1、 高考常對(duì)電學(xué)問(wèn)題中的功能關(guān)系進(jìn)行考查，特別是動(dòng)能定理的應(yīng)用此類題目的特點(diǎn)是過(guò)程復(fù)雜、綜合性強(qiáng)，主要考查學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力預(yù)計(jì)高考此類題目仍會(huì)出現(xiàn) 一、電場(chǎng)中的功能關(guān)系的應(yīng)用 1.電場(chǎng)力的大小計(jì)算 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)其計(jì)算方法一般有如下四種 (1)由公式WFlcos 計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為WEqlcos . (2)由WqU計(jì)算，此公式適用于任何電場(chǎng) (3)由電勢(shì)能的變化計(jì)算：WEE. BpAABp (4)由動(dòng)能定理計(jì)算：WWE. k其他力電場(chǎng)力2電場(chǎng)中的功能關(guān)系 (1)若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 (2)若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持

2、不變 (3)除重力、彈簧彈力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化 (4)所有外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化 二、磁場(chǎng)中的功能關(guān)系的應(yīng)用 1.磁場(chǎng)力的做功情況 (1)洛倫茲力在任何情況下對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷都不做功 (2)安培力對(duì)通電導(dǎo)線可做正功、負(fù)功，還可能不做功，其計(jì)算方法一般有如下兩種 由公式WFlcos 計(jì)算 由動(dòng)能定理計(jì)算：WWE k 其他力安2電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系 (1)電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即QW 克安 (2)電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程遵從能量守恒焦耳熱的增加量等于其他形式能量的減少量 電場(chǎng)中的功能關(guān)系 考點(diǎn)一?與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r新課標(biāo)卷】在

3、一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)的關(guān)系4【2017·例1如圖所示。電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別E、E、E和E。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離r與點(diǎn)aacdb?）標(biāo)出，其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、ca的電勢(shì)點(diǎn)移已在圖中用坐標(biāo)（r，aaa動(dòng)到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為W、W和W。下列選項(xiàng)正確的是 cdabbc AE：E=4:1 BE：E=2:1 CW:W=3:1 DW:W=1:3 cdbcabadbcbcAC 【答案】 【變式探究】如圖263所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場(chǎng)，實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線兩電子分別從 a、b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，

4、設(shè)電場(chǎng)力對(duì)兩電子做的功分別為W和W，a、b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為baE和E，則( ) ba 圖263 W，E >EE BW EAW W， >bbababaaW，E <WE ECWW，E< Dbbababaa解析 由于a、b在同一等勢(shì)線上，故從a到c與從b到c的電勢(shì)差相等，即UU，又由電場(chǎng)力做功公bcac式WqU可知：WW，故B、D錯(cuò)誤又由電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，從圖可知a處比b處電場(chǎng)線ba密集，故E>E，故A對(duì)，C錯(cuò) baA 答案【變式探究】如圖264所示，在絕緣水平面上方存在著足夠大的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶正電的小金屬塊以一定的初速度從A點(diǎn)開(kāi)始沿水平面向左做

5、直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)L長(zhǎng)度到達(dá)B點(diǎn)，速度變?yōu)榱阍诖诉^(guò)程中，2金屬塊損失的動(dòng)能有轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能金屬塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到某點(diǎn)C(圖中未標(biāo)出)時(shí)的動(dòng)能和A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相同， 3則金屬塊從A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到C的整個(gè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的總路程為 圖264 A1.5L B.2L D4L C3L 答案 D 考點(diǎn)二 功能觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)問(wèn)題中的應(yīng)用 例22【2017·新課標(biāo)卷】（20分）如圖，兩水平面（虛線）之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量分別為q和q（q>0）的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出。小球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi)。

6、已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng) 能的1.5倍。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求 （1）M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比； （2）A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度； （3）該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。 1mgE?H）3（）（3:1 1【答案】（） 2 3q2【解析】（1）設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍為v；M、N在電場(chǎng)00中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s和s；由運(yùn)動(dòng)公式可得： 21at=0 v012at?vts 01212at?vt?s 02

