高考物理复习专题七计算题题型强化第5讲加试第23题动量观点和电学知识的综合应用市赛课公开课一等奖省名.pptx

,第,5,讲加试第,23,题动量观点和电学知识综合应用,专题七,计算题题型强化,1/34,内容索引,题型,1,动量观点在电场、磁场中应用,题型,2,动量观点在电磁感应中应用,2/34,动量观点在电场、磁场中应用,题型,1,3/34,例,1,(,新高考研究联盟联考,),如图,1,所表示，真空中,MN,上方半径为,R,虚线所围圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向与纸面垂直,.,在磁场右侧有长为,2,R,、间距为,R,平行金属板所形成匀强电场，详细分布在矩形,ACFD,内,.,矩形中心线,O,1,O,2,与磁场区域圆心,O,在同一直线上，,O,1,也是圆周上一点，,BAO,1,DE,在同一竖直线上，,BA,、,DE,为挡板,.,有一群电荷量为,q,、质量为,m,带电粒子以速率,v,0,从圆周上,a,点飞入，其方向与,aM,成,0,180,角且分布均匀地射出，每秒,图,1,内射出带电粒子数总为,N,0,，某一沿,aO,方向射入磁场粒子从,O,1,点飞出磁场进入右侧电场，并恰好从,DF,边缘,F,点离开电场，最终垂直打到探测板,PQ,上,.(,不计粒子重力及粒子间相互作用,),4/34,(1),求电场强度,E,和磁场磁感应强度,B,比值；,答案,解析,5/34,解析,带电粒子从,aO,方向射入，从,O,1,射出，其反向延长线必经过,O,点，可得轨迹圆半径与区域圆半径是相同，即都为,R,.,带电粒子在电场中运动是类平抛运动，可得,2,R,v,0,t,6/34,(2),求探测板,PQ,与,MN,夹角,正切值和每秒垂直打在荧光屏,PQ,上粒子数,n,；,答案,解析,7/34,解析,带电粒子从,F,点飞出时，水平方向速度仍为,v,0,与,aM,成,90,沿,aO,射入粒子，此时刚好打到斜面上，可知，只有从,A,处水平进入一样带电粒子会从,O,2,点出来垂直打到斜面上,.,由数学知识可得，此时带电粒子从,a,处进入方向与,aM,成,60,，即在,a,处入射粒子能够打到极板上大小是,30,，,8/34,(3),若打在平行金属板,DF,上粒子被全部吸收，打在探测板,PQ,上粒子全部被探测板反向弹回，弹回速度大小不变，求从电场中射出粒子对探测板平均作用力大小,.(,没有飞入,ACFD,粒子均被,AB,、,DE,挡板拦截,),答案,解析,9/34,解析,带电粒子从电场中出射速度大小为：,对粒子进行受力分析，由动量定理得：,Ft,0,Nt,0,m,v,(,Nt,0,m,v,),10/34,拓展训练,1.,如图,2,所表示，在足够大空间范围内，同时存在着竖直向上匀强电场和垂直纸面向里水平匀强磁场，磁感应强度,B,1.57 T.,小球,1,带正电，其电荷量与质量之比,4 C,/kg.,当小球,1,无速度时可处于静止状态；小球,2,不带电，静止放置于固定水平悬空支架,(,图中未画出,),上,.,使小球,1,向右以,v,0,23.59 m/,s,水平速度与小球,2,正碰，碰后经过,0.75 s,再次相碰,.,设碰撞前后两小球带电情况不发生改变，且一直保持在同一竖直平面内,.,问：,(,g,取,10 m/s,2,，,取,3.14),图,2,11/34,(1),电场强度,E,大小是多少？,答案,解析,答案,2.5 N/C,解析,小球,1,所受重力与电场力一直平衡,m,1,g,q,1,E,，,E,2.5 N/C.,12/34,(2),小球,2,与小球,1,质量比值是多少？,(,计算结果取整数,),答案,解析,答案,11,13/34,解析,相碰后小球,1,做匀速圆周运动，,14/34,L,R,1,v,2,t,，,代入数据，解得,v,2,3.75 m/s.,两小球第一次碰撞前后动量守恒，以水平向右为正方向，,m,1,v,0,m,1,v,1,m,2,v,2,，因,R,1,v,2,t,2.812 5 m,，则,15/34,动量观点在电磁感应中应用,题型,2,16/34,例,2,(,浙江,4,月选考,23),如图,3,所表示，在竖直平面内建立,xOy,坐标系,在,0,x,0.65 m,、,y,0.40 m,范围内存在一含有理想边界、方向垂直纸面向里匀强磁场区域,.,一边长,l,0.10 m,、质量,m,0.02 kg,、电阻,R,0.40,匀质正方形刚性导线框,abcd,处于图示位置，其中心,坐标为,(0,0.65 m).,现将线框以初速,图,3,度,v,0,2.0 