2021版高考物理新课标大二轮专题辅导与增分攻略1-2-3第三讲功能关系在电学中的应用

第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
A．到达 C 点后小球不可能沿杆向上运动
知
B．小球在 AD 段克服摩擦力做的功与在 DC 段克服摩擦力
识
体 做的功不等
系
构 建
C．小球在 D 点时的动能为 50 J
名
D．小球电势能的增加量等于重力势能的减少量
师 微
热
课
点
导
考
学
向
突
破
第20页
第一部分 专题二 第三讲
(2)A 在斜面上匀速下滑，由平衡条件得：
知
Mgsin30°＝μMgcos30°
识
体 系 构
解得：μ＝
3 3
建
B 轻放上 A，对 A 由牛顿第二定律得：
名 师
微
热 点
μ(M＋m)gcos30°－Mgsin30°＝Ma0
课 导
考 向
解得：a0＝2.5 m/s2
学
突 破
撤电场时，A 的速度：
vA＝v0－a0t＝2.75 m/s.
(1)求在导线框上施加的恒力 F 以及磁感应强度的大小；
知
(2)若导线框沿斜面向下运动通过磁场时，其速度 v 与位移 s
识 体 系 构
的关系为 v＝v0－Bm2LR2s，其中 v0 是导线框 ab 边刚进入磁场时的
建
速度大小，s 为导线框 ab 边进入磁场区域后对磁场上边界的位移
名 师
微
热 大小，求整个过程中导线框中产生的热量 Q.
C．从 A 点到最低点的距离是23gt2
D．从 A 点到最低点，小球的电势能增加了 mg2t2
第16页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[解析] 小球先做自由下落，然后受电场力和重力向下做匀
知 减速直线运动直到速度为 0，再向上做匀加速运动回到 A 点，设
识
体 加上电场后小球的加速度大小为 a，规定向下为正方向，整个过
识
体 系
斜面的倾角为 θ＝30°，其上表面绝缘且斜面的顶端固定一挡板，
构 建
在斜面上加一垂直斜面向上的匀强磁场，磁场区域的宽度为 H＝
名
0.4 m，如图甲所示，磁场边界与挡板平行，且上边界到斜面顶
师 微
热
课
点 考
端的距离为 x＝0.55 m．将一通电导线围成的矩形导线框 abcd 置
导 学
向 突
于斜面的底端，已知导线框的质量为 m＝0.1 kg、导线框的电阻
知 以等大的速度反弹，导线框沿斜面向下运动．已知导线框向上运
识
体 动的 v－t 图像如图乙所示，导线框与斜面间的动摩擦因数为 μ
系
构 建
＝ 33，整个运动过程中导线框没有发生转动，且始终没有离开斜
名 师
微
热 面，g＝10 m/s2.
点
课 导
考
学
向
突
破
第24页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
系
构 建
程中小球的位移为 0，运用运动学公式有，12gt2＋gt·t－12at2＝0，
名 师
微
热 解得 a＝3g，根据牛顿第二定律得 F 电－mg＝ma，所以电场力是 课
点
导
考 向
重力的 4 倍为 4mg，故 A 正确；t s 末的速度 v1＝gt，加电场后， 学
突 破
返回 A 点的速度 vA＝v1－at＝gt－3gt＝－2gt，小球回到 A 点时
点
课 导
考
学
向
突
破
第25页
第一部分 专题二 第三讲
[思路引领] (1)
知 识 体 系 构 建 热 点 考 向 突 破
第26页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理 名 师 微 课 导 学
第一部分 专题二 第三讲
(2)
知 识 体 系 构 建 热 点 考 向 突 破
第27页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理 名 师 微 课 导 学
建
由功能关系得：
名
师
热
Q＝μ(M＋m)gcos30°·x＝2.7 J.