7、2s:s?3:1 聯(lián)立解得：21 vqEEq0?a? （3）設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球M進(jìn)入電場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，則， vmgmy、，由動(dòng)能定理：E離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能分別為E 設(shè)MNk2k1122m(v?v)?mgH?qEsE? 10yk12122E?m(v?v)?mgH?qEs? 2k2y02由已知條件：E=1.5E k2k1KXXZ。來(lái)源學(xué)?？?。mg?E 解得：聯(lián)立? 2q【變式探究】如圖267所示，上下開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊( ) A在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng) 在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒BC在P中的下落時(shí)間比在Q中

8、的長(zhǎng) D落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大 圖267 答案 C 【變式探究】(多選)如圖268所示，豎直平面內(nèi)有一足夠長(zhǎng)的寬度為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌，質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地上下滑動(dòng)，且導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌接觸良好，ab電阻為R，其他電阻不計(jì)導(dǎo)體棒ab由靜止開(kāi)始下落，過(guò)一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab立刻做變速運(yùn)動(dòng)，則在以后導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖268 :Z*xx*k.來(lái)源 A導(dǎo)體棒ab做變速運(yùn)動(dòng)期間加速度一定減小 B單位時(shí)間內(nèi)克服安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為閉合電路中的電能和電熱之和，符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定

9、律mgR 最后做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度大小為vD導(dǎo)體棒ab22 LB導(dǎo)體棒由靜止下落，在豎直向下的重力作用下做加速運(yùn)動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，由右手定則判定，導(dǎo)體中解析 BLv導(dǎo)LFBILB，產(chǎn)生的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，再由左手定則，可判定導(dǎo)體棒受到的安培力方向向上， R正確；最后合力為體棒受到的重力和安培力的合力變小，加速度變小，物體做加速度越來(lái)越小的運(yùn)動(dòng)，AmgRBLv正確；導(dǎo)體棒克服安培力做功，v，DmgL得，零，加速度為零，做勻速運(yùn)動(dòng)由Fmg0B22 LRB 正確B減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由于電流的熱效應(yīng)，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，答案 ABD :ZXXK來(lái)源考點(diǎn)三、應(yīng)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和功能關(guān)系解決力電綜合問(wèn)題 例

10、3、在如圖2611所示的豎直平面內(nèi)，物體A和帶正電的物體B用跨過(guò)定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角37°的上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行勁度系數(shù)k5 N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，一端用另一輕繩穿過(guò)固定的光滑小環(huán)D與A相連彈簧處于原長(zhǎng)，輕繩恰好拉直，DM4 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中已知A、B的質(zhì)量分別為m垂直于斜面水平面處于場(chǎng)強(qiáng)E5×10A6C.10設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦，繩不可伸q4×和m所帶電荷量0.2 kg，B0.1 kgB2，sin 37°0.6，cos 37°B電荷量不變?nèi)10 m/s0.8

11、. 長(zhǎng)，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，(1)求B所受靜摩擦力的大??； 2開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)A從M到以加速度a0.6 m/sN的過(guò)程施加沿(2)現(xiàn)對(duì)A斜面向下的拉力F，使A 中，B的電勢(shì)能增加了E0.06 J已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4.求A到達(dá)Np點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率 圖2611 (2)物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，A、B兩物體的位移均為s，A、B間繩子張力為T，有qEsE(2分) pTmgqEma(2分) BB22vas ，受彈簧拉力為F，彈簧的伸長(zhǎng)量為x，有設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v彈 ·x Fk彈) 分a (2msin Fsin TgFmAA彈 cos s) (2分

12、由幾何關(guān)系知x sin P，有Fv N設(shè)拉力F在點(diǎn)的瞬時(shí)功率為P 0.528 W P聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得(2)0.528 W 答案 (1)0.4 N的傾斜平行軌道與豎直面內(nèi)的平行圓形軌道平滑對(duì)接，軌道60°所示，傾角為1262【變式探究】如圖的垂直于軌道向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，Br.在傾斜平行軌道的上部有磁感應(yīng)強(qiáng)度為之間距離為L(zhǎng)，圓形軌道的半徑為點(diǎn)高C的定值電阻質(zhì)量為m的金屬棒從距軌道最低端磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，圓形軌道末端接有一電阻值為R ，不計(jì)摩擦和導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，求：7mg度為H處由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力為 12 6圖2 點(diǎn)的速度大??；金屬棒通過(guò)軌道最低端C (1) 金屬

