专题二 第2讲 动力学观点在电学中的应用-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

第2讲　动力学观点在电学中的应用 1．带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力的方向始终__垂直于__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__匀速直线__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__匀变速直线__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：__匀速直线__运动、加速度逐渐__减小__的减速直线运动、加速度逐渐__减小__的加速直线运动。 【规律方法】 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__受力分析__，然后看粒子所受的合力方向与__速度方向__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__变化周期__内相关物理量的变化规律。 (2)借助运动图像进行运动过程分析。 高考题型1　电场内动力学问题分析 【例1】　如图所示，在电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场中，有一“”形绝缘凹槽A(前后挡板厚度忽略)静止在光滑水平面上。现将一带正电小物块B轻放在凹槽A的左端。t＝0时，B在电场力作用下由静止开始与A相对滑动，A在最初t0时间内的位移为s＝gt。已知A、B间的碰撞为弹性碰撞且碰撞过程无电荷转移，凹槽长度L＝gt，A、B质量均为m，B的电荷量q＝，g为重力加速度，求(结果均用m、g、t0表示)： (1)A、B间滑动摩擦力f的大小； (2)从B开始运动到与A第一次碰撞时所需的时间t； (3)若碰撞过程的时间可忽略，从B开始运动到与A第一次共速用时t0，则第一次共速时速度v的大小。 [答案]　(1)mg　(2)2t0　(3)gt0 [解析]　(1)A在最初t0时间内的位移为 s＝gt＝aAt 解得A的加速度为aA＝g 对A，根据牛顿第二定律得，A、B间滑动摩擦力的大小为f＝maA＝mg。 (2)A、B碰撞前，对B，根据牛顿第二定律得qE－f＝maB 解得B的加速度为aB＝g 根据题意得aBt2－aAt2＝L， 解得t＝2t0。 (3)碰撞前A、B的速度分别为 vA＝aAt＝gt0， vB＝aBt＝gt0 碰撞过程，以向右为正方向，根据动量守恒定律得mvA＋mvB＝mvA′＋mvB′ 根据机械能守恒定律得 mv＋mv＝mvA′2＋mvB′2 联立解得vA′＝gt0，vB′＝gt0 之后A以加速度aA做匀减速运动，到达共速的时间为t1＝t0－2t0＝t0 共同速度的大小为v＝vA′－aAt1＝gt0。 1．如图所示，质量为m、带电量为＋q的滑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 (　　) 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 [答案]　A [解析]　设斜面的倾角为θ。滑块没有进入电场时，根据平衡条件得mgsin θ＝Ff 且FN＝mgcos θ，又Ff＝μFN 得到，mgsin θ＝μmgcos θ，即有sin θ＝μcos θ 当滑块进入电场时，设滑块受到的电场力大小为F。根据正交分解得到 滑块受到的沿斜面向下的力为(mg＋F)sin θ，沿斜面向上的力为μ(mg＋F)cos θ， 由于sin θ＝μcos θ，所以(mg＋F)sin θ＝μ(mg＋F)cos θ，即受力仍平衡，所以滑块仍做匀速运动。 2．如图所示，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。(1)求匀强电场的电场强度E的大小； (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：OA＝OC＝L，重力加速度为g) [答案]　(1)　(2) [解析]　(1)对小球由A到B的过程，由动能定理得 0＝mgL－qEL 故E＝ (2)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， F合＝＝mg a＝＝g 又v＝2aL＝4gL 得t＝＝ 高考题型2　磁场内动力学问题分析 【例2】　(多选)如图甲所示，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v－t图像如图乙所示，若物块全程运动的时间为4.5 s。则下列判断正确的是 (　　) A