微 课
点
导
考
学
向 突
[答案] (1)0.018 J －3×10－3 J (2)2.75 m/s (3)2.7 J
破
第14页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
知 识
电场中的功能关系
体 系
功
能
构
建
只有电场力做功
知
W 电＝qEd
识
体 系
W 电＝－ΔEp
构 建
(2)①焦耳定律：Q＝I2Rt
名
②功能关系：Q＝W 克服安培力
师 微
热 点
③能量转化：Q＝W 其他能的减少量
考
课 导 学
向
突
破
第6页
第一部分 专题二 第三讲
知 识 体 系 构 建 热 点 考 向 突 破
第7页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
热点考向突破
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[解析] (1)由 v－t 图像可知，在 0～0.4 s 时间内导线框做匀
知 加速直线运动，进入磁场时的速度为 v1＝2.0 m/s，所以在此过程
识
体 系 构
中的加速度 a＝ΔΔvt ＝5.0 m/s2
建
由牛顿第二定律有 F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma
系 构
中 A 点无初速度自由下落．t 秒末，在小球下落的空间中，加上
建
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
名 师
微
热 点，不计空气阻力且小球从未落地，重力加速度为 g，则( AC )
点
课 导
考 向
A．小球所受电场力的大小是 4mg
学
突 破
B．小球回到 A 点时的动能是 mg2t2
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
第
一 部
专题综合突破
分
第1页
第一部分 专题综合突破
知 识 体 系 构 建
专题二
热 点 考 向 突 破
第2页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
功和能
名 师
微
课
导
学
第一部分 专题二 第三讲
知 识 体 系 构 建
第三讲
热 点 考 向 突 破
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
名 师
微
热
解得 F＝1.5 N
课
点
导
考 向
由 v－t 图像可知，导线框进入磁场区域后以速度 v1 做匀速 学
突 破
直线运动
第28页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
通过导线框的电流 I＝ER＝BLRv1
知
识 体
导线框所受安培力 F 安＝BIL
系 构
知
识
体
系
构
建
名
(1)撤去电场时，物块 B 的动能 EkB 和 0.1 s 内的电势能变化
师 微
热 点
量 ΔEp.
课 导
考 向 突
(2)撤去电场时，板 A 的速度 vA.
学
破
(3)物块 B 在板 A 上运动的全过程，系统发热 Q.
第9页
第一部分 专题二 第三讲
[思路引领]
知 识 体 系 构 建 热 点 考 向 突 破
构 建
正确；从 A 到最低点小球电势能增加量等于克服电场力做的功
名
热 ΔEp＝F 电 h2＝4mg×16gt2＝23mg2t2，故 D 错误．
师 微 课
点
导
考
学
向
突
破
第18页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
迁移二 电磁场中的功能关系
知
2．(2019·江西六校联考)如图所示，一带正电小球穿在一根
师 微
热 点
克服摩擦力做的功与在 DC 段克服摩擦力做的功不等，故小球在
课 导
考
学
向 突
D 点时的动能也就不一定为 50 J，选项 C 错误；该过程是小球的
破 重力势能、电势能、动能和系统的内能之和守恒，故小球电势能
的增加量不等于重力势能的减少量，选项 D 错误．
第21页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
热
点
考 向
只有电场力和重力做功
突
破
电势能与动能之和保持不
名
师
变
微 课
电势能、重力势能、动能
导 学
之和保持不变
除重力、系统内弹力之外，其 机械能的变化量
他各力做的功
合外力做的功
动能的变化量
第15页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
迁移一 电场中的功能关系
知
识 体
1．(多选)(2019·河北名校联盟)质量为 m 的带正电小球由空
名
功能关系在电学中的应用
师
微
课
导
学
第3页
第一部分 专题二 第三讲
知 识 体 系 构 建 热 点 考 向 突 破
第4页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
知识体系构建
名
师
微
课
导
学
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[备考点睛]
知
[知识建构] 1．两种功能关系
识
体
(1)电场力做功与电势能的关系 W 电＝－
第10页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理 名 师 微 课 导 学
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[解析] (1)在电场力作用下，物块 B 受重力、支持力、电场
知 力作用，由牛顿第二定律得：mgsin30°＋qE＝maB
识 体 系
解得：aB＝6 m/s2
构 建
撤电场时，物块 B 的速度：
系
构 建
ΔEp.
名
(2)克服安培力做功与电势能的关系：W 克
师 微
热 点
安＝ΔE 电．
课 导
考 向
(注 1)……(注 2)：详 2．一个易错点
学
突 破
见答案部分
洛伦兹力对运动电荷不做功，但洛伦兹
力的分力可以做功.