13、棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；(2) R金屬棒整個(gè)下滑過(guò)程中定值電阻上產(chǎn)生的熱量；(3) D時(shí)對(duì)軌道的壓力的大小(4)金屬棒通過(guò)圓形軌道最高點(diǎn)軌道的壓力為，金屬棒對(duì)v，軌道對(duì)金屬棒的支持力為F解析 (1)設(shè)金屬棒通過(guò)軌道最低端C點(diǎn)的速度為CC 2mvCF，由牛頓第二定律可知 mgF CCr mg 7FF而CC 6gr. 解得vC (3)由能量守恒定律，在金屬棒的整個(gè)下滑過(guò)程中電阻器R上產(chǎn)生的熱量等于金屬棒損失的機(jī)械能，所以 12 mgHmvQ C2 ) 3mg(Hr聯(lián)立得Q(4)金屬棒由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒，有 1122mvmvmg·2r DC22金屬棒通過(guò)圓形軌道最高點(diǎn)D

14、時(shí)，設(shè)軌道對(duì)金屬棒豎直向下的壓力為F ，由牛頓第二定律有D2mvD Fmg Dr 聯(lián)立解得Fmg D mg. 由牛頓第三定律可知金屬棒通過(guò)圓形軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道的壓力為mgR3) 3rmg( H(1)6gr (2) (3)答案BL2mg (4) OCBA2017·1、中央各有一小孔，、如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板、小孔分別位于【江蘇卷】OCOP'MPP點(diǎn)靜止釋放的、點(diǎn)現(xiàn)將點(diǎn)由點(diǎn)，則由點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到板向右平移到 電子 P A點(diǎn)返回（）運(yùn)動(dòng)到PP' B點(diǎn)之間返回）運(yùn)動(dòng)到（和P' C點(diǎn)返回）運(yùn)動(dòng)到（P' D點(diǎn)）穿過(guò)（A 【答案】 ?與

15、該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖2 【2017·新課標(biāo)卷】在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)所示。電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別E、E、E和E。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離r與點(diǎn)a的acbda?）標(biāo)出，其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、電勢(shì)r已在圖中用坐標(biāo)（，c點(diǎn)移動(dòng)aaa到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為W、W和W 。下列選項(xiàng)正確的是cdbcab AE：E=4:1 BE：E=2:1 CW:W=3:1 DW:W=1:3 cdabbbccabcdAC 【答案】 3.2017·16l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小

16、北京卷】（分）如圖所示，長(zhǎng)【6 C=37°q=1.0×10。已知小球所帶電荷量，球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繩與豎直方向的夾角32sin 37°=0.6cos 37°=0.8 N/Cg=10 m/sE=3.0×10勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，取重力加速度，。求： 1F 的大小。）小球所受電場(chǎng)力（2m 。）小球的質(zhì)量（3v 的大小。（）將電場(chǎng)撤去，小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度34 m/s 12.04.0×103.0×3 kg 102 N ）（【答案】（）【解析】（1）根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度定義式可知，小球所受電場(chǎng)力大小為 633 N 10×

17、;3.0×10 N=3.0×=1.0×=FqE10 作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示F和電場(chǎng)力T、繩的拉力mg）小球受2（ F4?tan37 kg m=4.0×根據(jù)幾何關(guān)系有10，得 mg1?2?cosmglmv371?）撤去電場(chǎng)后，小球?qū)⒗@懸點(diǎn)擺動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有3 （ 2 ?2.0m/scos372gl?1?v? 得4【2017·新課標(biāo)卷】（20分）如圖，兩水平面（虛線）之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量分別為q和q（q>0）的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場(chǎng)的方向射出。小

18、球在重力作用下進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開(kāi)。已知N離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度方向豎直向下；M在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為N剛離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的1.5倍。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g。求 （1）M與N在電場(chǎng)中沿水平方向的位移之比； （2）A點(diǎn)距電場(chǎng)上邊界的高度； （3）該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。 1mgE?H）3 ）（13:1 （2）（ 【答案】 32q【解析】（1）設(shè)帶電小球M、N拋出的初速度均為v，則它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的水平速度仍為v；M、N在電場(chǎng)00中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向，大小均為a，在電場(chǎng)中沿水平方向的位移分別為s和s；由運(yùn)動(dòng)公式可得： 21at=0

