。已知在金属块下滑的过程中动能增加0.3 J，重力做功1.5