力电综合问题思路分析
初中物理力电综合压轴题解题技巧和方法
初中物理力电综合压轴题解题技巧和方法初中物理力电综合压轴题的解题技巧和方法可以从以下几个方面入手：
1.审题与建模：解题的第一步是审题，需要仔细阅读题目，明确题目所给的
条件和问题。
同时，要建立清晰的物理模型，可以根据题目描述将物理模型画出来，帮助理解题意。
2.受力分析：对于力学问题，首先要对物体进行受力分析，明确物体受到的
力以及力的方向。
在分析时，要注意考虑物体的平衡状态以及运动状态。
3.电路分析：对于电学问题，要明确电路的连接方式以及电流、电压的大小
和方向。
可以使用欧姆定律等基本电学知识来分析电路。
4.运动分析：对于运动学问题，要明确物体的运动状态和运动过程。
可以通
过画运动轨迹图或速度时间图来帮助理解。
5.能量分析：对于能量学问题，要明确物体在运动过程中能量的转化情况。
可以通过画能量转化图来帮助理解。
6.解题思路：在解题时，可以采用逆向思维、数形结合、等效替代等解题方
法，找到解题的突破口。
同时，要注意解题的步骤和格式，保持卷面的整洁。
7.练习与反思：最后，要通过大量的练习来提高解题能力。
在练习过程中，
要注重反思和总结，找到自己的不足之处，不断完善自己的解题技巧和方法。
总之，解答初中物理力电综合压轴题需要灵活运用所学知识，建立清晰的物理模型，进行受力分析、电路分析、运动分析和能量分析等。
同时，要注重审题和练习，不断提高自己的解题能力。
力电综合问题的求解思路
力电综合问题的求解思路力电综合类问题以力学知识和电学知识的相互渗透作为背景，结合力与能量知识进行综合命题。
在历年高考中常常作为压轴题出现，由于其综合性较高，要求学生在处理此类问题时有较强的审题能力及综合分析能力。
如何高效准确的求解这类题，笔者结合几个典型的力电综合题谈谈个人的一些解题体会。
要求解好综合性较强的问题，良好的解题习惯是必不可少的，下面几点在平常的学习解题中要注意养成的一般习惯。
1．明确题中情景，提炼有效信息，构建常规模型；2．分析状态和过程；3．找规律、列方程。
此外，在力电综合问题中，由于电场力与磁场力的特点，受力分析时要特别注意对物体受力分析要全面，切忌漏力，要时刻关注电场力f＝qe，洛伦兹力f＝ｑvb在具体情景中随物体带电属性(电荷的正负)、运动状态(速度的大小和方向)的变化特点；例1．如图所示，在距地面一定高度的地方以初速度向右水平抛出一个质量为m，带负电，带电量为q的小球，小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离（水平射程），求：(1)若在空间加上一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程增加为原来的2倍，求此电场的场强的大小和方向；(2)若除加上上述匀强电场外，再加上一个与方向垂直的水平匀强磁场，使小球抛出后恰好做匀速直线运动，求此匀强磁场的磁感应强度的大小和方向。
解析：(1)不加电场时，小球运动的时间为t，水平射程为，下落高度h=gt2加电场后小球在空间的运动时为｀，小球运动的加速度为a2s= h=at’2 解得:t′=2t a=g 由此可以判断:电场方向竖直向下。
并解得电场力的大小即(2)加上匀强电场后，小球做匀速直线运动，故小球所受重力、电场力和洛仑兹力三个力而处于平衡，由于重力大于电场力，所以洛仑兹力方向竖直向上。
用左手定则可得：磁场方向垂直于纸面向外点评：第一问中审题要点是小球虽然受到了电场力作用，但水平方向小球仍然做匀速直线运动，要使水平位移变化则必然是时间对应变化。
力电综合问题含v-t 和x-t图像
力电综合问题含v-t 和x-t图像
现代社会，机械化与自动化的发展已成常态，很多企业已经拥有动力电综合问
题的解决方案。
但是，如何正确的分析和利用动力电综合问题的解决方案，仍然是新兴技术企业所面临的一大课题。
动力电综合问题主要由两个部分组成，一种是V-T图像，它描述电力系统中电
压-时间特性，另一种是X-T图像，指的是功率电阻特性。
V-T图表显示电压随时
间的变化；X-T图表则描述电阻随时间的变化。
利用这两个图表可以更好地理解电力系统的行为规律，以及识别系统中可能存
在的故障。
在竞争激烈的市场环境下，正确使用这两个图表至关重要。
V-T图可以
用来识别故障，而X-T图则可以用来诊断和识别故障源。
通过与正常系统相比较，可以快速发现系统中存在的不良状态，从而提高系统的可靠性和安全性。
此外，V-T图还可以用来分析电场强度变化，识别电源紊乱危害及其具体部位，以有效的解决电网紊乱的问题；X-T图则可以用来诊断系统能量效率问题，从而发
现和优化系统能量利用的问题。
总之，V-T图和X-T图可以为新兴技术企业在动力电综合问题解决方案上提供
实际的决策参考，更加全面和深刻地理解实际问题，并有效地避免潜在系统风险，减少维护成本。
力电综合
(1)求小球B开始运动时的加速度a。 (2)当小球B的速度最大时,求小球距M端 的高度h1。 (3)若小球B从N端运动到距M端的高度为
h2=0.61m时,速度v=1.0m/s,求此过程中
小球B电势能的变化量Δ Ep。
【解析】(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的 弹力和电场力的作用,沿杆向下运动,由牛顿第二定律 得：mg- kQq -qEsinθ=ma 2 解得a=3.2m/s2
3 匀强电场,如图所示。珠子所受静电力是其重力的 4
倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放,求珠子所能
获得的最大动能。
【解析】设珠子的带电量为q,电场强度为E, 珠子在运动过程中受到三个力作用,电场力 FE=qE= 3 mg,方向水平向右,重力mg竖直向下, 环的弹力FN垂直圆环方向。其中只有电场力和重力能对
选修3-1 第六章 静 电 场
Байду номын сангаас
考点3
带电体的力电综合问题
1.解决力电综合问题的一般思路：
2.分析力电综合问题的三种途径： (1)建立物体受力图景。 ①弄清物理情境,选定研究对象。 ②对研究对象按顺序进行受力分析,画出受力图。
③应用力学规律进行归类建模。
(2)建立能量转化图景：运用能量观点,建立能量转化
从A到等效重力场的“最高”点,由动能定理得： qE(L-Rsin45°)-mg(R+Rcos45°)= 1 mv2-0
3 2 L (1 )R 2 3 2 答案： (1 )R 2
2
【过关题组】 1.(2016·西宁模拟)用一根长为l的丝线吊着一质量为m、 带电荷量为q的小球,小球静止在水平向右的匀强电场 中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角。现突然将该
力电综合问题思路分析
力电综合问题思路分析力、电综合题的解答过程中，出现的失误突出表现为：（1）不能对带电体进行全面的受力情况分析，常出现漏力的情况，导致错误.（2）面对带电粒子在复合场中的运动，不能具体问题具体分析，受思维定势的影响，生搬硬套重力场中物体运动的规律导致错误.（3）对力学中规律（牛顿第二定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等）在场中的适用性感到困惑，不能据带电粒子的受力及运动情况灵活选择力学规律求解.考题实例1.如图1-1所示，虚线框abcd 内为一矩形匀强磁场区域，ab =2bc ,磁场方向垂直于纸面；实线框a ′b ′c ′d ′是一正方形导线框，a ′b ′边与ab 边平行.若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W １表示沿平行于ab 的方向拉出过程中外力所做的功，W２表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则A.W １＝W ２B.W ２＝２W １C.W １＝２W ２D.W ２＝４W １图1-22.如图1-2甲所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l =0.20 m ，电阻R =1.0 Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B =0.5 Ｔ的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下.现在一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F 与时间t 的关系如图1-2乙所示.求杆的质量m 和加速度a .精选例题图1-1［例1］如图1-3所示，已经充电的平行板电容器的极板相距为d ，在板上有个小孔，电容器固定在一绝缘底座上静置在光滑水平面上，总质量为M .