19、v012at?tv?s 01212att?s?v 022s:s?3:1聯(lián)立解得： 21（2）設(shè)A點(diǎn)距離電場(chǎng)上邊界的高度為h，小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為v，則； y2v?2gh y12gtt?H?v y2因?yàn)镸在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則 vs01? vHy1H= 由可得h 3 1.【2016·全國(guó)卷】如圖1-所示，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)若Q僅受P的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為a、a、a，速度大小分別為v、v、v，則( ) cacabb 圖1- Aa>a&g

20、t;a，v>v>v bbaaccBa>a>a，v>v>v acacbbCa>a>a，v>v>v acbacbDa>a>a，v>v>v bcabac 2.【2016·全國(guó)卷】關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說(shuō)法正確的是( ) A兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功 【答案】B 【解析】靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線不可能相交，等勢(shì)面也不可能相交，否則的話會(huì)出現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)有兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度和兩個(gè)電勢(shì)值的矛盾

21、，A錯(cuò)誤；由WqU可知，當(dāng)電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，電荷的電勢(shì)能不ABAB變，如果電場(chǎng)線不與等勢(shì)面垂直，那么電荷將受到電場(chǎng)力，在電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)必然會(huì)做功并引起電勢(shì)能變化，這就矛盾了，B正確；同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等，C錯(cuò)誤；對(duì)于負(fù)電荷，q<0，從電勢(shì)高的A點(diǎn)移到電勢(shì)低的B點(diǎn)，U>0，由電場(chǎng)力做功的公式WqU可知W<0，電場(chǎng)力做負(fù)功，ABABABABD錯(cuò)誤 3【2016·江蘇卷】一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖1-所示容器內(nèi)表面為等勢(shì)面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1- AA點(diǎn)的電場(chǎng)

22、強(qiáng)度比B點(diǎn)的大 B小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的低 CB點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直 D將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功不同 【答案】C 【解析】電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)越強(qiáng)，據(jù)圖可知，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的高，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；容器內(nèi)表兩B、A正確C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直，選項(xiàng)B面為等勢(shì)面，而電場(chǎng)線總與等勢(shì)面垂直，故 D錯(cuò)誤點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功均為零，選項(xiàng)點(diǎn)等勢(shì)，將檢驗(yàn)電荷從A:來(lái)源所示，電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，1-【2016·

23、北京卷】如圖4，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板U，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為并從另一側(cè)射出已知電子質(zhì)量為m0. d，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為間電壓為U ；和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離y(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用下列數(shù)(1)(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問(wèn)題的常用方法在解決2192312. 10 m/s C，g kg，e1.6×10據(jù)分析說(shuō)明其原因已知U2.0×10 V，d4.0×10 m，m9.1×10的定義式類比電勢(shì)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請(qǐng)寫(xiě)出電

24、勢(shì)(3) ”的共同特點(diǎn)的概念，并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的定義方法，在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)G 圖1-2ULeU20 (2)略 (3)略【答案】(1) m4Ud0 (2)考慮電子所受重力和電場(chǎng)力的數(shù)量級(jí)，有 29 N 10重力GmgeU15 N 10電場(chǎng)力F d由于F?G，因此不需要考慮電子所受重力 (3)電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)定義為電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能E與其電荷量q的比值， pEp即 q由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，可以類比靜電場(chǎng)電勢(shì)的定義，將重力場(chǎng)中物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能E與其質(zhì)量mGEG的比值，叫作“重力勢(shì)”，即. Gm電勢(shì)和重力勢(shì) 都是反映場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量，僅由場(chǎng)自身的因素決定G5【2016·

25、;四川卷】中國(guó)科學(xué)院2015年10月宣布中國(guó)將在2020年開(kāi)始建造世界上最大的粒子加速器加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備，在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用 如圖1-所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過(guò)各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在漂移67 10時(shí)速度為1× m/s，進(jìn)入漂移管E管間被電場(chǎng)加速，加速電壓視為不變?cè)O(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×1017 Hz，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間視為電源周期的.質(zhì)子的荷質(zhì)比，電源頻率為1×10