第5页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[答案] (1)W 电＝qU
微 课
点
导
考 向
场强度 E＝2.5×102 N/C.质量为 m＝0.1 kg，电量为 q＝＋4×10－
学
突 破
4 C 的光滑小物块 B，轻放在 A 板表面最上端．此后经时间 t＝0.1
s，撤去电场，当物块速度为 v＝8 m/s 时，恰好离开板 A，求：
第8页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
学
突
破
斜面对板 A 的最大静摩擦力
Ffm＝μ(M＋m)gcos30°>Mgsin30° 当 A 速度减为 0 后，A 将静止在斜面上
第13页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
知
板 A 做匀减速运动的时间 tA＝va00＝1.2 s<tB
识 体 系 构
故板 A 向下运动的位移：x＝2va200＝95 m
名
师
微
课
导
学
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
热点考向一 动力学观点和能量观点在电磁场中的应用
知
识
体
系 构
【典例】 (2019·郴州二模) 如图所示，一足够长的固定斜
建
面，倾角 θ＝30°.质量为 M＝0.2 kg 的绝缘长板 A，以初速度 v0
名 师
热
＝3 m/s，沿斜面匀速下滑．空间有一沿斜面向下的匀强电场，电
知
识 体
伦兹力不做功，但是洛伦兹力会随 v 变化，导致支持力和摩
系 构
擦力变化，从而会影响摩擦做功的大小. 热点考向二
动力学观
建 点和能量观点在电磁感应中的应用
名 师
微
热课点导来自考学向
突
破
第22页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
知
【典例】 (2019·湖北六校联考)将一斜面固定在水平面上，
识 体
绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为 θ，整个空间存在着竖直
系
构 建
向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速
名
度，使小球沿杆向下运动，在 A 点时的动能为 100 J，在 C 点时
师 微
热 点
动能减为零，D 为 AC 的中点，那么带电小球在运动过程中( B )
课 导
考
学
向
突
破
第19页
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
[解析] 如果电场力大于重力，则速度减为零后小球可能沿
知 杆向上运动，选项 A 错误；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹
识
体 系
力和滑动摩擦力，由于 F 洛＝qvB，故洛伦兹力减小，导致支持
构 建
力和滑动摩擦力变化，故小球在 AD 段克服摩擦力做的功与在
名
DC 段克服摩擦力做的功不等，选项 B 正确；由于小球在 AD 段
第12页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
(3)撤去电场后，B 在 A 上运动时，由牛顿第二定律得：
知
mgsin30°＝ma′B
识 体 系
解得：a′B＝5 m/s2
构 建
t′＝va－′vBB＝1.48 s
名 师 微
热 点
物块 B 在 A 上运动的时间：
课 导
考 向
tB＝t＋t′＝1.58 s
名
vB＝aBt＝0.6 m/s
师 微
热 点 考 向
物块 B 的动能 EkB＝12mvB2 ＝0.018 J
课 导 学
突 破
物块 B 在 0.1 s 内在电场方向上的位移：
L1＝2vaB2B＝0.03 m
物块 B 的电势能变化量：ΔEp＝－qEL1＝－3×10－3 J
第11页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
的动能是 Ek＝12mv2A＝12m(－2gt)2＝2mg2t2，故 B 错误；从 A 点自
第17页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
由下落的高度 h1＝12gt2，匀减速下降的高度 h2＝2va12＝2×gt32g＝16gt2，
知
识 体 系
小球从 A 点到最低点的距离 h＝h1＋h2＝12gt2＋16gt2＝23gt2，故 C
破 为 R＝0.25 Ω、ab 的长度为 L＝0.5 m．从 t＝0 时刻开始在导线
框上加一恒定的拉力 F，拉力的方向平行于斜面向上，使导线框
由静止开始运动，当导线框的下边与磁场的上边界重合时，将恒
第23页
第一部分 专题二 第三讲
大二轮专题辅导与增分攻略 ·物理
力 F 撤走，最终导线框与斜面顶端的挡板发生碰撞，碰后导线框