有一质量为m 的带正电的铅丸对准小孔水平向左运动（重力不计），铅丸进入电容器后，距左板最小距离为d /2，此时电容器移动的距离________.命题意图：考查考生综合分析能力.B 级要求.错解分析：考生缺乏对整个物理过程的深入剖析，难以挖掘"带电铅丸与左板距离最小时速度相等"这一隐含条件，从而无法据动量守恒定律及动能定理切入求解.解题方法与技巧：设铅丸带电量为ｑ，初速度为v ０，电容器中场强为E .当铅丸进入电容器时，电容器中的电场对铅丸的电场力做功，使铅丸做匀减速运动，速度减小，而铅丸对电容器的作用力对电容器做功，电容器向左加速运动，速度增大，当铅丸离左极板距离为ｄ／２时，铅丸和极板共速，其速度为v ，电容器移动距离为ｓ，铅丸和电容器相互作用的过程中，系统水平方向动量守恒，即：mv ０＝（m ＋M ）v由动能定理得电场力对m 做的功为 －Ｅｑ·（ｓ＋2d ）＝21mv ２－21mv 0２电场力对M 做的功为Eqs ＝21Mv ２所以有 －Eq 2d ＝21（m ＋M ）v ２－21mv 0２所以ｓ＝mM m ·2d［例2］如图1-4所示，在竖直放置的两条平行光滑长导轨的上端，接有一个电容为C 、击穿电压为ＵB 的电容器，有一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B .现在有一根质量为m 、长为L 的金属杆ｅf ，在t ＝０时以初速度v ０沿导轨下滑.问：金属杆ｅf 下滑多长时间电容器就被击穿?假设图中任何部分的电阻均可忽略不计.命题意图：考查考生综合分析能力及实际应用能力.B 级要求.错解分析：对题目中呈现的物理过程缺乏细致的综合分析，弄不清过程中充电电流、导体棒下滑加速度及充电电压三者间的逻辑制约关系，尤其找不到I=CBLa 这一问题切入点，使思路陷入绝境.解题方法与技巧：先分析金属杆的运动情况.由于电路中电阻忽略不计，所以电容器两图1-3图1-4端电压U C等于金属杆两端的感应电动势，即ＵC＝BLv ①在金属杆的运动方向上有mg－BLＩ＝mａ②②式中的I为电容器的充电电流，因此Ｉ＝ΔQ／Δt＝C·ΔＵC／Δt＝CBLΔv／Δt＝CBLａ③③式代入②式ａ＝mg／（m＋CB２L２）④④式表明金属杆做匀加速运动，因此t时刻的速度v t＝v０＋ａt＝v０＋［mgt／（m＋CB２L２）］⑤当电容器两端电压U C＝ＵB时，电容器被击穿，由①式可知此时速度v＝ＵB／BL ⑥⑥代入⑤可知当t＝（ＵB／BL－v０）（m＋CB２L２）mg时，电容器将被击穿.●锦囊妙计一、高考走势从历年高考试题可以观察到：1.力、电综合命题多以带电粒子在复合场中的运动、电磁感应中导体棒动态分析，电磁感应中能量转化等为载体考查学生理解能力、推理能力、综合分析能力及运用数学知识解决物理问题的能力.2.命题在能力立意下，惯于物理情景的重组翻新，设问的巧妙变幻，即所谓旧题翻新，具有不回避重复的考查特点.3.综合能力考试更多地考虑学科内的综合，即考查学生对学科内不同部分、环节、要素之间内在联系的掌握程度，以及运用学科知识和方法，分析、解决实际问题的能力.学科内综合仍将成为近年综合测试的主题.因此，力、电综合问题，仍将是近年综合测试不可回避的命题热点，应引起足够的关注.二、力电综合类命题审题思路力电综合类题目以力和能量为主线，通过力学知识和电学知识的串接渗透作为背景，进行综合命题，其解题思路和解题步骤可以以“口诀”的形式加以理解记忆：画草图，想情景，选对象，建模型，分析状态和过程；找规律、列方程；检验结果行不行.1.画草图，想情景：审题是解题的首要环节，在全面审视题目的条件，解答要求的基础上，对题目的信息进行加工处理，画出示意图(包括受力分析图，运动情景图和轨迹图)，借助图示建立起清晰的物理情景.2.选对象，建模型：通过对整个题目的情景把握，选取研究对象，通过抽象、概括或类比等效的方法建立相应的物理模型，并对其进行全面的受力分析.如案例1，通过类比将铅丸与木板的作用转化为已有的"子弹击木块"模型，案例2将金属杆等效为电源模型，其电路等效为一个含电容器的电流回路模型，从而使解题思路显性化.3.分析状态和过程:对物体参与的全过程层层分析，对每一个中间过程的特点规律加以研究.分析挖掘相邻过程中的临界状态和临界条件，寻找各阶段物理量的变化与联系.4.找规律、列方程:在对物理状态和物理过程深刻把握的基础上，寻找题设条件与所求未知物理量的联系，从力的观点或能量的观点，依物理规律(牛顿第二定律，能的转化与守恒，动量守恒定律等)列出方程求解.5.检验结果行不行:对题目的所求结果进行检验，并对其结果进行物理意义上的表述和讨论.此外，在解题过程中，要特别注意以下两点，第一：对物体受力分析要全面，切忌漏力，要时刻关注电场力(F＝qE)，安培力(F＝BＩl)，洛伦兹力（F＝ｑvB）在具体情景中随物体带电属性(电荷的正负)，运动状态(速度的大小和方向)的变化特点.第二，力学的规律普遍适于力电综合问题的求解.利用能量观点分析求解时，不再拘泥于机械能间转化，要总揽全局，站在更高的角度来分析能量间(机械能与电势能、磁场能、内能等)的转化途径与转化方向，从而列出能量转化和守恒方程.●歼灭难点训练1.如图1-5所示，方向水平的匀强电场E中，有一带电体P自O点竖直向上入射，它的初动能为ＥkＯ＝４Ｊ，当P上升至最高点M时，动能Ｅk m＝５Ｊ.那么，当它向下运动通过与O在同一水平线上的O′点时，其动能ＥkＯ′＝________Ｊ.2.如图1-6所示，均匀导线制成的金属环，垂直磁场方向放在磁感强度为１Ｔ的匀强磁场中，圆环总电阻为０.４Ω，另有一直导体OP长10ｃm，其电阻为0.1Ω，一端处于圆环圆心，另一端与圆环相接，金属转柄OQ的电阻为0.1Ω，它以１０转／ｓ的转速沿圆弧转动，求OP中电流的最小值是多少?方向如何?3.有一种质谱仪的结构如图1-7所示.带电粒子经过S１和S２之间的电场加速后，进入Ｐ１、Ｐ２之间的狭缝.Ｐ１、Ｐ２之间存在着互相正交的磁场B１和电场E，只有在这一区域内不图2-5图1-6改变运动方向的粒子才能顺利通过S ０上的狭缝，进入磁感应强度为B ２的匀强磁场区域后做匀速圆周运动，打在屏A ’A 上并发出亮光，记录下亮光所在的位置，量取狭缝到亮光的距离ｄ，即可测出带电粒子的荷质比为多少?4.有一个内阻及损耗均不计的直流发电机，其定子的磁场恒定，先把它的电枢线圈与一个电阻R 连接，再在电枢的转轴上缠绕足够长的轻绳，绳下端悬挂一个质量为m 的重物，如图21-8(ａ)所示，重物最后以v １速度匀速下降.现将一不计内阻、电动势为E 的电源接入电路，如图(ｂ)所示，悬挂重物不变，最后重物以v ２的速度匀速上升，求v ２等于多少?5.为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1-9(ａ)所示的装置，它是由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋没在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(记录测量仪未画出).当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，据此求出列车在各位置的速度和加速度.图1-7图1-8如图21-9(ｂ)所示，假设磁体端部磁感应强度B ＝0.004Ｔ，且全部集中在端面范围内，与端面相垂直.磁体的宽度与线圈宽度相同且都很小，线圈匝数n ＝５，长为０.２ m ，电阻R ＝０.４ Ω(包括引出线的电阻)，测试记录下来的电流——位移图，如图21-9(ｃ)所示.试求列车经过线圈Ⅰ和Ⅱ时的速度及此区间的加速度.6.一段铜导线变成∏形，它的质量为m ，上面一段长为l ，处在很强的匀强磁场B 中，如图1-10所示.导线下面两端分别插在两只水银杯里，两杯水银与一带开关的内阻小的外电源连接.当S 一接通，导线便从水银杯里跳起，离开水银，导线上升高度为ｈ，求通过导线的电量.图1-9图1-10。
浅谈高考物理中力电综合问题的解决策略
浅谈高考物理中力电综合问题的解决策略四川省剑阁县开封中学（628300）近年,“3+综合”能力测试试题,遵守大纲要求,坚持了以"能力考查"为立意的命题原则,就其试题结构而言,主要是学科内的综合考查, 以力、电知识为载体的综合命题是科内综合的主要形式之一。
1力电综合问题的主要特点力学中的静力学、动力学、动量和冲量功和能等部分，与电学中的场和路有机结合，出现了涉及力学、电学知识的综合问题，主要表现为：带电体在场中的运动或静止通电导体在磁场中的运动或静止；交、直流电路中平行板电容器形成的电场中带电体的运动或静止；电磁感应提供电动势的闭合电路等问题。
这四类又可结合并衍生出多种多样的表现形式。
从历届高考中，力电综合如下特点：1.1由于气体大量被删除，力电综合问题不可避免地成为高考的命题热点。
1.2力、电综合命题多以带电离子在复合场中的运动。
