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1、第2课时功能关系在电学中的应用X知识回扣1.静电力做功与路径无关.若电场为匀强电场，则IV=Fkosa=Eqlcosa；若是非匀强电场，则一般利用炉=皿来求.2.磁场力又可分为洛伦兹力和安培力.洛伦兹力在任何情况下对运动的电荷都不做功;安培力可以做正功、负功，还可以不做功.3・电流做功的实质是电场对移动电荷做功・即W=UIt=U^.4.导体棒在磁场中切割磁感线时，棒中感应电流受到的安培力对导体棒做负功，使机械能转化为电能.5・静电力做的功等于电势能的变化，即巧仏=—A£p・规律方法1.功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂且涉及多种性质不同的力，因
2、此，通过审题，抓住受力分杭和运动过程分析是关键，然后根据不同的运动过程中各力做功的特点来选择相应规律求解.2.动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍然是首选的方法.考向1几个重要的功能关系在电学中的应用【例1】如图1所示，一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，上端连接一带正电的光滑滑块P,滑块所处空间存在着沿斜面向上的匀强电场，倾角为〃的光滑绝缘斜面固定在水平地面上，开始时弹簧是原长状态，物体恰好处于平衡状态，现给滑块一沿斜面向下的初速度s滑块到最低点时，弹簧的压缩量为%,若弹簧始终处在弹性限度内，以下说法正确的是()A.滑块电势能的增加量等于滑
3、块重力势能的减少量B.滑块到达最低点的过程中，克服弹簧弹力做功如“；C.滑块动能的变化量等于电场力和重力做功的代数和D.当滑块的加速度最大时，滑块和弹簧组成的系统机械能最大【审题突破】弹簧原长状态时，物体恰好处于平衡状态，说明电场力和重力什么关系？滑块向下到达最低点的过程中，都有哪些力做功？何时加速度最大？解析由题意qE=m^sin0,在运动到最低点过程中，电场力做功与重力做功相等，则滑块电势能增加量等于滑块重力势能的减小量，故A正确.克服弹簧弹力做功等于弹性势能的增加量，即等于动能的减少量,故B正确.电场力和重力做功的代数和为零，根据动能定理知，电
4、场力、重力、弹簧弹力做功的代数和等于滑块动能的变化量，故C错误.当滑块运动到最低点时，加速度最大，电场力做的负功最多，即电势能增加最多，此时系统机械能最小，故D错误.答案AB击皿丄质量为也的带正电小球由空中力点无初速度自由下落，在『秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过/秒小球又回到/点.不计空气阻力且小球从未落地，贝U()A.整个过程中小球电势能减少了1・5〃劣2/B.整个过程中机械能的增量为2m界C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能减少了MD.从力点到最低点小球重力势能减少了j/w/r2答案BD解析由务/=-(仍_如2),又o=解
5、得q=3g・由a="E呂,联立解得qE=4nig,则小球电势能减少为皿=也务/=2加g*.根据功能关系可知，机械能的增量为2mg2t2y故A错误，B正确.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能减少了A£k=
6、/w(^r)2,故C错误.设从力点到最低点的高度为仏根据动能定理得nigh-qE(h-务，)=0,解得h=器“,故从/点到最低点小球重力势能减少了A£p=nigh=广,故D正确.考向2应用动能定理分析带电体在电场中的运动【例2】如图2所示是研究带电体的质量与电量关系的光滑绝缘细管，长为厶且竖直放置，点电荷M固定在管底部，电荷量为+0现从管口/处
7、静止释放一带电体N,当其电荷量为+彳、质量为加时，"下落至距M为〃的〃处速度恰好为0•已知静电力常量为k,重力加速度为g,带电体下落过程中不影响原电场.(1)若把/换成电量为+彳、质量为3加的带电体M，仍从/处静止释放.求M运动过程中速度最大处与M的距离及到达B处的速度大小；(2)若M略向上移动，试判断带电体N能否到达B处，并说明理由；(3)若M保持原位置不变，设法改变带电体N的质量与电量，要求带电体下落的最低点在3处，列出N应满足的条件.图2【审题突破】M运动过程中何时速度最大？质量为加和3加的带电体从到B相同的物理量是什么？M略向上移动又是哪个物
8、理量发生变化？解析⑴带电体M运动到重力等于电场力时，速度最大，设距底部距离为儿则有3加站爷£解得"/警殳设带电体M运动到B处时的速度为如，由动能定理，有3//^(/-h)+qUAI$=
9、x3mvB2,依题意有mgQ-h)十2仙=0,联立两式可得：%=2寸％；里(2)7V不能到达〃处.因为mg(l-h)+qUAB求斜面倾角«及磁感应强度B的大小；<0.(3)设带电体N的质量为川、电荷量为+/,由动能定理得：m'g(l-h)+qf0厂。所以=盒答案⑴/靛2(2)/V不能到达〃处，因为mg^-hy+qU^<0(3)带电体下落的最低点在〃处，"应满足的条
10、件为空厂=瓷/MmEO针对圳练耳如图3所示，在一倾角为37。的绝缘斜面下端O,固定有垂直于斜面的绝缘挡板.斜
