文档介绍：功能关系在电学的应用
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【知识回顾】
,若电场为匀强电场,则若是非匀强电场,则一般利用求功;电场力做正功电势能,克服电场力做功电势能增加,电场力做功与电势能增量之间的关系为.
,洛伦兹力在任何情况下对运动电荷都,安培力可以做正功、负功,还可以不做功.
,即.
,棒中感应电流收到的安培力对棒做负功(或者说棒克服磁场力做功),使机械能转化为,若在纯电阻电路里将进一步转化为.
方法点拨
做功的过程是的过程,应用能量守恒解题的两条思路:某种形式能的减小量一定等于其他形式能的增加量;或某物体能量的减小量一定等于其他物体能量的增加量.
【典型例题】
类型一功能关系在电场中的应用
例1 如图1所示,L1、L2、L3为等势面,两相邻等势面间电势差相同,取L2的电势为零,有一负电荷在L1处动能为30 J,运动到L3处动能为10 J,则电荷的电势能为4 J时,它的动能是(不计重力和空气阻力) ( )
J J
J J
类型二功能关系在复合场中的应用
例2 如图,空间内存在水平向右的匀强电场,在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点,与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至D处刚好离开水平面,然后沿图示曲线DP轨迹运动,AC与水平面夹角α=30°,重力加速度为g,求:
(1)匀强电场的场强E;
(2)AD之间的水平距离d;
(3)已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?
类型三功能关系在电磁感应中的应用
例3 如图所示, ABCD为一足够长的光滑绝缘斜面,EFGH范围内存在方向垂直斜面的匀强磁场,磁场边界EF、HG与斜面底边AB平行,一正方形金属框abcd放在斜面上,ab边平行于磁场边界,现使金属框从斜面上某处由静止释放,金属框从开始运动到cd边离开磁场的过程中,其运动的v—t图象如图6所示,已知金属框电阻为R,质量为m,重力加速度为g,图乙中金属框运动的各个时刻及对应的速度均为已知量,求:
(1)斜面倾角的正弦值和磁场区
域的宽度;
(2)金属框cd边到达磁场边界EF
前瞬间的加速度;
(3)金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热.
:
,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于( )
,x轴上两点B、C的电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有 ( )