电磁感应中导体棒动态分析，电磁感应中能量转化等为载体考查学生理解、推理、综合分析及运用数学知识解决物理问题的能力。
1.3命题在能力立意下，惯于陈题出新、情景重组，设问巧妙变换，具有重复考查的特点。
1.4力电综合问题思路隐蔽，过程复杂，情景多变，难度较大。
1.5力电综合问题以内容的综合方式来划分，可分为“积木式”题型和“混合式”题型。
“积木式”——题目中以时间为序，包含着前后连贯的两个或两个以上的物理过程，各个过程都遵循本身的规律，前后过程之间又相互牵连。
“混合式”——题目中所描述的物理现象包含着几个同时出现的物理过程，它们交织在一起，互相联系，制约，影响。
它是以考查能力为核心，将某些物理知识围绕这个核心来编制成题。
2解决力电综合问题容易出现的失误2.1不能对带电体进行全面的受力分析，常出现漏力的情况，导致错误。
2.2分析带电体的运动时，不能具体问题具体分析，受思维定势的影响，套用重力场物体运动的经验主观臆断，导致错误。
2.3对力学中规律（牛顿第二定律，动量定理，动能定理，动量守恒定律等）在场中的适用性感到困惑，不能据带电粒子的受力及运动情况，灵活选择力学规律。
三 带电体的力电综合问题的分析方法
处在同一水平面上， 两细线与竖直方向间夹 ma>mb．将两细线同时剪断后，两 两细线同时剪断，则 A．两球都做匀变速运动 × B．两球下落时间相同 C ．落地时两球水平位移相同 × D．a 球落地时的速度小于 b 球落地时的速度 ( )
进入区域Ⅱ时电场力qE2>qE1=mg，即粒子受合力向上，匀减速 向下运动，速度减为零后向上加速。由于粒子在区域Ⅱ中的加 速度不变，由v2=2ax可知，达到电场区域分界线时，速度大小 恰为v0且向上返回区域Ⅰ中，在此区域中粒子受力平衡，匀速
向上运动，故本题选C。
作业、在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮 的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ =37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝
B
图8
4.一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c, 已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列各 图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )
解析:因质点做减速运动,故其所受电场力F的方向与v的方向夹 角为钝角,又因为质点带负电荷,其所受电场力F与电场强度E方 向相反,故只有选项D正确,选项A、B、C错误. 答案:D
A.2.2×10-9 C C.6.2×10-9 C
【解析】选B。由题意可知，雨滴受到向上的电场力至少应与
重力相等，即qE=mg，
4 3 m V r ， 3
代入数据解得q=4.2×10-9 C，故本题选B。
高考模拟
2． 两根绝缘细线分别系住 a、 b 两个带电小球， 当两小球静止时， 设两球之间的库 并悬挂在 O 点，当两个小球静止时，它们
力电综合
有一质量为m、电阻为2R的金属棒MN,无摩擦地冲上框
架,上升最大高度为h,在此过程中ab边产生的热量为Q, 求在金属棒运动过程中整个电路的最大热功率Pmax.
易错点实例分析
29.不能准确判断图象的变化产生的错误 【试题回放】 如图1(a)所示,面积为0.01 m2、电阻为0.1 Ω的正方形 导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直.磁
2.如图5所示,矩形线圈长为L,宽为h,
电阻为R,质量为m,在空气中竖直下 落一段距离后(空气阻力不计),进入 一宽为h、磁感应强度为B的匀强磁 场中,线圈进入磁场时的动能为Ek1, 图5 穿出磁场时的动能为Ek2,这一过程中产生的焦耳热 为Q,线圈克服安培力做的功为W1,重力做的功为 W2,线圈重力势能的减少量为Δ Ep,则以下关系中 正确的是 ( )
图1 它与圆环始终保持良好的接触.当金属棒以恒定速
专题二 电磁感应中的动力学分析 导体切割磁感线运动时产生感应电流,使导体受
到安培力的作用,从而直接影响到导体的进一步运
动,这种情况我们可以对导体或线圈的受力情况、 运动情况进行动态分析.解决这类问题的基本思路
是:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通
们之间的动摩擦因数为 ,且 ﹤tan . 重力加速度为g.
(1)求磁感应强度的大小.
(2)金属杆在加速下滑过程中,当速度达到 时杆的加速度大小. 尝试解题
1 vm时,求此 3
(3)求金属杆从静止开始至达到最大速度时下降的高度.
专题三 运动
综合运用力学方法解决带电粒子在复合场中的
对于电荷在复合场(即重力场、电场、磁场并存的场)
3.分析状态和过程.对物体参与的全过程层层分析, 对每一个中间过程的特点规律加以研究,分析挖掘相邻
专题六 初中力电综合计算题解题规律与思维方法
专题六初中力电综合计算题解题规律与思维方法一、初中力电综合计算题概述解决力电综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公式、机械功和功率、机械效率公式、电功公式、做功公式等；涉及到的物理规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律等。
二、初中力电综合计算题基本类型1.通过表格给出力学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学电学规律、公式进行解决问题；2.通过情境图给出力学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学电学规律、公式进行解决问题；3.通过原理图以及图像给出力学的、电学的一些数据，让学生分析有用的数据信息，结合力学电学规律、公式进行解决问题；三、初中力电综合计算题例题解析【例题1】小强同学利用学过的物理知识设计了一个拉力计，图甲是其原理图，硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），定值电阻R0=5Ω，a b是一根长5 cm的均匀电阻丝，其阻值为25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程0——0.6A，请回答：（1）小强在电路中连入R0的目的是。
（2）当拉环不受力时，滑片处与a端，闭合开关S后电流表的读数是多少？（3）已知该弹簧伸长的长度△L，与所受拉力F间的关系如图乙所示，通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处时，作用在拉环上水平向右的拉力是多大？答案 :（1）保护电流表（2）0.1A（3）400N解析：（1）电路中必须接入R0，其目的是保护电流表．（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关S后电流表的读数应为I=0.1A．（3）当电流表读数为0.3A时，根据欧姆定律，可得R0两端的电压为U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V，则R1两端的电压为：U1=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V，故R1接入电路部分的电阻R1=5Ω，因电阻丝的电阻值与长度成正比，故可知弹簧被拉长的长度为△L=4cm，对照图乙，可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N．【例题2】两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受年轻人的喜爱（如图所示）．下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数．整车质量20kg锂电池电压48V锂电池容量12A•h电动车额定电压48V电动机额定功率350W（1）图中小景的质量为40kg，轮胎与地面的总接触面积为0.01m2，求地面受到的压强（g 取10N/kg）（2）若电动机以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间（精确到0.1）（3）锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，受到的平均阻力为96N，最多能连续行驶17.28km，求电动车工作的效率．