年高考物理 专题 功能关系在电磁学中的应用热点难点突破

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1、专题05功能关系在电磁学中的应用1.如图2所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()图21A．运动的平均速度大小为2vqRB．下滑的位移大小为BLC．产生的焦耳热为qBLvB2L2vD．受到的最大安培力大小为RsinθB2L2v解析分析

2、金属棒的受力情况，有mgsinθ－R＝ma，可得金属棒做加速度减小的加速运动，故其平均速度不等于初、末速度的平均值，A错；设金属棒沿斜面下滑的位移为s，ΔΦ1ΔΦBsLqR则电荷量q＝I·Δt＝Δt·R·Δt＝R＝R，解得s＝BL，B正确；根据能量守恒定律知12产生的焦耳热等于金属棒机械能的减少量，Q＝mgssinθ－2mv，C错；金属棒速度越大，B2L2v安培力越大，所以金属棒受到的最大安培力为R，D错。答案B2.如图3所示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为θ，整个空间存在着竖直向上的匀强电

3、场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A点时的动能为100J，在C点时动能减为零，D为AC的中点，那么带电小球在运动过程中()1图3A．到达C点后小球不可能沿杆向上运动B．小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等C．小球在D点时的动能为50JD．小球电势能的增加量等于重力势能的减少量答案B3.如图4所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态。保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静

4、止释放，则释放后小球从M运动到N的过程中()图4A．小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变B．小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量C．弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量D．小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和解析由于有电场力做功，故小球的机械能不守恒，小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的，故A错误；由题意，小球受到的电场力等于重力。在小球运动的过程中，电场力做功等于重力做功，小球从M运动到N的过程中，重力势能减少，转化为电势能和动能，故B错误；释放后小球从M运动到N的过程中，弹性势能并没变

5、，一直是0，故C错误；由动能定理可得重力和电场力做功，小球动能增加，小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和，故D正确。2答案D4.如图4所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放有一带电荷量分别为＋q和＋2q的完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0(此时初动量的大小均为p0)，使其相向运动刚好能发生碰撞(碰撞过程中无机械能损失)，碰后返回M、N两点的动能分别为E1和E2，动量的大小分别为p1和p2，则(图4A.E1＝E2>E0，p1＝p2>p0B.E1＝E2＝E0，p1＝p2＝p0C.碰撞发生在M

6、N中点的左侧D.两球同时返回M、N两点解析金属球A和B发生碰撞时，电荷量会平均分配，则作用力变大。经历相同的位移，做功增多，所以有E1＝E2>E0。又p＝，可得p1＝p2>p0。因两球质量相同，受力相同，故加速度相同，两球同时返回M，N两点。选项A、D正确。答案AD5.如图5所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上，水平虚线L下方有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。正方形闭合金属线框边长为h，质量为m，电阻为R，放置于L上方一定距离处，保持线框底边ab与L平行并由静止释放，当ab边到达L时，线框速度为v0，a

7、b边到达L下方距离为d(d＞h)处时，线框速度也为v0。以下说法正确的是()图5A．ab边刚进入磁场时，电流方向为a→bB．ab边刚进入磁场时，线框加速度沿斜面向下mgRsinθC．线框进入磁场过程中的最小速度小于B2h2D．线框进入磁场过程中产生的热量为mgdsinθ解析由右手定则可判断ab刚进入磁场过程电流方向由a→b，选项A正确；线框全部在磁3场中运动时为匀加速运动，ab边由L处到L下方距离为d处速度增量为零，所以ab边刚进入磁场时做减速运动，线框加速度沿斜面向上，选项B错误；线框恰好完全进入磁场时的速Bhv

8、min度最小，此时由牛顿第二定律得F安－mgsinθ＝ma≥0，而安培力F安＝BhI＝Bh·R＝B2h2vminmgRsinθR，联立解得vmin≥B2h2，选项C错误；根据动能定理，ab边由L处到L下方距离为d处过程中，mgdsinθ－Q＝ΔEk＝0，线框进入磁场过程中产生的热量Q＝mgdsinθ，选项D正确。答案AD6.如图4所示，绝缘斜面处在一个竖直向