【步步高】2016版高考物理(全国通用)专题四功能关系的应用第2讲功能关系在电学中的应用教程.pptx

专题四 功能关系的应用;;;3．电流做功的实质是电场对移动电荷做功．即W＝UIt＝Uq. 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WAB＝－ΔEp.;例1　如图1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点由静止释放．则释放后小球从M运动到N的过程中(　　) A．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ε 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，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． 答案　D;预测1　如图2所示，质量分别为m1和m2的两个小 球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相 连接，置于绝缘光滑的水平面上，突然加一水平 向右的匀强电场后，两小球A、B将由静止开始运 动，在以后的运动过程中，对两小球A、B和弹簧组成的系统(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用，且弹簧不超过弹性限度)，下列说法中正确的是(　　);A．由于电场力对球A和球B做的总功为0，故小球电势能总和始终不变 B．由于两个小球所受电场力等大反向，故系统机械能守恒 C．当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最小 D．当小球所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，系统动能最大 解析　在弹簧伸长的过程中，电场力对球A和球B都做正功，则系统机械能增加．当弹簧伸长到最长后又收缩，电场力做负功，则系统机械能减小，故A错误；;由于对系统而言，除了弹簧弹力做功外，电场力做功，系统机械能不守恒，故B错误； 当弹簧长度达到最大值时，电场力一直做正功，则机械能一直增加，系统机械能最大，故C错误； 电场力大于弹簧弹力，两小球分别向左向右加速，电场力小于弹簧弹力，两小球分别向左向右减速．知当电场力和弹簧弹力相等时，系统动能最大，故D正确． 答案　D;预测2　如图3所示，一带正电小球Q，在A点由静止释放带正电小金属块P(可视为质点)，P沿OC连线运动，到B点时速度最大，最后停止在C点．则(　　) A．A点电势低于B点电势 B．P在由A向C运动的过程中，电势能一直增大 C．在B点P所受的滑动摩擦力等于库仑力 D．从B到C的过程中，P的动能全部转化为电势能;解析　电场线从正电荷出发到无穷远终止，可知该电场中电场线从O指向C，顺着电场线电势降低，则A点电势高于B点电势，故A错误； P在由A向C运动的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，故B错误； 由题可知，P先做加速运动后做减速运动，在B点速度最大，受力平衡，即滑动摩擦力等于库仑力，故C正确； 从B到C的过程中，P的动能转化为电势能和内能，故D错误． 答案　C;预测3　一个质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中水平抛出，不计空气阻力，测得小球的加速度大小为 ，方向向下，其中g为重力加速度．则在小球下落h高度的过程中，下列说法正确的是(　　);答案　D;;例2　如图4所示，在倾角θ＝37°的绝缘斜面 所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E ＝4.0×103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直 的绝缘弹性挡板．质量m＝0.20 kg的带电滑块 从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端以与挡板相碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.30，滑块带电荷q＝－5.0×10－4 C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求：;(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小； 解析　滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力Ff＝μ(mg＋qE)cos 37°＝0.96 N 设到达斜面底端时的速度为v，根据动能定理得;(2)滑块在斜面上运动的总路程s和系统产生的热量Q. 解析　滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功， (mg＋qE)h＝Ff s 解得滑块在斜面上运动的总路程： s＝1 m，Q＝Ff s＝0.96 J.;预测4　(2015·新课标全国Ⅱ·24) 如图5，一质 量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子在匀强电场中 运动，A、B为其运动