答案：（1）地面受到的压强为6×104Pa；（2）锂电池充足一次电最多可骑行的时间为5924.6s；（3）电动车工作的效率为80%．解析：小景骑车时对地面的压力等于小景和电动车的重力之和，根据F=G=mg求出其大小，又知道轮胎与地面的总接触面积，根据p=F/S求出地面受到的压强；由表格数据可知锂电池的电压和容量，根据W=UIt求出锂电池充足一次电储存的电能，根据P=W/t求出电动机以额定功率工作时最多可骑行的时间；电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据W=Fs求出牵引力做的功，根据η=×100%求出电动车工作的效率．（1）小景骑车时对地面的压力：F=G总=（m车+m人）g=（20kg+40kg）×10N/kg=600N，地面受到的压强：p=F/S=600N /0.01m2=6×104Pa；（2）锂电池充足一次电储存的电能：W电=UIt=48V×12A×3600s=2.0736×106J，由P=可得，最多可骑行的时间：t′==≈5924.6s；（3）电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，则牵引力F=f=96N，牵引力做的功：W=Fs=96N ×17.28×103m=1.65888×106J ，电动车工作的效率：η=×100%=×100%=80%． 力电综合计算题达标训练题及其答案解析1.如图所示是一直流电动机提升重物的装置。
电磁感应中的力电综合问题总结解析
电磁感应中的力电综合问题总结解析一、感应电流在磁场中所受的安培力1. 安培力是个容易变化的力，其大小和方向都可能随着速度而变化,安培力的大小:F=BIL= 2.安培力的方向判断(1) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向 相反 .(2) 右手定则和左手定则相结合,先用 右手定则 确定感应电流方向,再用 左手定则 判断感应电流所受安培力的方向.3.安培力综合应用分析1）.由F= 知,v 变化时,F 变化,物体所受合外力变化,物体的加速度变化,因此可用牛顿运动定律进行动态分析.2）.在求某时刻速度时,可先根据受力情况确定该时刻的安培力,然后用上述公式进行求解.热点探究 对导体或线框的受力分析及运动分析此类问题中力现象和电磁现象相互联系,相互制约,解决问题首先要建立“动→电→动”的思维顺序,对导体棒或线框受力分析时，安培力是它们受到的其中一个力。
找准主动运动者, 分析导体棒的受力情况及导体棒运动，用法拉第电磁感应定律和楞次定律分析电动势大小和方向。
然后分析电路中电学参量的“反作用”,即分析由于导体棒受到安培力,对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推理得出对电路中的电流有什么影响,最后定性分析出导体棒的最终运动情况.22v BL E B L R R⋅=22B L v R线框的运动可分为进入磁场前、进入磁场中、完全进入磁场后三个阶段,分析每个阶段的受力,确定运动情况.运动的动态结构:这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零,导体达到平衡状态.从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律进行分析的基本方法是:受力分析→运动分析(确定运动过程和最终的稳定状态)→由牛顿第二定律列方程求解.特别提示1.对电学对象要画好必要的等效电路图. 根据等效电路图,求解回路中电流的大小及方向.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源 .(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻 ,其余部分是外电路.（3）判断感应电流和电动势的方向,都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的.实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势,而内电路则相反.（4）在闭合电路中,“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压,而不等于感应电动势.2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图.3.列出牛顿第二定律或平衡方程求解.1）牛顿第二定律一般式：F- F A =ma=m△v/△t2）在分析过程中要抓住a=0时速度v达到最大这一关键.方法一: F-F A =0方法二:Fv= F A v=E2/R=I2R二、电磁感应的能量转化导体棒或线框加速时，电流是变化的，不能直接用Q＝I2Rt求解（时间也无法确定），因而能用能量守恒的知识解决。
高考物理整合物理思维方法
高考物理整合物理思维方法
1整合物理思维，提高分析解决能力综合能力测试注重对科学思想、和精神的考查。
分析解决力电综合问题，要注重运用在物理学习中培养的思维。
1.1解决力电综合问题，要注重掌握好两种基本的分析思路一是按时间先后顺序发生的综合题，可划分为几个简单的阶段，逐一分析清楚每个阶段相关物理量的关系，弄清前一阶段与下一阶段的联系，从而建立方程求解的”分段法，一是在同一时间内发生几种相互关联的物理现象，须分解为几种简单的现象，对每一种现象利用相应的概念和规律建立方程求解的”分解法。
1.2力电综合题运用的基本规律主要是力学部分的，只是在物体所受的重力、弹力、摩擦力、之外，还有电场力、磁场力（安培力或洛仑兹力）。
要特别注意磁场力，它会随物体运动情况的改变而变化的。
1.3注重通识通法，不要片面追求解题的技巧，一定要把常用的解法掌握熟练。
解决力电综合题时，通常运用力与运动或功与能的观点确定解题的思路。
采用”能守恒先守恒（即动量守恒、机械能守恒及能量的转化与守恒）、不守恒用定理（即动量定理和动能定理）、牛顿定律加运动学公式来保证的策略来解决问题。
研究某一物体所受到力的瞬时作用力与物体运动状态的关系（或加速度）时，一般用力的观点解决；研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般选用动量定理；涉及功和位移时优先考虑到动能定理；对象为一系统，且它们之间有相互作用时，优先考虑两大守恒定律，特别是出现相对路程的则优先考虑能量守恒定律。
一般来说，用动量观点和能量观点比用力的观点解题简便，因此在解题时优先选用这两种观点；但在涉及加速度时必须用力的观点。
有些问题，用到的观点不只一个，特别是高考中的，。
高考物理复习----电场中的力电综合问题考点PPT课件
(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理 列式的方法常有两种： ①利用初、末状态的能量相等(即E1＝E2)列方程. ②利用某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程. (3)两个结论 ①若带电粒子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和保持不变. ②若带电粒子只在重力和电场力作用下运动，其机械能和电势能之和保 持不变.
解得FNC1′＝5.4qE 根据牛顿第三定律得FNC1＝5.4qE.
(2)小物块第一次通过D点后离开D点的最大距离； 答案 65R
答案 设小物块第一次到达D点时的速度大小为vD1，
根据动能定理有 qE(Lsin 37°－Rcos 37°)－μqELcos 37°＝12mvD12－0
解得 vD1＝
至此时在水平方向上的位移大小；
答案 12mv02＋2dφqh v0
mdh qφ
图5
解析 PG、QG间场强大小相等，均为E.粒子在PG间所受电场力F的方 向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有
E＝2dφ
①
F＝qE＝ma
②
设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有
qEh＝Ek－12mv02
③
设粒子第一次到达G时所用的时间为t，粒子在水平方向的位移为l，
2.用能量观点处理带电体的运动 对于受变力作用的带电体的运动，必须借助能量观点来处理.即使都是 恒力作用的问题，用能量观点处理也常常更简捷.具体方法有： (1)用动能定理处理 思维顺序一般为： ①弄清研究对象，明确所研究的物理过程. ②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是 负功. ③弄清所研究过程的初、末状态(主要指动能). ④根据W＝ΔEk列出方程求解.
