【新课标步步高】高三物理二轮专题复习精品课件:专题一力与.优秀PPT.ppt
《【新课标步步高】高三物理二轮专题复习精品课件:专题一力与.优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【新课标步步高】高三物理二轮专题复习精品课件:专题一力与.优秀PPT.ppt(44页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第2 2课时课时 混合场中的物体平衡混合场中的物体平衡基基 础础 回回 扣扣1.1.电场力电场力(1)(1)电场力的方向电场力的方向:正电荷受电场力方向与场强方向正电荷受电场力方向与场强方向 ,负电荷受电场力方向与场强方向负电荷受电场力方向与场强方向 .(2)(2)电场力的大小电场力的大小:F=qE,:F=qE,若为匀强电场若为匀强电场,电场力则为电场力则为 力力,若为非匀强电场若为非匀强电场,电场力将与电场力将与 有关有关.2.2.安培力安培力(1)(1)方向方向:用左手定则判定用左手定则判定.F.F确定垂直于确定垂直于I I、B,IB,I、B B可可以相互垂直也可以相互不垂直以相互垂直也
2、可以相互不垂直,I,I、B B任一量反向任一量反向,F,F .一样一样相反相反恒恒位置位置也也反向反向(2)(2)大小大小:F=BIL.:F=BIL.此式只适用于此式只适用于B B和和I I相互垂直的状况相互垂直的状况,且且L L是导线的是导线的 长度长度.当导线电流当导线电流I I与磁场与磁场B B平行时平行时,F,F最小最小=0.=0.3.3.洛伦兹力洛伦兹力(1)(1)洛伦兹力的方向洛伦兹力的方向洛伦兹力方向既与电荷的运动方向垂直洛伦兹力方向既与电荷的运动方向垂直,又与磁场又与磁场方向垂直方向垂直,所以洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷的所以洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向
3、所确定的速度方向和磁场方向所确定的 .洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向,当电荷运动当电荷运动方向发生变更时方向发生变更时,洛伦兹力的方向也洛伦兹力的方向也 .有效有效平面平面随之变更随之变更由于洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直由于洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直,所以洛伦所以洛伦兹力对电荷永不兹力对电荷永不 .(2)(2)洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小:F:F洛洛=qvB sin.=qvB sin.当当=90=90时时,F,F洛洛=qvB,=qvB,此时此时,电荷受到的洛伦兹力最大电荷受到的洛伦兹力最大;当当=0=0或或180180时时,F,F洛洛=0,=0,即电
4、荷在磁场中平行于磁场即电荷在磁场中平行于磁场方向运动时方向运动时,电荷不受洛伦兹力作用电荷不受洛伦兹力作用;当当v=0v=0时时,F,F洛洛=0,=0,说明磁场只对说明磁场只对 的电荷产生力的作用的电荷产生力的作用.思思 路路 方方 法法1.1.电场最基本的特征是对放入的电荷有电场最基本的特征是对放入的电荷有 的作用的作用,与与带电粒子所处的带电粒子所处的 无关无关.2.2.带电粒子在电场和重力场中的平衡问题照旧满足带电粒子在电场和重力场中的平衡问题照旧满足 条件条件,且电场一般为匀强电场且电场一般为匀强电场.做功做功运动运动力力运动状况运动状况平衡平衡3.3.假如带电粒子在重力场、电场和磁场