26、m/s 2 8 C/kg.求： 取1×10(1)漂移管B的長(zhǎng)度； (2)相鄰漂移管間的加速電壓 圖1- 4 V (6)6×10【答案】(1)0.4 m (2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為v，相鄰漂移管間的加速電壓為U，電場(chǎng)對(duì)質(zhì)子所做的功為W.質(zhì)子從漂移E管B運(yùn)動(dòng)到E電場(chǎng)做功W，質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m，則 WqU W3W 1122mv Wmv EB22聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得 4 V 6×U10 6【2016·全國(guó)卷】某同學(xué)用圖1-中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)兩根金屬導(dǎo)軌ab和ab固定在11極位于兩導(dǎo)軌的正下方，S極位于兩導(dǎo)軌的正上方，N的)未畫(huà)出(足夠大

27、的電磁鐵同一水平面內(nèi)且相互平行， 一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直 圖1-在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒沿箭(1) 頭所示的方向移動(dòng) (2)為使金屬棒在離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議： A適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離 B換一根更長(zhǎng)的金屬棒 C適當(dāng)增大金屬棒中的電流 )其中正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo) 連線如圖所示【答案】 (1) (2)AC 120可知，要增大金屬棒離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的速度v，可以增大磁感應(yīng)強(qiáng)度·smvB、增大電(2) 由動(dòng)能定理BIL 2流I、增大兩導(dǎo)軌間的距離L或增大導(dǎo)軌的長(zhǎng)度s；但兩導(dǎo)軌間的距離不變而只是換一

28、根更長(zhǎng)的金屬棒后，等效長(zhǎng)度L并不會(huì)發(fā)生改變，但金屬棒的質(zhì)量增大，故金屬棒離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的速度v減小 7【2016·江蘇卷】回旋加速器的工作原理如圖1-甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫，加在狹縫間q，電荷量為m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為B，磁感應(yīng)強(qiáng)度為d的間距為2mT.一束該種粒子在t0周期T時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為U. 0qB2入狹縫，其初速度視為零現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)，不考慮粒子間的相互作用求： (1)出射粒子的動(dòng)能E； m(2)粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到E所需的總時(shí)間t；

29、 0m(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過(guò)99%能射出，d應(yīng)滿足的條件 圖1- 2222BRBRd2mRqB【答案】(1) (2) qBUm220mU0(3)d< 2 R100qB【解析】(1)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為R時(shí) 2vqvBm R12 mv且E m2222RqB解得E mm2(2)粒子被加速n次達(dá)到動(dòng)能E，則EnqU 0mm粒子在狹縫間做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)n次經(jīng)過(guò)狹縫的總時(shí)間為t qU0加速度a md12 ta·勻加速直線運(yùn)動(dòng)nd 22BR2BRdmT由t(n1)·t，解得t 00qBU220T?t時(shí)間內(nèi)飄入的粒子才能每次均被加速 0(3)只有在 ?2Tt 2則所占的比例為

30、T 2mU0由>99%，解得d< 2 R100qB8.(2015·新課標(biāo)全國(guó)·24)如圖5，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方0向與電場(chǎng)方向的夾角為30°.不計(jì)重力求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 圖5 2m0【答案】 q 9（2014·四川卷）如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板p和b相距h，與圖示電路相連，金屬板厚度不計(jì)，忽略邊緣效應(yīng)p板上表面光滑，涂有絕緣層，其上O點(diǎn)右側(cè)相距h處有小孔K；b板上有小孔T，且O

31、、T在同一條豎直線上，圖示平面為豎直平面質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的靜止粒子被發(fā)射裝置(圖中未畫(huà)出)從O點(diǎn)發(fā)射，沿p板上表面運(yùn)動(dòng)時(shí)間t后到達(dá)K孔，不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間粒子視為質(zhì)點(diǎn)，在圖示平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電荷量保持不變，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g. (1)求發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功； (2)電路中的直流電源內(nèi)阻為r，開(kāi)關(guān)S接“1”位置時(shí)，進(jìn)入板間的粒子落在b板上的A點(diǎn)，A點(diǎn)與過(guò)K孔豎直線的距離為l.此后將開(kāi)關(guān)S接“2”位置，求阻值為R的電阻中的電流強(qiáng)度； 位置，使進(jìn)入板間的粒子受力平衡，此時(shí)在板間某區(qū)域加上方“1”接S若選用恰當(dāng)直流電源，電路中開(kāi)關(guān)(3)()521m，B磁感應(yīng)強(qiáng)度B只