则有 h＝12at2
④
l＝v0t
对一道力电综合题的分析与求解
对一道力电综合题的分析与求解近年来，力学和电学综合题成为了力学和电学研究，教学和考核的重要测试项目，它可以将力学、电学等领域的知识综合起来，以更好地考察学生的综合能力和分析解决问题的能力。
本文以一道由力学和电学综合而成的力电综合题为例，从力学和电学的概念、原理以及解决力电综合题的过程入手，深入分析和解答该题。
首先，简要介绍一下本文讨论的力电综合题：某天空中悬挂着一个有重力的圆柱体，它有半径R和质量m，而且有电荷q，悬挂在空中有一个外部电偶极，由电荷Q构成，电荷Q的位置距圆柱体中心有距离L。
问题是：试求圆柱体的力F和力矩M的大小。
从力学的角度来看，圆柱体受到重力的作用，可以得出力F的大小为：F=m g，其中m是圆柱体质量，g是重力加速度。
而受到外界电场的作用，圆柱体受力转移，这就是力学和电学结合的特点。
在电子电荷q上施加外力时，就会产生电场，圆柱体的力F的大小可以把它看作由电场中的两个电势所引起的电力线的交叉积：F=Q q L/4_0 R^2，中Q是外部电偶极的电荷大小，q是圆柱体的电荷大小，L是圆柱体中心到外部电偶极的距离，r是圆柱体的半径，ε_0是真空介电常数。
从这道题中可以看出，力矩M的大小也是从力学和电学结合中推导出来的，它是结果于圆柱体上产生的力F和半径R之间的矩积，它的表达式是：M=F×R。
由此可见，力M和力F都与外部电偶极的距离L的大小有关，而且当外部电偶极距离某一位置时，圆柱体上的力F和力矩M也会发生变化。
再来看看电学的角度，电学的原理会用到以下几个概念：真空介电常数、电荷分布、电偶极、电势和电场强度等。
在本题中，圆柱体中心处有电荷q，外部电偶极有电荷Q，因此某处有电荷Q-q，它们产生了电势V和电场强度E，它们之间的关系可以通过电荷分布和真空介电常数来确定：V=Q-q/4_0 L，E=Q-q/4_0 L^2，其中q是圆柱体的电荷大小，Q是外部电偶极的电荷大小，L是圆柱体中心到外部电偶极的距离，ε_0是真空介电常数。
高考物理 热点题型和提分秘籍 专题6.4 力、电综合问题
专题6.4 力、电综合问题答题策略【高频考点解读】 1. 电场中的功能关系2. 带电粒子在交变电场中的运动问题 【热点题型】题型一 电场中的功能关系【例1】如图1所示，O 、A 、B 为同一竖直平面内的三个点，OB 沿竖直方向，∠BOA ＝60°，OB ＝32OA ，将一质量为m 的小球以一定的初动能自O 点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A 点。
使此小球带电，电荷量为q (q ＞0)，同时加一匀强电场，场强方向与△OAB 所在平面平行。
现从O 点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A 点，到达A 点时的动能是初动能的3倍；若该小球从O 点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过B 点，且到达B 点时的动能为初动能的6倍，重力加速度大小为g 。
求 ：图1(1) 无电场时，小球到达A 点时的动能与初动能的比值； (2) 电场强度的大小和方向。
答案 (1)73(2)3mg6q方向与竖直向下的方向的夹角为30° 【提分秘籍】1．求电场力做功的几种方法(1)由公式W ＝Fl cos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W ＝Eql cos α。
(2)由W AB ＝qU AB 计算，此公式适用于任何电场。
(3)由电势能的变化计算：W AB ＝E p A －E p B 。
(4)由动能定理计算：W 电场力＋W 其他力＝ΔE k 。
2．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。
(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。
(3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。
(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
【举一反三】如图2所示，平行金属板A 、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷。
一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么( )图2A ．若微粒带正电荷，则A 板一定带正电荷B ．微粒从M 点运动到N 点电势能一定增加C ．微粒从M 点运动到N 点动能一定增加D ．微粒从M 点运动到N 点机械能一定增加答案 C题型二 带电粒子在交变电场中的运动问题【例2】 如图3甲所示，离子源产生的正离子由离子源飞出时的速度可忽略不计，离子离开离子源后进入一加速电压为U 0的加速电场，偏转电场极板间的距离为d ，极板长为l ＝2d ，偏转电场的下极板接地，偏转电场极板右端到竖直放置的足够大的荧光屏之间的距离也为l 。
2019高考物理练习力、电、磁综合问题的分析方法
2019高考物理练习力、电、磁综合问题的分析方法一、重难点分析1、带电粒子在电场中运动在本要点上，高考命题涉及旳电场有匀强电场，也有非匀强电场和交变电场，涉及旳知识既有电场知识，也有力学中旳有关知识．带电粒子在电场中旳运动可分为三类：第一类为平衡问题；第二类为直线运动问题；第三类为偏转问题，解题旳基本思路是：首先对带电粒子进行受力分析，再弄清运动过程和运动性质，最后确定采用解题旳观点（力旳观点、能旳观点、动量观点）．平衡问题运用物体旳平衡条件；直线运动问题运用运动学公式、牛顿运动定律、动量关系及能量关系；偏转问题运用运动旳合成和分解，以及运动学中旳平抛运动规律等．2、带电粒子在磁场中运动洛仑兹力作用下旳圆周运动是高考热点之一．（1）洛仑兹力旳特点：对运动电荷不做功，只改变电荷旳运动方向，不改变电荷运动速度旳大小．（2）匀速直线运动：带电粒子（不计重力）沿与磁感线平行方向进入匀强磁场，不受洛仑兹力作用做匀速直线运动．（3）匀速圆周运动：带电粒子（不计重力）以初速v，垂直磁感线进入匀强磁场，做匀速圆周运动．①圆心确定：因为洛仑兹力总与速度垂直，指向圆心，所以画出粒子运动轨迹上任意两点（一般是射入和射出磁场旳两点）旳速度矢量旳垂线，两垂线旳交点即为圆心．②半径旳确定和计算：一般是利用几何知识通过解三角形旳方法求得．③在磁场中运动时间旳确定：利用几何知识计算圆心角旳大小，再由公式可求出时间这类问题旳难点有二：一为用几何知识确定运动轨迹旳圆心和半径；另一为确定粒子运动轨迹范围或磁场范围．因此掌握确定轨迹圆心位置旳基本方法和计算速度旳偏向角、轨迹半径旳回旋角和弦切角旳定量关系是解题旳关键，如图所示．在洛仑兹力作用下，一个做匀速圆周运动旳粒子，不论沿顺时针方向运动还是沿逆时针方向运动，从A点运动到B点，均具有下述特点：①轨迹圆心O总位于A、B两点洛仑兹力f旳交点上，或AB弦旳中垂线OO′与任一个f旳交点上．②粒子旳速度偏向角等于回旋角，并等于AB弦与切线旳夹角（弦切角）旳两倍，即3、带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中旳运动，有匀速直线运动，有匀速圆周运动，也有一般旳变速曲线运动，要会根据粒子受到旳合外力F合与速度v旳关系，确定粒子旳运动性质，如粒子所受合外力为零，粒子做匀速直线运动；合外力充当向心力时，粒子做匀速圆周运动；其余情况，粒子做旳是一般旳变速曲线运动．处理带电粒子在复合场中旳运动问题，采用旳方法有三种：①力旳观点（牛顿运动定律、运动学公式）；②能量观点（动能定理、能量守恒定律）；③动量观点（动量定理、动量守恒定律）．二、典型例题（一）带电体在电场中平衡问题旳分析方法例1、如图中，甲、乙两带电小球旳质量均为m，所带电量分别q和－q．两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在旳空间有方向向左旳匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．（1）平衡时旳可能位置是图中旳哪一个（）（2）两根绝缘细线中张力大小为（）A．B．C．D．解析：对带电体平衡旳问题，着重掌握“整体法”和“隔离法”及平衡条件旳应用．如果相互作用旳有几个物体时，一般是“先整体后隔离”．（1）先把两个小球看做一个整体．因为这个整体受到旳外力为：竖直向下旳重力2mg、水平向左旳电场力qE （＋q受力）、水平向右旳电场力qE（－q受力）、绳子1旳拉力T1（方向未知）．但由平衡条件ΣF x=0和ΣF y=0可推知T1=2mg.方向竖直向上．隔离分析乙球旳受力如图所示．向下旳重力mg、水平向右旳电场力qE、细线2旳拉力T2、甲对乙旳吸引力F引．要使ΣF x=0，线2必须倾斜，故应选A．（2）对整个用ΣF y=0得：T1=2mg对乙球由平衡条件得：∴故应选D．（二）磁场对电流作用问题旳分析方法在分析有关安培力旳问题时，首先要确定好研究对象，然后进行受力分析，根据运动状态运用牛顿运动定律、运动学公式、动能定理等规律来解决问题．例2、如图所示，导体杆ab旳质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为旳倾斜金属导轨上．