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1、第2讲动力学观点在电学中的应用专题二力与物体的直线运动知识回扣 规律方法高考题型2磁场内动力学问题分析高考题型3电磁感应中的力学问题分析高考题型1电场内动力学问题分析高考题精选精练知识回扣 规律方法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.知识回扣答案垂直于匀速直
2、线匀变速直线匀速直线减小减小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.规律方法受力分析速度方向变化周期答案电场内动力学问题分析高考题型1例例1(2017全国卷25)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为
3、v0，在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变.持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B点.重力加速度大小为g.(1)求油滴运动到B点时的速度大小；答案解析答案答案见解析(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1和v0应满足的条件.已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍.答案解析答案答案见解析A.继续匀速下滑 B.将加速下滑C.将减速下滑 D.上述三种情况都可能发生1.(2017上海闵行区二模)如图1所示，质量为m、带电量为q的滑
4、块沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下匀强电场区时，滑块运动的状态为对点拓展练答案21解析图12.(2017内蒙古包头市一模)如图2所示，在竖直平面内一个带正电的小球质量为m，所带的电荷量为q，用一根长为L且不可伸长的绝缘轻细线系在一匀强电场中的O点.匀强电场的方向水平向右，分布的区域足够大.现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放，小球到达最低点B时速度恰好为零.21图2(1)求匀强电场的电场强度E的大小.答案21解析解析解析对小球由A到B的过程，由动能定理得0mgLqEL(2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度自由释放，则小球到达最低点B所用的时间t是多少？(已知：OAO
5、CL，重力加速度为g)21解解析析小球由C点释放后，将做匀加速直线运动，到B点时的速度为vb，设小球做匀加速直线运动的加速度为a，答案解析磁场内动力学问题分析高考题型2图3例例2(多选)(2017 河南洛阳市第二次统考)如图3甲所示，一带电物块无初速度地放在传送带的底端，传送带以恒定的速率顺时针传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至传送带顶端F的过程中，其vt图象如图乙所示，若物块全程运动的时间为4.5 s，则下列判断正确的是A.该物块带负电B.传送带的传送速度大小可能大于1 m/sC.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24.5 s内，物块
6、与传送带间仍可能有相对运动答案解析技巧点技巧点拨拨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.A.甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大B.甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短C.两滑块在斜面上运动的位移大小相同D.两滑块在斜面上运动的过程中，重力的平均功率相等3.(多选)如图4所示，两个倾角分别为30和60的光滑绝缘斜面固定于水平地面上，并处于方
7、向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个质量为m、带电荷量为q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，在此过程中对点拓展练答案43解析图44.(2017山西临汾市二模)如图5所示，无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I，导线正上方沿竖直方向有一用绝缘细线悬挂着的正方形线框.线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I，线框的边长为L，线框下边与直导线平行，且到直导线的距离也为L.已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为Bk(k为常量)，线框的质量为m，则剪断细线的瞬间，线框的加速度为43图5答案解析电磁感应中的力学问题分析高考题型3例例3(
8、2017全国名校模拟)如图6所示，直角坐标系xOy在水平面内，其第一象限内有一磁场，方向垂直于水平面向下，磁场沿y轴方向分布均匀，沿x轴方向磁感应强度B随坐标x增大而减小，满足B(单位：T)；“”形光滑金属长直导轨MON顶角为45，固定在水平面内，ON与x轴重合.一根质量为2 kg的导体棒放在导轨上，导体棒与导轨接触，电阻恒为0.5，其余电阻不计，导体棒最初处于原点位置O，某时刻给导体棒施加一个水平向右的外力作用，使得导体棒从静止开始沿x轴正方向运动，运动过程中回路中产生的电动势E与时间t的关系为E3t(单位：V)求：图6答案(1)第2 s内回路中流过的电荷量q.解析答案答案9 C解析解析t1
9、 s时，感应电动势E131 V3 V，因为感应电流与时间成正比，属于线性关系，(2)导体棒滑动过程中水平外力F与横坐标x的关系式.答案解析5.(2017全国名校模拟)如图7甲所示，电阻不计、间距L1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨上端接一阻值R2 的电阻，虚线OO下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将一质量m0.2 kg、电阻不计的金属杆ab从OO上方某处以v01 m/s的初速度下落，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平.金属杆下落到磁场边界OO所需时间t0.1 s，下落0.4 m的过程中金属杆的加速度与下落的距离h之间的关系如图乙所示，g取10 m/s2，则对点拓展练65图
10、7A.金属杆进入磁场时的速度为6 m/sB.金属杆开始下落时与OO的距离为0.1 mC.磁场的磁感应强度大小为4 TD.金属杆下落0.4 m时的速度为1 m/s65答案解析6.如图8所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求：65图865(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；答案解析解析解析MN
11、刚扫过金属杆时，感应电动势EBdv065(2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；答案解析解析解析安培力FBId由牛顿第二定律得Fma65(3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.答案解析解解析析金属杆切割磁感线的相对速度vv0v，则感应电动势EBd(v0v)高考题精选精练题组题组1全国卷真题精选全国卷真题精选1.(2015新课标全国14)如图9，两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D
12、.向左下方做匀加速运动答案1234解析图92.(2016全国卷24)如图10，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上.t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求：1234图10答案1234解析(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；答案1234解析(2)电阻的阻值.题组题组2各省市真题精选各省市真题精选3.(2015
13、海南卷5)如图11，一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为q的粒子.在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距 l的平面.若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则Mm为A.32 B.21C.52 D.31答案1234解析图114.(多选)(2014浙江理综20)如图12甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向.则金属棒A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功答案1234解析图12