5、内做直线运假如带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动动,则确定是则确定是 ,因为因为F F洛洛v.v.4.4.带电粒子在混合场内运动的动力学问题带电粒子在混合场内运动的动力学问题,一般要首一般要首先结合粒子的运动状态进行先结合粒子的运动状态进行 ,接受矢量三接受矢量三角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解.匀速直线运动匀速直线运动受力分析受力分析题型一题型一 电场和重力场内的物体平衡电场和重力场内的物体平衡 例例1(1(20092009苏州市模拟苏州市模拟)如图如图1-2-11-2-1所示所示,将两个质量均为将两个质量均为m m的小球用两根的小球用两根长
6、长l l的绝缘细线相连悬挂于的绝缘细线相连悬挂于O O点点,A A球带正球带正电电,带电量为带电量为q q,B B球不带电球不带电.(.(设重力加速设重力加速图图1-2-11-2-1度为度为g,g,小球可视为质点小球可视为质点)(1)(1)若加一个水平向右的匀强电场若加一个水平向右的匀强电场,使悬线使悬线OAOA向右偏离向右偏离竖直方向竖直方向3030角角,且整个装置处于平衡状态且整个装置处于平衡状态.求匀强电求匀强电场的场强大小场的场强大小.(2)(2)若让若让B B球带负电球带负电,带电量也为带电量也为q,q,细线照旧是拉直状细线照旧是拉直状态态.加上电场强度为第加上电场强度为第(1)(1
7、)问中的场强大小问中的场强大小 的电场后的电场后,整个装置从图示位置到达新的平衡位置的过程中整个装置从图示位置到达新的平衡位置的过程中,系系统的电势能是增加还是削减统的电势能是增加还是削减?变更量为多大变更量为多大?(?(不计不计A A、B B间的相互作用间的相互作用)解析解析 (1)(1)系统稳定后的各球位系统稳定后的各球位置如置如下图甲所下图甲所示示,对对A A、B B球球组组成的系统进行成的系统进行受受力分析力分析可知可知qEqE=2=2mgmgtan 30,tan 30,解得解得E E=.=.(2)(2)由于由于两个小球两个小球组组成的系统成的系统受受电场力为零电场力为零,因因此绳此绳
8、OAOA为为竖竖直直方向方向;B;B球球受受到的电场力为到的电场力为FB=qE=q =mg,FB=qE=q =mg,对对其其进行进行受受力分析力分析可知可知abab绳绳与与竖竖直直方向夹角为方向夹角为=arctan=arctan=30,30,则 则稳定后各小球的位稳定后各小球的位置如置如图图乙乙所所示示,B,B球球在移在移动过程动过程中中电场力电场力做做功功W=qElsinW=qElsin=mgl,=mgl,由于由于电场力电场力做正做正功功,因因此系统的电此系统的电势势能削减能削减,且且Ep=Ep=mgl.mgl.答案答案 (1)E=(2)(1)E=(2)削减削减 mgl mgl 1.1.电场
9、力的方向与电性和场强的方向有关电场力的方向与电性和场强的方向有关,匀强匀强电场中电场力为恒力电场中电场力为恒力.2.2.电场和重力场内的平衡问题电场和重力场内的平衡问题,照旧是力学问题照旧是力学问题.力学中用到的图解法和正交分解法照旧可以用在电场力学中用到的图解法和正交分解法照旧可以用在电场和重力场中和重力场中.预料演练预料演练1(20091(2009山东调研山东调研)如图如图1-2-21-2-2所示所示,叠放在叠放在一起的一起的A A、B B两绝缘小物块放在两绝缘小物块放在水平向右的匀强电场中水平向右的匀强电场中,其中其中B B带正带正电电q,Aq,A不带电;它们一起沿绝缘水不带电;它们一起