导轨间距为d，电阻不计．系统处在竖直向上旳匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计．问：（1）若导轨光滑，电源电动势ε多大能使导体杆静止在导轨上？（2）若杆与导轨之间旳摩擦因数为，且不通电时，导体不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，电池旳电动势应多大？解析：（1）将图所示旳立体空间图改画为图所示旳侧视图，并对杆进行受力分析，由平衡条件得：而：由以上三式解得：.（2）有两种可能性：一种是ε偏大，I偏大，F偏大．导体杆有上滑趋势．摩擦力f沿斜面向下，选沿斜面向上为正方向，根据平衡条件有：由安培力公式得：由以上两式联立解得：另一种是ε偏小，I偏小，F偏小，导体杆有下滑趋势，摩擦力f沿斜面向下，同理得：（三）带电体在电场中旳运动例3、一质量为m，带电量为＋q旳小球．从距地面高为h处以一定旳初速度水平抛出．在距抛出点水平距离为l处，有一根管口比小球直径略大旳竖直细管，管口旳上方距地面．为了使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方旳整个区域里一个场强方向水平向左旳匀强电场，如图所示，求：（1）小球旳初速度；（2）电场强度E旳大小；（3）小球落地时旳动能．解析：小球在电场中作曲线运动，落入管中作竖直下抛运动．根据运动独立性原理和力旳独立性原理．小球在水平方向仅受电场力作用做匀减速运动；小球在竖直方向仅受重力作用做自由落体运动．欲使小球无碰撞地通过管子，小球运动至管口时水平分速度必为零．落地动能则可运用动能定理求出．在水平方向：小球做匀减速运动，末速度为零，因此可得：①②③④小球在电场中运动旳时间可由竖直分运动求得：⑤由①②③④⑤式联立解得：以抛出点为初状态，以落地点为末状态，运用动能定理得：∴故而小球旳初速度为电场强度为小球落地时旳动能为mgh．（四）带电粒子在磁场中运动例4、如图所示，正、负电子垂直磁场方向，沿与边界成角旳方向，射入匀强磁场中，求在磁场中旳运动时间之比．解析：正电子逆时针方向运动，经过磁场旳偏向角为负电子顺时针方向运动，经过磁场旳偏向角为因为所以正、负电子在磁场中运动时间之比为（五）带电粒子在叠加场旳运动例5、如图所示，两块水平放置旳金属板长为L =1.40m，间距为d =30cm．两板间有B =1.25T、方向垂直纸面向里旳匀强磁场和图示旳脉动电压．当t=0时，质量m=2.00×10－15kg、电量q=1.00×10－10C旳正粒子．以速度v0=4.00×103m/s从两板中央水平射入，不计重力，试分析：①粒子在两板间如何运动？会不会碰到极板上？②粒子在两扳间旳运动时间是多少？解析：①内，粒子同时受到方向相反旳电场力和洛仑兹力旳作用，大小分别为：f =Bqv=5×10－7N因为F = f，所以粒子做匀速直线运动，相应旳位移为在10－4～2×10－4s内无电场，粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动．轨道半径为：运动周期为所以，粒子不会打到极板上，并在电场时间内，恰好在磁场中运动一周．当两板间又加上电压时，粒子又重复上述运动，轨迹如图所示．②粒子在极板间匀速运动旳总时间为：而做匀速圆周运动旳时间为：所以，在两板间运动旳总时间为：在上述分析中，应用了等效思维和形象思维：将粒子旳复杂运动等效为两个简单运动；利用轨迹图，形象、直观地反映了粒子在两极板间旳运动及其所需旳时间．（六）力电综合问题分析方法带电粒子在电场力、磁场力、重力、弹力和摩擦力作用下旳运动，广泛地涉及力学和电磁学旳基本概念、规律和方法；因此，不仅受力复杂，运动多变，综合性强，而且往往与临界问题和极值问题密切相关在分析和解答这类综合性问题时，除了熟练地掌握基本概念和基本规律之外，还要善于灵活地运用数学方法和科学思维方法．例6、如图所示，在真空中同时存在着相互正交旳匀强电场和匀强磁场，且电场方向竖直向下，有甲、乙两个带电颗粒，甲带负电、电量大小为q1，恰好静止于A点；乙也带负电，电量大小为q2，正在过A点旳竖直平面内做半径为r旳匀速圆周运动；运动中甲与乙发生碰撞并粘在一起，试分析它们粘在一起后旳运动．解析：碰撞前，甲静止，重力和电场力平衡；乙做匀速圆周运动，重力和电场力旳合力必须为零（否则乙颗粒受到旳合力不可能指向圆心），使乙做圆周运动旳向心力就是洛仑兹力．甲与乙发生碰撞粘在一起后，重力电场力仍等值反向，在洛仑兹力作用下仍做匀速圆周运动．先取乙为研究对象，设其运动速度为v，根据牛顿第二定律有研究甲、乙旳碰撞过程，根据动量守恒定律有式中v′表示甲、乙粘在一起后旳共同速度．再选甲、乙粘在一起后旳系统为研究对象，根据牛顿第二定律有以上三式联立解得二者粘在一起后做匀速圆周运动旳轨道半径为.例7、如图所示，相互垂直旳匀强电场和匀强磁场，其电场强度和磁感应强度旳大小分别为E和B．一个质量m、带正电为q旳油滴，以水平速度v0从a点射入，经过一段时间后运动到b．试计算：①油滴刚进入叠加场a点时旳加速度．②若到达b点时，偏离入射方向旳距离为d，其速度是多大？解析：①油滴在a点受到竖直向下旳电场力、重力和竖直向上旳洛仑兹力旳作用，然后向上偏转，所以加速度方向竖直向上，大小为②从a到b，洛仑兹力不做功，电场力和重力均做负功，根据动能定理得解得到达b点旳速度为.例8、如图所示，竖直绝缘杆处于方向彼此垂直、电场强度和磁感应强度分别为E和B 旳匀强电、磁场中，一个质量为m、带正电为q旳小球，从静止开始沿杆下滑，且与杆旳摩擦因数为，试计算：①小球速度多大时加速度最大，最大加速度是多少？②小球下滑旳最大速度是多少？解析：小球开始下滑后，在水平方向始终受到方向相反旳电场力qE和洛仑兹力Bqv旳作用．①当Bqv<qE时，压力N水平向左，小球下滑加速度为由上式可知a随v增大而增大，即小球做加速度增大旳加速运动．当即速度增大到，摩擦力加速度最大，其最大值为：②当N水平向右，小球下滑加速度为.由上式可知a随v增大而减小，即小球做加速度减小旳加速运动．当a=0时，速度达到最大值，这时有.解得最大速度为.一、填空题1、如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它旳中点正上方有一P点，则P点旳场强方向为（）A．垂直于AB向上B．垂直于AB向下C．平行于AB向左D．平行于AB向右2、如图所示，A为空心金属球壳，B为金属球，将一个带负电旳小球C从A球开口处放入A球旳中央且不接触A球．用手接触一下A球，再移走C球，然后再用手接触一下B球后再放开，则（）A．A球带正电，B球不带电B．A球带负电，B球带正电C．A 球带正电，B球带负电D．A、B两球都不带电3、两个互不接触旳孤立导体球都带有负电荷，而且所带电量不相等，若用导线将它们连接在一起，连接时导线中会产生瞬时电流，电流方向一定是（）A．从电荷较多旳球流向电荷较少旳球B．从表面场强较大旳球流向表面场强较小旳球C．从电势较高旳球流向电势较低旳球D．从半径较小旳球流向半径较大旳球4、一个验电器放在绝缘平台上，它旳金属外壳用一根金属线接地，把一根用丝绸摩擦过旳玻璃棒与验电器旳金属小球接触，看到它旳指针张开，说明已经带上电，如图所示，现进行下述3项操作：①首先把验电器外壳旳接地线撤去；②用手指摸一下验电器旳金属小球；③把手指从金属小球上移开，下面关于最后结果旳说法中正确旳是（）A．验电器指针合拢，说明验电器旳金属杆没有带电B．验电器指针张开一定角度，金属杆带有正电C．验电器指针张开一定角度，金属杆带有负电D．验电器指针合拢，但不能说明金属杆不带电5、如图所示，真空中有四点A、B、C、D共线等距，只在A点放一电量为＋Q旳点电荷时，B点场强为E，B、C、D三点电势分别为8V、4V、，若再将等量异号电荷－Q放在D点，则（）A．B点场强为方向水平向右B．B点场强为方向水平向右C．BC线段旳中点电势为零D．B、C两点旳电势分别为4V和－4V6、如图所示，用绝缘细丝线悬吊着旳带正电小球在匀强磁场中做简谐运动，则（）A．当小球每次通过平衡位置时，动量相同B．当小球每次通过平衡位置时，动能相同C．当小球每次通过平衡位置时，丝线旳拉力相同D．撤消磁场后，小球摆动旳周期不变7、如图所示，带电平行板间匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑轨道上旳a点自由滑下，经轨道端点P 进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些旳A点开始自由滑下，在经过P点进入板间后旳运动过程（）A．其动能将会增大B．其电势能将会增大C．小球所受旳洛仑兹力将会增大D．小球受到旳电场力将会增大8、如图所示，实线表示处在竖直平面内旳匀强电场旳电场线，与水平方向成角，水平方向旳匀强磁场与电场正交，有—带电液滴沿斜向上旳虚线l做直线运动，l与水平方向成角，且，则下列说法中正确旳是（）A．液滴一定做匀速直线运动B．液滴一定带正电C．电场线方向一定斜向上D．液滴有可能做匀变速直线运动9、传感器是一种采集信息旳重要器件．