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【创新设计】(山东专用)2022高考物理二轮专题辅导训练 专题2 第6讲 高考命题热点 6 应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题(含解析)

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高考命题热点 6.应用动力学知识和功能关系解决力电综合问题(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,因此,通过审题,抓住受力分析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.动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍是首选.(2)若题目中出现两个以及两个以上物体用绳、杆之类物体连接时,要特别注意找出各物体的位移大小、加速度大小、速度大小的关系,这些关系往往就是解决问题的突破口.【典例】 (2022·四川,10)(17分)在如图2-6-12所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行.劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连.弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面.水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中.已知A、B的质量分别为mA=0.1kg和mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4×10-6C.设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终处在弹性限度内,B电荷量不变.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.图2-6-12(1)求B所受静摩擦力的大小;(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动.A从M到N的过程中,B的电势能增加了ΔEp=0.06J.已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率.审题流程第一步:抓住关键点―→获取信息-4-\n第二步:抓好过程分析―→理清解题思路满分解答 (1)F作用之前,A、B均处于静止状态.设B所受静摩擦力大小为f0,A、B间绳中张力为T0,有对A:T0=mAgsinθ①(2分)对B:T0=qE+f0②(2分)联立①②式,代入数据解得:f0=0.4N③(1分)(2)物体A从M点到N点的过程中,A、B两物体的位移均为s,A、B间绳子张力为T,有qEs=ΔEp④(2分)T-μmBg-qE=mBa⑤(2分)设A在N点时速度为v,受弹簧拉力为F弹,弹簧的伸长量为Δx,有v2=2as⑥(1分)F弹=k·Δx⑦(1分)F+mAgsinθ-F弹sinθ-T=mAa⑧(2分)由几何关系知Δx=⑨(2分)设拉力F在N点的瞬时功率为P,有P=Fv⑩(1分)联立④~⑩式,代入数据解得P=0.528W(1分)答案 (1)0.4N (2)0.528W连接体中的力与运动、功能关系的分析技巧1.当相互作用的两个(或两个以上的)物体处于平衡状态时,我们把这类问题称之为处于平衡状态的连接体问题.比如本题的第(1)问.解决此类问题需要综合运用整                  -4-\n体法和隔离法进行受力分析,分别列出平衡方程,要注意连接体间的关联量,比如本题中绳子的拉力处处相等.2.第(2)问属于连接体的动态关系问题,也需要对各物体进行受力分析,各自列牛顿第二定律方程、运动学方程、功能关系方程,然后再考虑两者的关系方程,比如本题中绳连的两物体,绳子的拉力、物体的位移、速度大小相等.图2-6-13(18分)如图2-6-13所示,倾角为60°的倾斜平行轨道与竖直面内的平行圆形轨道平滑对接,轨道之间距离为L,圆形轨道的半径为r.在倾斜平行轨道的上部有磁感应强度为B的垂直于轨道向上的匀强磁场,磁场区域足够大,圆形轨道末端接有一电阻值为R的定值电阻.质量为m的金属棒从距轨道最低端C点高度为H处由静止释放,运动到最低点C时对轨道的压力为7mg,不计摩擦和导轨、金属棒的电阻,求:(1)金属棒通过轨道最低端C点的速度大小;(2)金属棒中产生的感应电动势的最大值;(3)金属棒整个下滑过程中定值电阻R上产生的热量;(4)金属棒通过圆形轨道最高点D时对轨道的压力的大小.解析 (1)设金属棒通过轨道最低端C点的速度为vC,轨道对金属棒的支持力为FC,金属棒对轨道的压力为FC′,由牛顿第二定律可知FC-mg=mv/r①(2分)而FC=FC′=7mg②(1分)解得vC=.③(1分)(2)由于磁场区域足够大,金属棒在重力和安培力作用下加速运动,当安培力等于重力沿倾斜轨道向下的分力时,速度最大,此时金属棒中产生的感应电动势最大.由mgsin60°=BIL④(2分)I=⑤(2分)解得感应电动势的最大值E=.⑥(1分)(3)由能量守恒定律,在金属棒的整个下滑过程中电阻器R上产生的热量等于金属棒损失的机械能,所以Q=mgH-mv⑦(2分)联立③⑦得Q=mg(H-3r)⑧(1分)(4)金属棒由C点运动到D点,根据机械能守恒,有mv=mv+mg·2r⑨(2分)金属棒通过圆形轨道最高点D时,设轨道对金属棒竖直向下的压力为FD,由牛顿第二定律有FD+mg=mv/r⑩(2分)联立解得FD=mg⑪(1分)-4-\n由牛顿第三定律可知金属棒通过圆形轨道最高点D时对轨道的压力为mg.(1分)答案 (1) (2) (3)mg(H-3r)(4)mg-4-

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发布时间:2022-08-26 00:34:53 页数:4
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文章作者:U-336598

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