功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用.ppt

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1、第2課時(shí)功能關(guān)系在電學(xué)中的應(yīng)用基礎(chǔ)回扣1.靜電力做功與無關(guān).若電場為勻強(qiáng)電場,則W=Fscosθ=Eqscosθ;若是非勻強(qiáng)電場,則一般利用W=來求.2.磁場力又可分為洛倫茲力和安培力.洛倫茲力在任何情況下對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷都;安培力可以做正功、負(fù)功,還可以不做功.3.電流做功的實(shí)質(zhì)是電場做功.即W=UIt=.路徑qU不做功移動(dòng)電荷qU4.導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線時(shí),棒中感應(yīng)電流受到的安培力對(duì)導(dǎo)體棒做功,使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能.5.電場力做功等于的變化,即WAB=-ΔEp負(fù)電電勢(shì)能思路方法1.功能關(guān)系在電學(xué)中應(yīng)用的題目,一般過程復(fù)雜且涉及多種性質(zhì)不同的力,因此,通過審題,抓住和

2、運(yùn)動(dòng)過程的分析是關(guān)鍵,然后根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)過程各力做功的特點(diǎn)來選擇規(guī)律求解.2.力學(xué)中的動(dòng)能定理和能量守恒定律在處理電學(xué)中能量問題時(shí)仍然是首選的方法.受力分析題型1功能關(guān)系在電場中的應(yīng)用例1如圖4-2-1所示,在O點(diǎn)處放置一個(gè)正電荷,在過O點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的A點(diǎn),自由釋放一個(gè)帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球落下的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、半徑為R的圓(圖中實(shí)線表示)相交于B、C兩點(diǎn),點(diǎn)O、C在同一水平線上,∠BOC=30°,A點(diǎn)距離OC的豎直高度為h.若小球通過B點(diǎn)的速度為v,下列說法中正確的是()圖4-2-1A.小球通過C點(diǎn)的速度大小是B.小球通過

3、C點(diǎn)的速度大小是C.小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)靜電力做功是D.小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)損失的機(jī)械能是解析由于B、C兩點(diǎn)位于正電荷的等勢(shì)面上,從B→C過程,只有小球的重力對(duì)小球做正功,由動(dòng)能定理:mgRsin30°=mvC2-mv2,解之得,B正確;由A→C過程,由動(dòng)能定理mgh+W電=mvC2,W電=m(v2+gR)-mgh,W電=mv2+mgR-mgh,C錯(cuò);小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)損失的機(jī)械能等于小球克服靜電力做的功,ΔE=mgh-mgR-mv2,D正確.答案BD1.在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷(或帶電體)時(shí),靜電力不做功.2.靜電力做功與路徑無關(guān),與重力做功類似.3.靜電力做了多少功,系統(tǒng)的

4、機(jī)械能就變化多少.4.動(dòng)能定理仍是解決靜電力做功問題的有效方法.預(yù)測(cè)演練1一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E中從a到b的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4-2-2中虛線所示,電場方向豎直向下,不計(jì)空氣阻力.此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中,能量變化情況是()A.動(dòng)能減小B.電勢(shì)能增加C.重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和減小D.動(dòng)能和電勢(shì)能之和增加C解析由運(yùn)動(dòng)軌跡可知,油滴受重力和靜電力的合力豎直向上,即合力對(duì)液滴做正功,動(dòng)能增加,A錯(cuò);由于靜電力做正功,電勢(shì)能減小,B錯(cuò);由于合力做正功,C對(duì);由于重力做負(fù)功,D錯(cuò).圖4-2-2題型2功能關(guān)系在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用例2(17分)如圖4-2-3所示,兩根相距為L的金屬

5、軌道固定于水平面上,導(dǎo)軌電阻不計(jì),一根質(zhì)量為m、長為L、電阻為R的金屬棒兩端放于導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,棒與導(dǎo)軌的接觸良好.導(dǎo)軌左端連有阻值為2R的電阻,在電阻兩端接有電壓傳感器并與計(jì)算機(jī)相連.有n段方向豎直向下、寬度為a、間距為b的勻強(qiáng)磁場(a>b),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬棒初始位于OO′處,與第一段磁場相距2a.圖4-2-3(1)若金屬棒有向右的初速度v0,為使金屬棒保持v0一直向右穿過各磁場,需對(duì)金屬棒施加一個(gè)水平向右的拉力,求金屬棒進(jìn)入磁場前拉力F1的大小和進(jìn)入磁場后拉力F2的大小.(2)在(1)的情況下,求金屬棒從OO′開始運(yùn)動(dòng)到剛離開第n段磁場

6、過程中,拉力所做的功.(3)若金屬棒初速度為零,現(xiàn)對(duì)棒施以水平向右的恒定拉力F,使棒穿過各段磁場,發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)顯示出的電壓隨時(shí)間做周期性變化,如圖4-2-4所示.從金屬棒進(jìn)入第一段磁場開始計(jì)時(shí),求整個(gè)過程中導(dǎo)軌左端電阻上產(chǎn)生的熱量.圖4-2-4解析(1)當(dāng)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)入磁場前F1=μmg(1分)進(jìn)入磁場后F2=μmg+F安(1分)F安=BIL(1分)(1分)解得F2=μmg+(1分)(2)金屬棒在磁場外運(yùn)動(dòng)過程中W1=μmg［2a+(n-1)b］(2分)穿過n段磁場過程中,W2=nF2a(2分)所以拉力做功為W=W1+W2=μmg［(n+2)a+(

7、n-1)b］+(1分)(3)金屬棒進(jìn)入磁場前(F-μmg)2a=(1分)穿過第一段磁場過程中Fa-μmga-E電=mv22-mv12(2分)金屬棒從穿出第一段磁場到進(jìn)入第二段磁場的過程中(F-μmg)b=mv12-mv22(1分)整個(gè)過程中電阻上產(chǎn)生的總熱量為Q=n(2分)解得Q=n(F-μmg)(a+b)(1分)答案(1)F1=μmg,F2=μmg+(2)見解析(3)n(F-μmg)(a+b)預(yù)測(cè)演練2如圖4-2-5甲所示,一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上,兩軌道相距L=1m,兩軌道之間用R=3Ω的電阻連接,一質(zhì)量m