10、沿绝缘水平面以某速度匀速运动平面以某速度匀速运动.现突然使现突然使B B的带电量消逝的带电量消逝,A,A带带图图1-2-21-2-2上上+q q的电荷量的电荷量,则则A A、B B的运动状态可能为的运动状态可能为 ()A.A.一起匀速运动一起匀速运动B.B.一起加速运动一起加速运动C.C.A A加速加速,B B减速减速D.D.A A加速加速,B B匀速匀速解析解析 在在A A带上带上+q+q的电荷量的状况下的电荷量的状况下,假如电场力假如电场力F=qEF=qE大于大于A A、B B之间的最大静摩擦力之间的最大静摩擦力,则则A A、B B之间产之间产生相对滑动生相对滑动,A,A做加速运动做加速运
11、动,B,B做减速运动做减速运动;假如电场力假如电场力F=qEF=qE小于或等于小于或等于A A、B B之间的最大静摩擦力之间的最大静摩擦力,则则A A、B B仍共同运动仍共同运动,整体受力不变整体受力不变,仍做匀速直线运动仍做匀速直线运动.ACAC题型二题型二 混合场内的物体平衡混合场内的物体平衡例例2(2(20092009北京市朝阳区模拟北京市朝阳区模拟)如图如图1-2-31-2-3所示所示,在在正交坐标系正交坐标系OxyzOxyz的空间中的空间中,同时存在匀同时存在匀强电场和匀强磁场强电场和匀强磁场(x x轴正方向水平向轴正方向水平向右右,y y轴正方向竖直向上轴正方向竖直向上).).匀强
12、磁场的匀强磁场的方向与方向与xOyxOy平面平行平面平行,且与且与x x轴的夹角为轴的夹角为60.60.一质量为一质量为m m,电荷量为,电荷量为+q q的带电质点从的带电质点从y y轴上的轴上的点点P P(0 0,h h,0 0)沿平行于沿平行于z z轴方向以速度轴方向以速度v v0 0射入场区射入场区,重力加重力加速度为速度为g g.(1)(1)若质点恰好做匀速圆周运动若质点恰好做匀速圆周运动,求电场强度的大小及求电场强度的大小及方向方向.图1-2-3(2)(2)若质点恰沿若质点恰沿v0v0方向做匀速直线运动方向做匀速直线运动,求电场强度的求电场强度的最小值最小值EminEmin及方向及方
13、向.(3)(3)若电场为第若电场为第(2)(2)问所求的状况问所求的状况,当带电质点从当带电质点从P P点射点射入撤去磁场入撤去磁场,求带电质点运动到求带电质点运动到xOzxOz平面时的位置平面时的位置.思路导引思路导引(1)(1)质质点点在 在电场电场、磁场和磁场和重重力场的混合场力场的混合场中中恰好恰好做匀速圆周运做匀速圆周运动动,说说明明质质点的点的受受力具力具有什有什么么特特点点?答案答案 说明电场力和重力二力平衡说明电场力和重力二力平衡,即即qEqE=mgmg.(2)(2)质点恰好在混合场内做匀速直线运动质点恰好在混合场内做匀速直线运动,又说明白质又说明白质点的受力具有什么特点呢点的
14、受力具有什么特点呢?解析解析 (1)(1)由于质由于质点点做匀速圆周运做匀速圆周运动动,所所以质以质点点受受到电场力到电场力、重重力二力力二力平平衡衡,即即qE-mg=0qE-mg=0E=E=方向方向竖竖直直向向上上(2)(2)如右如右图图所所示示,带电带电质质点点受重受重力力mgmg,洛洛伦伦兹兹力力qv0Bqv0B,电场电场力力qEqE的的作用做匀作用做匀速直速直线线运 运动动,依据几何关系依据几何关系可知可知:当当电电场场力方向力方向与洛与洛伦伦兹兹力方向垂力方向垂直时直时,场场强强有最有最小小值值Emin,Emin,所所以以电场强电场强度度EminEmin的的方向方向与与xOzxOz平
15、平面的面的夹夹角角为为60,60,即即与与磁磁感感应应强强度度B B的方向相同的方向相同.qEmin-mgsin60=0 qEmin-mgsin60=0 F F洛洛-mgmgcos 60=cos 60=0 0 E Eminmin=(3)(3)如右如右图所图所示示,撤撤去去磁场后磁场后,带电带电质质点点受受到到重重力力mgmg和电场力和电场力qEqEminmin作用作用,其其合力合力与与存存在 在磁场磁场时时的的洛洛伦伦兹兹力大小力大小相等方向相反相等方向相反,即沿图即沿图中中PMPM方向方向,合合力力与与v v0 0方向垂方向垂直直.由由得得F F洛洛=mgmgcos 60=cos 60=mg