m/s,水平向右抛出，线框在进入磁场过程中速度保持不变，然后在磁场中运动，最终从磁场右边界离开磁场区域，完成运动全过程,.,线框在全过程中一直处于,xOy,平面内、其,ab,边与,x,轴保持平行，空气阻力不计,.,求：,17/34,(1),磁感应强度,B,大小；,答案,解析,答案,2 T,18/34,解析,线框做平抛运动，当,ab,边与磁场上边界接触时，,得,t,0.2 s,，,此时竖直方向分速度,v,2,y,gt,2 m/s,v,0,，,合速度方向与水平方向成,45,角，由题知进入过程中为匀速进入，,ad,与,bc,这两边产生电动势相互抵消，所以整个框只有,ab,边切割，而且只有竖直方向切割，有效速度为,2 m/s,，,19/34,F,A,BIl,因为线框匀速进入磁场，协力为,0,，,所以,mg,F,A,联立解得,B,2 T.,20/34,(2),线框在全过程中产生焦耳热,Q,；,答案,解析,答案,0.037 5 J,21/34,解析,线框全部进入磁场区域之后，水平方向做匀速运动，竖直方向做匀加速运动，线框离开磁场过程中，上下两边所受到安培力抵消，所以不考虑竖直方向上安培力产生焦耳热，水平方向上，只有,ad,边水平方向上速度在切割磁感线，,线框离开磁场时电荷量,离开磁场过程中列水平方向动量定理，取水平向右为正方向，,F,A,t,m,v,5,x,m,v,0,，,得,Blq,m,v,5,x,m,v,0,22/34,得,v,5,x,1.5 m/s,，列出动能定理表示式，,同时离开磁场过程中竖直方向只受重力，列竖直方向牛顿第二定律,v,5,y,2,v,4,y,2,2,g,h,联立解得,Q,1,0.017 5 J,在进入磁场过程中，速度不变，重力势能转变成焦耳热,Q,2,mgl,0.02 J,所以,Q,总,0.037 5 J,23/34,(3),在全过程中，,cb,两端电势差,U,cb,与线框中心位置,x,坐标函数关系,.,答案,解析,24/34,解析,易得图中,2,、,3,、,4,、,5,状态下中心横坐标分别为,0.4,、,0.5,、,0.6,、,0.7,；,当,0,x,0.4,时，线框还没进入磁场，,U,cb,0,；,当,0.4,x,0.5,时，线框电动势由,ab,边切割磁感线提供，但,cb,边进入磁场部分也在切割磁场，所以这里相当于也有一个电源，在计算电势差时也要考虑，同时电势差要注意正负，所以,当,0.5,x,0.6,时，线框完全进入磁场，电路中没有电流，但,bc,边仍在切割磁感线，所以依然相当于一个电源，,U,cb,Bl,v,0,0.4 V,；,25/34,得,U,cb,0.25,0.25,x,(V).,26/34,拓展训练,2.(9,1,高中联盟期中,),如图,4,所表示，两根间距为,L,金属导轨,MN,和,PQ,，电阻不计，左端向上弯曲，其余水平，水平导轨左端有宽度为,d,、方向竖直向上匀强磁场,，右端有另一磁场,，其宽度也为,d,、方向竖直向下，磁场磁感应强度大小均为,B,.,有两根质量均为,m,、接入电路电阻均为,R,金属棒,a,和,b,与导轨垂直放置，,b,棒置于磁场,中点,C,、,D,处，导轨除,C,、,D,两处,(,对应距离极短,),外其余均光滑，两处对棒可产生总最大静摩擦力为棒重力,K,倍，,a,棒从弯曲导轨某处由静止释放,.,图,4,27/34,(1),若,a,棒释放高度大于,h,0,，则,a,棒进入磁场,时才会使,b,棒运动，请求出,h,0,；,答案,解析,28/34,解析,a,棒从,h,0,高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械能守恒，有,a,棒刚进入磁场时，,E,BL,v,由题意：,BIL,Kmg,29/34,(2),若将,a,棒从高度小于,h,0,某处释放，使其以速度,v,0,进入磁场,，结果,a,棒以,速度从磁场,中穿出，求两棒即将相碰时,b,棒上电功率,P,b,；,答案,解析,30/34,解析,以,v,0,方向为正方向，,设两棒相碰前瞬间，,a,棒速度为,v,.,31/34,32/34,(3),若将,a,棒从高度大于,h,0,某处释放，使其以速度,v,1,进入磁场,，从磁场,穿出时速度大小为,，分析说明,b,棒此时是否已穿出磁场,.,答案,解析,答案,没有穿出磁场,33/34,解析,因为,a,棒从高度大于,h,0,处释放，所以当,a,棒进入磁场,后，,b,棒开始向左运动,.,以,v,1,方向为正方向，由动量守恒：,两棒速度大小随时间改变图象大致如图所表示，,可见,b,棒位移小于,a,棒位移二分之一，,所以没有穿出磁场,.,34/34,