高中物理专项复习之电磁学综合Word文档格式.docx
- 文档编号:14866371
- 上传时间:2022-10-25
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:212.72KB
高中物理专项复习之电磁学综合Word文档格式.docx
《高中物理专项复习之电磁学综合Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理专项复习之电磁学综合Word文档格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
命题解读:
这是一道带电物体在重力场和电场的复合场中运动的题目,需要重点解决的是带电物体的受力情况以及能量转化的分析,具体分析时注意以下几点
①由于题目中所加的是一个匀强电场,带电小物块所受的电场力是恒定不变的,所以带电小物块的受力分析和重力场中物体的受力分析是一样的,只是多了一个电场力。
分析完了受力情况后,就可以选择合适的物理规律进行列式求解了。
需要注意的是,为一带电小物块,受力分析时,其重力不能忽略。
②匀强电场反向前后的两种情况,小物块最终都是和平板相对静止,应分析得出这两种情况下两者的共同速度是一样的,不然将导致题目无法解决。
如果在重力场中加上磁场,则带电物体或粒子的运动将会是怎样的呢?
请看下面的问题:
2.带电物体在重力场与磁场的复合场中的运动
例题2.如图2所示,匀强磁场垂直于纸面向里,有一足够长的等腰三角形绝缘滑槽,两侧斜面与水平面的夹角均为,在斜槽顶端两侧各放一个质量相等、带等量负电荷的小球和,两小球与斜槽动摩擦因数相等,均为<。
现将两小球同时释放,则下列说法中正确的是
.两小球沿斜槽都做匀加速运动,且加速度相等
.两小球沿斜槽都做匀加速运动,且>
.两小球沿斜槽都做变加速运动,且>
.两小球沿斜槽的最大位移之间的关系是<
对左右两侧的小球进行受力分析,分别如图3甲、乙两图所示。
由甲图可知,对于左侧的小球,有
由以上三式可知,随着小球运动速度的增大,减小,减小,则加速度逐渐增大,并且当速度增大到一定值时,会出现等于零的时刻,此后小球便会脱离斜面。
同理,由乙图可知,对于右侧的小球,有
结合上面的方程可知,随着随着小球运动速度的增大,增大,增大,则加速度逐渐减小,也不会出现小球脱离斜槽的情况。
由以上的讨论可知,左右两侧的小球所做的都不是匀变速运动,并且>,所以选项、错,、对。
此题也是一个带电小球的受力分析问题,和上题一样,相比于平常的受力分析,也就只多了一个洛仑兹力。
可值得注意的是,由于带电小球所受的洛仑兹力大小与小球的速度大小有着直接关系,所以要时刻关注因速度变化而引起的洛仑兹力的变化情况,从而更准确的分析、判断带电小球的运动状态,以正确解题。
如果在重力场中同时加上电场和磁场,情况又会怎样呢?
请看下面的情况:
3.带电物体在重力场、电场与磁场的复合场中的运动
例题3.如图4所示,为一长为的水平放置的绝缘板,绝缘板处在匀强电场和匀强磁场之中,但匀强磁场只占据右半部分空间。
一质量为、带电量为的小滑块,在端从静止开始被电场加速向右运动,进入磁场后做匀速运动,直至右端与挡板碰撞弹回。
碰撞之后立即撤去电场,小滑块仍做匀速运动。
小滑块俩开磁场后,在距端的点处停下。
设小滑块与绝缘板间的动摩擦因数为,试求
⑴小滑块与挡板碰撞后的速度大小;
⑵匀强磁场的磁感应强度。
在小滑块进入磁场之前,其运动区间是由到,该过程中电场力和摩擦力做功,由动能定理,得
小滑块进入磁场后,即在段上运动时,小滑块做匀速运动,即所受合力为零,则
式中的为小滑块受到的洛仑兹力。
小滑块与挡板碰撞后,因为撤去电场,而小滑块做匀速运动,所以摩擦力为零。
设滑块与挡板碰撞后的速度大小为,则小滑块在竖直方向上的受力情况为
小滑块在段运动时,只有摩擦力做功,则由动能定理得
解以上几个方程所组成的方程组,得
,
①此题中,重力场、电场和磁场时同时存在的,带电小滑块的受力情况分析少复杂一些。
但好在该题中小滑块的运动过程分了三个阶段,其相应的受力分析也就要分阶段进行,并且每一段小滑块的受力各有特点:
由到的过程中,小滑块不受洛仑兹力;
在由或由两个阶段上运动时,小滑块均做匀速运动,速度大小均不变,所以不要考虑洛仑兹力大小的变化;
最后从的过程中,电场力和洛仑兹力都不存在了。
②本题中需要特别注意的地方就是小滑块与挡板碰撞后,由的过程中,由于洛仑兹力是存在的,但小滑块还要做匀速运动,所以此时小滑块所受的的摩擦力必须为零。
抓住了这一点,问题的解决便会迎刃而解。
抓住每一阶段的受力特点,然后才能选择合适的规律进行列式求解。
4.通电导体在复合场中的运动
例题4(07上海).如图5所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为,导轨左端接有阻值为的电阻,质量为的导体棒垂直跨接在导轨上,导轨和导体棒的电阻不计,且接触良好。
在导轨平面上,有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为。
开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。
⑴求导体棒所能达到的恒定速度;
⑵为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多大?
⑶导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率个是多大?