16、mg设设经过经过时时间间t t到达到达xOzxOz平平面内的点面内的点N N(x x,y y,z z),),由运由运动的合成和分解动的合成和分解可可得得沿沿v v0 0方向方向:z z=v v0 0t t 1.1.质点在匀强电场、匀强磁场和重力场内做匀速质点在匀强电场、匀强磁场和重力场内做匀速圆周运动时圆周运动时,由于电场力和重力为恒力由于电场力和重力为恒力,不可能提供向不可能提供向心力心力,只能由洛伦兹力提供只能由洛伦兹力提供,因此因此qEqE =mg.mg.沿沿PMPM方向方向:PMPM=at at2 2 PMPM=x x=联立联立解得解得z z=2=2v v0 0所所以以,带电带电质质点
17、点在 在N N(,0 0,2 2v v0 0 )h3答案答案 (1)(1)E E=,=,方向竖直向上方向竖直向上(2)(2)E Eminmin=,=,方向与磁感应强度方向与磁感应强度B B的方向相同的方向相同(3)(3)(,0 0,2 2v v0 0 )qmg23 2.2.由于由于F F洛洛=qvB,=qvB,方向始终与方向始终与B B方向垂直方向垂直,因此带因此带电粒子在混合场内做直线运动时确定是匀速直线运动电粒子在混合场内做直线运动时确定是匀速直线运动,即重力,电场力和洛伦兹力的合力为零即重力,电场力和洛伦兹力的合力为零,常作为综合常作为综合性问题的隐含条件性问题的隐含条件.3.v=0 3
18、.v=0时时,F,F洛洛=0,v=0,v变更时变更时,F,F洛也变更洛也变更.预料演练预料演练2(20092(2009河南省考前模拟河南省考前模拟)如图如图1-2-41-2-4所示所示,足够长的两面均光足够长的两面均光滑的绝缘平板滑的绝缘平板,固定在区域足够大的固定在区域足够大的正交的方向竖直向上的匀强电场和方正交的方向竖直向上的匀强电场和方向垂直纸面对外的匀强磁场中向垂直纸面对外的匀强磁场中,匀强电场的场强大小匀强电场的场强大小图图1-2-41-2-4为为E,E,匀强磁场的磁感应强度的大小为匀强磁场的磁感应强度的大小为B,B,平板与水平面平板与水平面间的夹角为间的夹角为,电荷量为电荷量为+q
19、+q的小物块静止在平板中心的小物块静止在平板中心.现沿平板斜向下的方向给物块一个初速度现沿平板斜向下的方向给物块一个初速度v0v0的同时,的同时,保持磁场保持磁场(包括大小和方向包括大小和方向)和电场方向不变和电场方向不变,使电场使电场强度的大小变为强度的大小变为3E(3E(当地的重力加速度为当地的重力加速度为g,g,设小物块设小物块沿平板运动的过程中电荷量不变沿平板运动的过程中电荷量不变),),求求:(1)(1)小物块沿平板向下运动的最大位移小物块沿平板向下运动的最大位移.(2)(2)小物块沿平板运动的过程中机械能的增量小物块沿平板运动的过程中机械能的增量.解析解析 (1)(1)小物块静止在
20、平板中心时不受洛伦兹力的小物块静止在平板中心时不受洛伦兹力的作用作用,设其质量为设其质量为m,m,依据平衡条件分析有依据平衡条件分析有mg=qE.mg=qE.小物小物块沿平板向下运动至最远处这一过程中块沿平板向下运动至最远处这一过程中,重力做正功重力做正功,电场力做负功电场力做负功,洛伦兹力和平板的弹力都垂直于运动洛伦兹力和平板的弹力都垂直于运动方向不方向不做做功功,设设小物小物块块沿沿平平板向下板向下运 运动的动的最最大位大位移移为为x,x,依据动能定理依据动能定理有有(mg-3qE)xsin(mg-3qE)xsin=0-mv02 =0-mv02 联立两联立两式式解得解得x=x=(2)(2)
