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1、第5讲能量观点在电磁学中的应用1(2012年深圳三校联考)在绝缘的水平面上方存在着方向如图2211所示的匀强电场，水平面上的带电金属块在水平拉力F的作用下，沿水平面移动，已知金属块在移动的过程中，外力F做功32 J，金属块克服电场力做功8 J，金属块克服摩擦力做功16 J，则在此过程中金属块的()图2211A动能增加8 JB电势能增加24 JC机械能减少24 JD机械能增加48 J2(双选，2011年江门一模)一带电粒子沿着如图2212所示的虚线由A经B穿越电场，不计粒子的重力，则下列说法中正确的是()A粒子带正电B粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力C粒子在A处的动能小于在B处的动能
2、D粒子在A处的电势能小于在B处的电势能图2212图22133(双选，2011年增城调研)如图2213所示，绝缘光滑的半圆轨道位于竖直平面内，竖直向下的匀强电场正穿过其中，在轨道的上缘有一个质量为m、带电荷量为q的小球，由静止开始沿轨道运动下列说法正确的是()A小球运动过程中机械能守恒B小球在轨道最低点时速度最大C小球在最低点受到重力、支持力、电场力、向心力D小球在最低点对轨道的压力为3(mgqE)4(双选，2012年肇庆一模)如图2214所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知，下列叙述正确的是()图2214A若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做正功，电势能减少
3、B若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服电场力做正功，电势能增加C若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做正功，电势能减少D若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变5(双选，2011年广州一模)如图2215所示，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂直导轨所在的平面，ab棒在恒力F的作用下向右运动，则()图2215A安培力对ab棒做正功B安培力对cd棒做正功Cabdca回路的磁通量先增加后减少DF做的功等于回路产生的总热量和系统的动能增加量之和6如
4、图2216所示，实线为电场线，虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，一个正电荷在等势面L3处的动能为20 J，运动到等势面L1处时动能为零；现取L2为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4 J时，它的动能为(不计重力及空气阻力)()图2216A16 J B10 J C6 J D4 J7(双选，2011年四川卷)质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点不计空气阻力且小球从未落地，则()A整个过程中小球的电势能变化了mg2t2B整个过程中小球动量增加量的大小为2mgtC从加电场开始到小球运动到最低点时小球的动能变化了m
5、g2t2D从A点到最低点小球的重力势能变化了mg2t28(双选，2011年潮阳一中模拟)如图2217所示，在粗糙绝缘水平面上固定一点电荷Q，从M点无初速度释放一带有恒定负电荷的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止则从M点运动到N点的过程中，下列说法中正确的是()图2217A小物块所受电场力逐渐增大B小物块具有的电势能逐渐增加CM点的电势低于N点的电势D小物块电势能变化量的大小等于克服摩擦力做的功9如图2218所示，回路竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于回路平面向外，导线AC可以贴着光滑竖直长导轨下滑设回路的总电阻恒定为R，当导线AC从静止开始下落后，下面有关回路中能量转化的叙述中正确的说
6、法有()图2218A导线下落过程中机械能守恒B导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为在回路产生的热量C导线加速下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为导线增加的动能D导线达到稳定速度后的下落过程中，导线减少的重力势能全部转化为回路中增加的内能10如图2219所示，位于竖直平面内的正方形平面导线框abcd，边长为L10 cm，线框质量为m0.1 kg，电阻为R0.5 ，其下方有一匀强磁场区域，该区域上、下两边界间的距离为H(HL)，磁场的磁感应强度为B5 T，方向与线框平面垂直今线框从距磁场上边界h30 cm处自由下落，已知线框的dc边进入磁场后，ab 边到达上边界之前的某一时刻线框的