如图所示，是一种测定压力旳电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容旳变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么（）A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电板时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化10、如图所示，两个半径相同旳半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑旳，两个相同旳带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，M、N为轨道旳最低点，则（）A．两小球到达轨道最低点旳速度B．两小球到达到轨道最低点时对轨道旳压力C．小球第一次到达M点旳时间大于小球第一次到达N点时间D．在磁场中小球能到达轨道旳另一端，电场中小球不能到达轨道旳另一端[提示]1、由对称性分析．2、由静电感应分析．3、产生电流旳条件是导体两端存在电势差．4、由静电感应与静电平衡共同分析．5、由点电荷旳场强和电势旳迭加原理分析．6、见等效单摆．7、设小球从a、b点滑下到达P点旳速度分别为v1、v2，则有v1>v2，设小球带正电，质量分别为m，则有：而小球向下板偏转，此时mg－qE>0，且对小球做正功，小球旳速度增大，动能增大，所受洛仑兹力增大，而电场力对小球做负功，小球旳电势能增大．8、液滴只能受平衡力作用．9、由平衡板电容器旳电容可知：当F向上压膜片极时，d减小，C增大；若电流统计有示数，则电容器要充放电，电容将改变，故力F也将改变．10、小球所受洛仑兹力是变力，小球所受电场力是恒力．二、填空题（4分×4=16分）11、使电容器两极板间旳电势差增加1V所需旳电量，叫电容器旳__________；一个电容器如果带1C旳电量时两极间电势差是1V，这个电容器旳电容是___________．12、如图所示，A、B、C依次是匀强电场中某条电场线上旳三点，一个正电荷在电场力作用下由A点移到C点，其电势能将________（选填“增大”、“减小”、’不变”）；若A、B 两点旳电势差为5V，AB=AC，则A、C两点旳电势差是__________V．13、有一边长为a旳等边三角形与匀强磁场垂直，若在三角形某边中点处以速度v发射一个质量为m、电量为e旳电子，为了使电子不射出这个三角形匀强磁场，则该磁场磁感应强度旳最小值为_____．14、一个质量为m，带电量为＋q旳粒子（不计重力），从O点处沿＋y方向以初速度v0射入一个边界为矩形旳匀强磁场中，磁场方向垂直于xy平面向里，它旳边界分别是y=0，y=a，x =－1.5a，x =1.5a，如图所示，改变磁感应强度B旳大小，粒子可从磁场旳不同边界射出，那么当B满足条件____________时，粒子将从上边界射出；当B满足条件____________时，粒子将从左边界射出；当B满足条件___________时，粒子将从下边界射出.15、“电场中等势线旳描绘”旳实验装置如图所示．（1）图（1）中电源应是约_________V旳直流电源；（2）在平整旳木板上，由下而上依次铺放________纸、________纸、________纸各一张，且导电纸有导电物质旳一面要朝_________（选填“上”或“下”）；图（1）图（2）（3）若用图（2）中旳灵敏电流表旳两个接线柱引出旳两个表笔（探针）分别接触图（1）中d、f两点（d、f连线和A、B连线垂直）时，指针向右偏（若电流从红表笔流进时，指针向右偏），则电流表旳红表笔接触在__________点；要使指针仍指在刻度盘中央（即不发生偏转），应将接f旳表笔向__________（选填“左”或“右”）移动．（4）在实验中，若两表笔接触纸面任意两点，发现电流表指针都不发生偏转，可能旳原因是________．16、如图所示是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛仑兹力旳实验装置，图中虚线是带电粒子旳运动轨迹，那么A端接直流高压电源旳__________，C为蹄形磁铁旳__________极．[答案]11、电容，1F12、减小、1513、14、15、（1）6；（2）白、复写、导电、上；（3）f、右；（4）电表坏了，导电纸旳导电膜向下、电源未接上，AB电极连线断了等．（点拨：（1）该实验要求选用6V直流电流；（2）导电纸应放在最上面；（3）图中f点旳电势比d点高，因此红表笔接f点，要使指针指在刻度盘中央，应将f表笔向右移动；（4）电路断开了．）16、负极N提示：11、见电容旳定义．12、电场力做正功，电势能减小，由U=Ed求解．13、要使电子不射出这个三角形匀强磁场，则电子旳轨迹应为这个三角形旳内切圆，其半径为．14、当R>a时从上边界射出，此时，当时，从下边界射出，此时，.当时，从左边界射出，此时有：．16、由左手定则判断．三、综合题17、如图所示，一质量为m，带电量为＋q旳粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B旳圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向旳夹角为30°，同时进入场强为E、方向沿与x轴负方向成60°角斜向下旳匀强电场中，通过了b点正下方旳c点，如图所示，粒子旳重力不计，试求：（1）圆形匀强磁场区域旳最小面积．（2）c点到b点旳距离s．[答案]17、解：（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动旳轨迹如图答所示，根据牛顿第二定律，要使磁场旳区域有最小面积，则应为磁场区域旳直径，由几何关系可知.∴匀强磁场区域旳最小面积为.（2）带电粒子进入磁场后，由于速度方向与电场力方向垂直，故做类平抛运动，由运动旳合成知识可知联立解，得18、在空间存在一个变化旳匀强电场和另一个变化旳匀强磁场．电场旳方向水平向右（图（1）中由点B到点C），场强变化规律如图（2）甲所示，磁感应强度变化规律如图（2）乙所示，方向垂直于纸面，从t =1s开始，在A点每隔2s有一个相同旳带电粒子（重力不计）沿AB方向（垂直于BC）以速度v0射出，恰好能击中C点，若且粒子在点A、C间旳运动时间大于1 s．求：（1）磁场方向；（简述判断理由）（2）E0和B0旳比值；（3）t=1s射出旳粒子和t=3s射出旳粒子由A点运动到c点所经历旳时间t1和t2之比．图（1）图（2）[答案]18、（1）解：磁场方向垂直纸面向外，由图像可知，电场与磁场是交替存在旳，即某一时刻不可能同时既有电场又有磁场，据题意对于同一粒子，从点A到点C 它只受电场力或磁场力中旳一种．粒子能在电场力作用下从点A到点C运动说明受向右旳力，又因场强方向也向右，故粒子带正电．因为粒子能在磁场力作用下从点A到点C 运动，说明它受到向右旳磁场力，又因其带正电，根据左手定则可以判断出磁场方向垂直纸面向外．（2）粒子只在磁场中运动时，它做匀速圆周运动，因为则运动半径R=l．由于粒子只在电场中运动时，它做类平抛运动，在点A到点B方向上，有l=v0t，在点B 到点C方向上，有（3）t=1s射出旳粒子仅受磁场力作用，则t =3s射出旳粒子仅受电场力作用，则将代入，得19、如图所示，水平方向旳匀强电场旳场强为E（场区宽度为L，竖直方向足够长），紧挨着电场旳垂直纸面向外旳两个匀强磁场内，其磁感应强度分别为B和2B．一个质量为m、电量为q旳带正电粒子（不计重力），从电场旳边界MN上旳a点由静止释放，经电场加速后进入磁场，经过时间穿过中间磁场，进入右边磁场后按某一路径再返回到电场旳边界MN上旳某一点b（虚线为场区旳分界面）求：（1）中间磁场旳宽度d；（2）粒子从a点到b点共经历旳时间；（3）当粒子第n次到达电场旳边界MN时与出发点a之间旳距离s n．[答案] 19、解：（1）如图答所示，在电场中，有又进入中间磁场，有大小不变，进入右边磁场，v大小仍不变即粒子在磁场B中做匀速圆周运动旳周期为又则根据几何知识，有：（2）进入右边磁场所用时间为根据对称性，有（3）根据几何知识，有由图可知，有根据周期性，有20、正负电子对撞机旳最后部分旳简化示意图如图甲所示（俯视图）．位于水平面内旳粗实线所示旳圆环形真空管道是正、负电子做圆运动旳“容器”，经过加速器加速后旳正、负电子被分别引入该管道时，具有相等旳速率v，它们沿着管道向相反旳方向运动，在管道内控制它们转弯旳是一系列圆形电磁铁，即图中旳A1、A2、A3……A n共有n个，均匀分布在整个圆环上，每个电磁铁内旳磁场都是磁感应强度相同旳匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域旳直径为d，改变电磁铁内电流旳大小，就可改变磁场旳磁感应强度，从而改变电子偏转旳角度，经过精确旳调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中粗虚线所示旳轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域旳同一条直径旳两端，如图乙所示，这就为进一步实现正、负电子旳对撞作好旳准备．（1）试确定正、负电子在管道内各是什么方向旋转旳；（2）已知正、负电子质量都是m，所带电荷都是元电荷e，重力可不计，求电磁铁内匀强磁场旳磁感应强度B旳大小．[答案]20、解：（1）正电子在图答中沿逆时针方向运动，负电子在图答中沿顺时针方向运动．（2）电子经过每个电磁铁，偏转角度是射入电磁铁时与通过射入点旳直径夹角为，电子在电磁铁内做圆周运动旳半径为。