⑷若时磁场由静止开始水平向右做匀加速运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其——关系如图6所示,已知在时刻导体棒的瞬时速度大小为,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。
⑴当导体棒运动速度为时,整个回路产生的电动势为
导体棒所受的安培力为
速度恒定时导体棒受力平衡,则
所以
⑵要使导体棒随磁场运动,则棒的速度应满足
<<
⑶导体棒克服阻力做功的功率为
电路中消耗的电功率为
⑷由牛顿第二定律,得
可见,导体棒要做匀加速运动,必须有()为一常数,设为,由题目中所给的图象可得
则
解得
①此题是因磁场运动而使得导体棒切割磁感线,产生的感应电流通过导体棒,导体棒在磁场中受安培力而运动。
把电磁感应现象、物体的平衡、牛顿运动定律及电功率等联系在一起,是一道综合性较强的题目。
②本题的第⑷问,根据题目要求(即导体棒做匀加速运动),分析得出()应该为一常数,其结论就是磁场和导体棒具有相同的加速度,所以磁场的——图象在原图中画出应为图7中的虚线所示。
求解磁场的加速度就可以得到导体棒的加速度,即,这是该问解决的关键所在,也是这道题的一个难点。
方法指导:
从上面几个例题可以看出,解决带电物体(或粒子)、通电导体在复合场中的运动问题时,主要考虑以下两个方面:
①一是从力的角度进行分析:
根据受力情况分析,以确定带电物体(或粒子)、通电导体在复合场中运动性质;
或者根据带电物体(或粒子)、通电导体在复合场中运动性质来确定其受力情况。
②二是从能量的角度进行分析:
不论是带电物体(或粒子)的运动,还是通电导体的运动,只要涉及做功问题,一定有能量之间的转化,要善于从这个角度分析、解决问题,体会它便捷的优越性,培养多思路分析、解决问题的习惯。
轻松一刻(05年江苏):
如图8所示,固定的水平光滑金属轨道,间距为,左端接有阻值为的电阻,处在方向竖直、磁感应强度为的匀强磁场中,质量为的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。
初始时刻,弹簧处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度,在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
⑴求初始时刻导体棒受到的安培力;
⑵若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为,则这一过程中安培力所做的功和电阻上产生的焦耳热分别是多少?
⑶导体棒往复运动,最终将静止在何处?
从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻上产生的焦耳热为多少?
⑴初始时刻导体棒中的感应电动势为
棒中的感应电流为
整理以上几式,得
安培力方向为水平向左。
⑵由功能关系,可得
安培力做功为
电阻上产生的焦耳热为
⑶由能量守恒定律和共点力作用下物体的平衡条件,可以判断得出导体棒最终静止在初始位置,电阻上产生的焦耳热为
学法巧手指
----设计性、探究性实验
山东省临沂市罗庄区第一中学桑士华(276017)
1.设计性试验
例题1.有一根细长而均匀的金属材料样品,横截面外方(正方形)内圆,如图1所示(放大图)。
此金属材料的质量约为~,长度约为,电阻约为,已知这种金属的电阻率为,密度为,因此管内径太小,无法直接测量,请根据下列提供的实验器材,设计一个实验方案测量其内径,备有以下器材可供选用:
.毫米刻度尺
.螺旋测微器
.电流表()
.电压表()
.滑动变阻器()
.直流稳压电源()
.开关一个,带夹子的导线若干
⑴除待测金属材料外,应选用的实验器材有__________________________;
⑵画出电路图,并把图2中的所选实验器材连成实际测量电路。
⑶用已知的物理常量和所测得的物理量,推导出的表达式。
用电压表测得此金属材料两端的电压,用电流表测得流过它的电流,则由欧姆定律得此金属材料样品的电阻为
设金属材料样品的长度为,横截面积为,截面外边长为,则根据电阻定律可得
又由金属材料截面的几何关系得
联立以上三式,得
上式表明,要测定样品的内径,必须测定:
材料样品的长度、截面外边长、电压、电流和电阻率,所以相应的实验器材为:
毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关和导线。
⑴除待测金属材料外,应选用的实验器材有:
、、、、、和。
需要注意的是,为减小实验误差,电流表应选用量程小的();
为了调节的方便,滑动变阻器应选用阻值较小的()
⑵因待测电阻阻值较小,所以电流表应采用外接法,;
为了使电压的调节范围较大,滑动变阻器应采用分压式接法。
画出实验电路图如图3所示,实物图连接如图4所示。
⑶推导过程见上,金属材料样品内径的表达式为
本题是测定金属电阻率实验的延伸、拓展,也是对长度测量的创新。
在选择实验仪器和设计实验电路时,关键的是明确实验原理:
利用已学过的有关知识推导出金属材料样品内径的表达式,然后再去确定须测定的物理量及相关仪器。
在实际连接电路时,为避免线路交叉和正、负极接错,接线顺序一般遵循“电源正极开关滑动变阻器用电器电流表正极电流表负极电源负极”这样一个顺序,最后将电压表并联在待测电路的两侧,即,先接干路,再接支路。
例题2.测量“水果电池”的电动势和内电阻:
将铜片和锌片分别插入一只苹果,就构成了简单的“水果电池”,其电动势约为。
可是这种电池并不能点亮手电筒上的额定电压为、额定电流为的小灯泡,原因是流过小灯泡的电流太小了,经测量还不足。
现用量程合适的电压表、电流表以及滑动变阻器、开关、导线等实验器材,尽量精确的测定“水果电池”的电动势和内电阻,则
⑴若给出的滑动变阻器有两种规格:
~、~,本实验中应先用________。
(填滑动变阻器规格前的字母)
⑵利用实验中得到电压表的示数和电流表示数的值,经描点、连线得到----图象如图5所示。
试根据图中所给数据,算出“水果电池”的电动势和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理 专项 复习 电磁学 综合