7、速度已达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场下边界的过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功是多少？(取g10 m/s2) 图221911如图2220所示，ABCD表示竖立在场强为E104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切，A为水平轨道上的一点，而且，ABR0.2 m，把一质量m10 g、带电量q105 C的小球在水平轨道的A点由静止释放后，小球在轨道的内侧运动，取g10 m/s2，求：(1)小球到达C点时的速度(2)小球达到C点时对轨道的压力(3)要使小球刚好能运动到D点，小球开始运动的位置应离B点多远
8、？图222012(2011年惠州一模)如图2221所示，PR是一长为L0.64 m的绝缘平板，固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的宽度d0.32 m一个质量m0.50103 kg、带电荷量为q5.0102 C的小物体，从板的P端由静止开始向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动当物体碰到挡板R后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PC.若物体与平板间的动摩擦因数0.20，取g10 m/s2.(结果保留两位有效数字)(1)判断电场的方向
9、及物体带正电还是带负电；(2)求磁感应强度B的大小；(3)求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能图22211A解析：设外力F做功为W1，克服电场力做功为W2，克服摩擦力做功为W3.由动能定理得EkW1W2W38 J由势能规律，电势能变化量EpW28 J机械能增加量EW1W2W38 J选A.2AC解析：从曲线运动弯曲方向看粒子受力应该沿电场线斜向上，所以电场力的方向与场强方向一致，粒子带正电，A项正确； A点电场线较密，所以粒子在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，B项错误；从A到B电场力做正功，动能增加，C项正确；电场力做正功电势能减少，D项错误3BD4AD解析：MN，UMN0，WUMNq，若
10、q0，W0，电场力做正功，电势能减少若q0，W0，电场力做负功，电势能增加选AD.5BD解析：ab棒在恒力F的作用下向右运动，产生的电流、安培力如图12所示，可知安培力对ab棒做负功，对cd棒做正功，A错B对；电路中电流方向一直为逆时针方向，根据楞次定律，回路中磁通量一直增加，C错；F做的功等于回路产生的总热量和系统的动能增加量之和，D对图126C解析：L2电势为0，电势能为0.L3到L1，动能变为0，则在L2处的动能为10 JL2处总能量为10 J根据能量守恒，E电Ek恒量，当E电4 J，Ek6 J选C.7BD解析：设下落t秒时速度大小为v，再次回到A时为vx，两次位移大小相等，则tt，得v
11、x2v，Emvm(2gt)22mg2t2，A错；动量增加量pmvxm(2gt)2mgt，B对；加电场时速度为v，最低点时速度为零，则动能变化Emv2m(gt)2，C错；加电场后加速度为ax，ax，g，所以ax3g，所以下落中减速时间tt，下落总位移hgt2ax2gt2，Epmghmg2t2，D对8CD解析：物块远离点电荷，场强变小，所受电场力逐渐减小，A错；电场力做正功电势能逐渐减少，B错；物块带负电，电势能减少，由Epq，则电势增大， C对；过程初、末动能都为零，电势能转化为内能，所以电势能变化量的大小等于克服摩擦力做的功，D对9D10解：设线框的最大速度为vm ，此后直到ab边开始进入磁场
12、为止，线框做匀速直线运动，此过程中线框的动能不变由mg解得 vm2 m/s全部进入后，无安培力，因此只需考虑从开始下落到刚好全部进入时，这段时间内线框因克服安培力做功而损失的机械能为mg(hL)mv0.2 J所以磁场作用于线框的安培力做的总功是0.2 J.11解：(1)设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由A运动到C的过程中，应用动能定理得qE2RmgRmv0解得vC2 m/s.(2)设小球在C点时，对轨道的压力大小为NC.在C点的圆轨道径向应用牛顿第二定律，有NCqE解得NCqE0.3 N.(3)设小球初始位置应在离B点x m的A点，对小球由AD的过程应用动能定理，有qExmg2Rmv在
13、D点的圆轨道径向应用牛顿第二定律，有mg解得x0.5 m.12解：(1)物体由静止开始向右做匀加速运动，证明电场力向右且大于摩擦力进入磁场后做匀速直线运动，说明它所受的摩擦力增大，证明它所受的洛伦兹力方向向下由左手定则判断，物体带负电物体带负电而所受电场力向右，证明电场方向向左(2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2，从离开磁场到停在C点的过程中，根据动能定理有mg0mv解得v20.80 m/s物体在磁场中向左做匀速直线运动，受力平衡mgqv2B解得B0.13 T.(3)设从D点进入磁场时的速度为v1，根据动能定理有qELmgLmv物体从D到R做匀速直线运动受力平衡，有qE(mgqv1B)解得v11.6 m/s小物体撞击挡板损失的机械能为Emvmv解得4.8104 J.6