32、能在0范圍內(nèi)選取)向垂直于圖面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(m)(221qt使粒子恰好從b板的T孔飛出，求粒子飛出時(shí)速度方向與b板板面的夾角的所有可能值(可用反三角函數(shù)表示) 32h2mhmh2?g (3)0<arcsin 【答案】(1) (2)22 2?tl5t2）Rrq（【解析】 (1)設(shè)粒子在p板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v，有 0 hvt 0設(shè)發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功為W，由動(dòng)能定理得 12 mvW 022mh聯(lián)立可得 W 2 2t(2)S接“1”位置時(shí)，電源的電動(dòng)勢(shì)E與板間電勢(shì)差U有 0EU 0板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，粒子進(jìn)入板間時(shí)有水平方向的速度v，在板間受到豎直方向的重力

33、和電場(chǎng)力0作用而做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，有 1UEh mgqEma 12 hat 12lvt 10S接“2”位置，則在電阻R上流過(guò)的電流I滿足 E0 I Rr聯(lián)立得 3h2mh?g I22 ?tl）Rq（r(3)由題意知此時(shí)在板間運(yùn)動(dòng)的粒子重力與電場(chǎng)力平衡，當(dāng)粒子從K進(jìn)入板間后立即進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，粒子從D點(diǎn)出磁場(chǎng)區(qū)域后沿DT做勻速直線運(yùn)動(dòng)，DT與b板上表面的夾角為題目所求夾角，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B取最大值時(shí)的夾角為最大值，設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，有 m 2mv0B qv11 0R過(guò)D點(diǎn)作b板的垂線與b板的上表面交于G，由幾何關(guān)系有 DGhR(1cos

34、)21 TGhRsin 31sin DG tan 14 cos TG，將BB代入，求得 聯(lián)立4111m2arcsin 15 m5當(dāng)B逐漸減小，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R也隨之變大，D點(diǎn)向b板靠近，DT與b板上表面的夾角也越變?cè)叫?，?dāng)D點(diǎn)無(wú)限接近于b板上表面時(shí)，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后在板間幾乎沿著b板上表面運(yùn)動(dòng)而從T孔飛出板間區(qū)域，此時(shí)B>B>0滿足題目要求，夾角趨近，即 0m0 1602arcsin 0< 則題目所求為 17 5（2013·新課標(biāo)卷）16.一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板 。小孔正上方處的P(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不

35、計(jì))點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開(kāi)始下中心有一小孔 返回。若將下極板向上平移，則從P(未與極板接觸)點(diǎn)開(kāi)始下落落，經(jīng)過(guò)小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處的相同粒子將 A.打到下極板上 B.在下極板處返回 在距上極板dD.處返回 處返回在距上極板 C. D 【答案】d?d)?mg(qU?0,【解析】設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,若將下極板電容器兩基板的電壓為U,由動(dòng)能定理得 2dU?h)?mg(qh?0,h,聯(lián)立解得再由動(dòng)能定理得設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中下降向上移動(dòng)d/3, 22d/322d?dh?,所以帶電粒子還沒(méi)達(dá)到下極板就減速為零,D選項(xiàng)正確.難度中等偏上意在考查推理能力 53【考點(diǎn)定位】動(dòng)能定理 電場(chǎng)力做功

36、 勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系。 :Z|xx|k.、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，一端與阻值0.4ml如圖，兩根相距)分(1633上海卷）2013·（R0.15的電阻相連。導(dǎo)軌x0一側(cè)存在沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，其方向與導(dǎo)軌平面垂直，變化率k0.5T/m，x0處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5T。一根質(zhì)量m0.1kg、電阻r0.05的金屬棒置于導(dǎo)軌上，0并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從x0處以初速度v2m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電阻上消耗的功0率不變。求： (1)同路中的電流； (2)金屬棒在x2m處的速度； (3)金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x2m過(guò)程中安培力做功的大?。?(4)金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x2m過(guò)程中外力的平均功率。 2(3)1.6(4)0.71 (1)2(2) 【答案】 3EE?BLV?BLV?0.4I?2?電流處導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) x0