21、小物小物块块先沿先沿平平板向下板向下运 运动动,速速度减为零度减为零时时,因因为电场力为电场力向向上上,且电场力且电场力是重是重力的力的3 3倍倍,所所以以小物小物块块不能静不能静止在平止在平板板上上,小物小物块块将沿将沿平平板向板向上运上运动动,此此时洛时洛伦伦兹兹力垂力垂直平直平板板斜向下斜向下;当小物当小物块块刚离刚离开平开平板板时时,平平板对小物板对小物块块的弹力的弹力为零为零,小物小物块在块在垂垂直于平直于平板的方向板的方向上受上受力力平平衡衡,依据依据平平衡衡条条件件可可得得qvB=(3qE-mg)cosqvB=(3qE-mg)cos设设小物小物块块从起先下滑到小物从起先下滑到小物
22、块块离离开平开平板板时时发生的位发生的位移移为为x,x,依据依据重重力和电场力力和电场力做做功的功的特特点点,可可对对全全过程利过程利用用动能定理动能定理有有(3qE-mg)xsin(3qE-mg)xsin=mv2-mv02=mv2-mv02依据功能关系依据功能关系可可得小物得小物块块沿沿平平板板运 运动过程动过程中中机械能的机械能的增 增量为量为E=3qExsinE=3qExsin联立联立以上以上各各式式解得解得E=-E=-答案答案 (1)(2)-题型三题型三 通电导线在磁场内的平衡问题通电导线在磁场内的平衡问题例例3 3 在倾角为在倾角为的斜面上的斜面上,放置一段通电电流为放置一段通电电流
23、为I I长度长度为为L L,质量为,质量为m m的导体棒的导体棒a(a(通电电流通电电流方向垂直纸面对里方向垂直纸面对里),),如图如图1-2-51-2-5所示所示,棒与斜面间摩擦因数为棒与斜面间摩擦因数为,tan.,tan.欲使导体棒静止欲使导体棒静止图图1-2-51-2-5在斜面上在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度所加匀强磁场磁感应强度B B的最小值是多少的最小值是多少?假如导体棒假如导体棒a a静止在斜面上且对斜面无压力静止在斜面上且对斜面无压力,则所加则所加匀强磁场磁感应强度的大小和方向如何匀强磁场磁感应强度的大小和方向如何?解析解析 (1)(1)欲使导体棒静止在斜面上欲使导体棒静止在斜
24、面上,所加匀强磁场磁所加匀强磁场磁感应强度感应强度B B的最小值的方向大致应当是沿斜面对上或的最小值的方向大致应当是沿斜面对上或与斜面成确定夹角向上或向下与斜面成确定夹角向上或向下,使使安培力方向指向重力与摩擦力之间安培力方向指向重力与摩擦力之间的一个方向的一个方向,不妨设安培力与斜面不妨设安培力与斜面向上的方向成向上的方向成角角,受力分析如右图所示受力分析如右图所示,由平衡条件由平衡条件可知可知平行斜面方向有平行斜面方向有mgsin=Fcos+Ff mgsin=Fcos+Ff 垂直斜面方向有垂直斜面方向有FN=mgcos+Fsin FN=mgcos+Fsin 另另有有Ff=Ff=FN FN
25、由由安安培培力的公力的公式式可知可知F=BIL F=BIL 由由整整理理可可得得B=B=由由三角函数极三角函数极值可知值可知Bmin=Bmin=(2)(2)假假如如导导体体棒棒a a静静止在止在斜面斜面上上且对斜面无压力且对斜面无压力,则 则导导体与体与斜面斜面之之间的弹力为零间的弹力为零,摩摩擦力擦力也也为零为零,故故只受重只受重力和安力和安培培力力,物物体要平体要平衡衡,则 则BIL=mg,BIL=mg,则 则所加所加匀 匀强磁场磁感强磁场磁感应应强度强度B=,B=,由左手由左手定定则可知则可知,磁感磁感应应强度方向强度方向应应为为水平水平向向左左.答案答案 (1)(2),(1)(2),方
- 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:
- 新课标步步高 新课 步步高 物理 二轮 专题 复习 精品 课件 一力 优秀 PPT
限制150内