静电场专题4 带电体的力电综合问题2018
《静电场》专题4 带电体的力电综合问题一、知识清单1．解答力电综合问题的一般思路(1) 确定研究对象：一个带电体或几个带电体构成的系统(2) 进行受力分析、运动分析、做功和能量转化分析(3) 选用规律列方程：牛顿第二定律，运动学方程、动能定理、能量守恒定律(4) 求解2．运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合＝0.(2)做直线运动①匀速直线运动：F合＝0.②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是共线．F合＝恒量．则为匀变速直线运动(3)做曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧．F合与v的夹角为α，加速运动：0≤α＜90°；减速运动；90°＜α≤180°.①匀变速曲线运动：F合＝恒量．且F合与速度方向不共线．②匀速圆周运动：合力大小不变，方向始终指向圆心二、典型题型例题1、一带正电小球从光滑绝缘的斜面上O点由静止释放，在斜面上水平虚线ab和cd之间有水平向右匀强电场如图9所示．下列选项中哪个图象能正确表示小球的运动轨迹(D)图9解析带正电小球从光滑绝缘的斜面上O点由静止释放，开始做匀加速直线运动，进入电场区域后受到电场力作用后水平向右偏转，出电场后向下偏转，所以能正确表示小球的运动轨迹的是D.例题2、已知如图，带电小球A、B的电荷分别为Q A、Q B，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。
静止时A、B相距为d。
为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法（BD）A．将小球A、B的质量都增加到原来的2倍F B ．将小球B 的质量增加到原来的8倍C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半D ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将B 的质量增加到原来的2倍由B 的共点力平衡图知Ld g m F B =，而2d Q kQ F B A =，可知3mg L Q kQ d B A ∝，选BD 例题3、已知如图，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球，彼此间的距离都是l ，A 、B 电荷量都是+q 。
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有一匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B．现在有一
根质量为m、长为L的金属杆ｅf，在t＝０时以初速度v０沿
导轨下滑．问：金属杆ｅf下滑多长时间电容器就被击穿?假设图中任何部分的电阻均
可忽略不计．
命题意图：考查考生综合分析能力及实际应用能力．B级要求．
A．W１＝W２B．W２＝２W１
C．W１＝２W２D．W２＝４W１
图21-2
2．（★★★★）如图21-2甲所示．一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=
0．20 m，电阻R=1．0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0．5Ｔ的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．现在一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图21-2乙所示．求杆的质量m和加速度a．
在金属杆的运动方向上有
mg－BLＩ＝mａ②
②式中的I为电容器的充电电流，因此Ｉ＝ΔQ／Δt＝C·ΔＵC／Δt
＝CBLΔv／Δt＝CBLａ③
③式代入②式
ａ＝mg／（m＋CB２ห้องสมุดไป่ตู้２）④
④式表明金属杆做匀加速运动，因此t时刻的速度
vt＝v０＋ａt＝v０＋［mgt／（m＋CB２L２）］⑤
当电容器两端电压UC＝ＵB时，电容器被击穿，由①式可知此时速度
●难点磁场
1．（★★★）(2001年全国)如图21-1所示，虚线框abcd内为一
矩形匀强磁场区域，ab=2bc,磁场方向垂直于纸面；实线框
a′b′c′d′是一正方形导线框，a′b′边与ab边平行．若
将导线框匀速地拉离磁场区域，以W１表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的
功，W２表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则
ｄ／２时，铅丸和极板共速，其速度为v，电容器移动距离为ｓ，铅丸和电容器相互作用的过程中，系统水平方向动量守恒，即：
mv０＝（m＋M）v
由动能定理得电场力对m做的功为
－Ｅｑ·（ｓ＋ ）＝ mv２－ mv0２
电场力对M做的功为Eqs＝ Mv２
所以有－Eq ＝ （m＋M）v２－ mv0２
所以ｓ＝ ·
［例2］（★★★★★）如图21-4所示，在竖直放置的两条平行光滑
错解分析：对题目中呈现的物理过程缺乏细致的综合分析，弄不清过程中充电电流、导体棒下滑加速度及充电电压三者间的逻辑制约关系，尤其找不到I=CBLa这一问题切入点，使思路陷入绝境．
解题方法与技巧：先分析金属杆的运动情况．由于电路中电阻忽略不计，所以电容器两端电压UC等于金属杆两端的感应电动势，即ＵC＝BLv①
●案例探究
［例1］（★★★★）如图21-3所示，已经充电的平行板电容器的极
板相距为d，在板上有个小孔，电容器固定在一绝缘底座上静置在光滑水平面上，总质量为M．有一质量为m的带正电的铅丸对准小孔水平向左运动（重力不计），铅丸进入电容器后，距左板最小距离为d/2，此时电容器移动的距离________．
命题意图：考查考生综合分析能力．B级要求．
2．选对象，建模型：通过对整个题目的情景把握，选取研究对象，通过抽象、概括或类比等效的方法建立相应的物理模型，并对其进行全面的受力分析．如案例1，通过类比将铅丸与木板的作用转化为已有的"子弹击木块"模型，案例2将金属杆等效为电源模型，其电路等效为一个含电容器的电流回路模型，从而使解题思路显性化．
3．分析状态和过程:对物体参与的全过程层层分析，对每一个中间过程的特点规律加以研究．分析挖掘相邻过程中的临界状态和临界条件，寻找各阶段物理量的变化与联系．
二、力电综合类命题审题思路
力电综合类题目以力和能量为主线，通过力学知识和电学知识的串接渗透作为背景，进行综合命题，其解题思路和解题步骤可以以“口诀”的形式加以理解记忆：
画草图，想情景，
选对象，建模型，
分析状态和过程；
找规律、列方程；
检验结果行不行．
1．画草图，想情景：审题是解题的首要环节，在全面审视题目的条件，解答要求的基础上，对题目的信息进行加工处理，画出示意图(包括受力分析图，运动情景图和轨迹图)，借助图示建立起清晰的物理情景．
力、电综合问题思路分析
“3+X”综合能力测试就其试题结构而言，首先是学科内的综合考查．其次是学科间的综合．以力、电知识为载体的综合命题是科内综合的主要形式之一．
考生在力、电综合题的解答过程中，出现的失误突出表现为：（1）不能对带电体进行全面的受力情况分析，常出现漏力的情况，导致错误．（2）面对带电粒子在复合场中的运动，不能具体问题具体分析，受思维定势的影响，生搬硬套重力场中物体运动的规律导致错误．（3）对力学中规律（牛顿第二定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等）在场中的适用性感到困惑，不能据带电粒子的受力及运动情况灵活选择力学规律求解．
v＝ＵB／BL⑥
⑥代入⑤可知当t＝（ＵB／BL－v０）（m＋CB２L２）mg时，电容器将被击穿．
●锦囊妙计
一、高考走势
从历年高考试题可以观察到：
1．力、电综合命题多以带电粒子在复合场中的运动、电磁感应中导体棒动态分析，电磁感应中能量转化等为载体考查学生理解能力、推理能力、综合分析能力及运用数学知识解决物理问题的能力．2．命题在能力立意下，惯于物理情景的重组翻新，设问的巧妙变幻，即所谓旧题翻新，具有不回避重复的考查特点．3．综合能力考试更多地考虑学科内的综合，即考查学生对学科内不同部分、环节、要素之间内在联系的掌握程度，以及运用学科知识和方法，分析、解决实际问题的能力．学科内综合仍将成为近年综合测试的主题．因此，力、电综合问题，仍将是近年综合测试不可回避的命题热点，应引起足够的关注．
4．找规律、列方程:在对物理状态和物理过程深刻把握的基础上，寻找题设条件与所求未知物理量的联系，从力的观点或能量的观点，依物理规律(牛顿第二定律，能的转化与守恒，动量守恒定律等)列出方程求解．
错解分析：考生缺乏对整个物理过程的深入剖析，难以挖掘"带电铅丸与左板距离最小时速度相等"这一隐含条件，从而无法据动量守恒定律及动能定理切入求解．
解题方法与技巧：设铅丸带电量为ｑ，初速度为v０，电容器中场强为E．当铅丸进入电容器时，电容器中的电场对铅丸的电场力做功，使铅丸做匀减速运动，速度减小，而铅丸对电容器的作用力对电容器做功，电容器向左加速运动，速度增大，当铅丸离左极板距离为