强化练 17 运用动力学和能量观点处理电磁感应问题 对应学生用书 第183页
1．导学号：82460562(2015·扬州开学考试，14)
如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a 、b 、
c ，相距均为
d ＝1 m ，导轨ac 间横跨一质量为m
＝1 kg 的金属棒MN ，棒与导轨始终良好接触．棒
的电阻r ＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc
间接一电阻为R ＝2Ω的灯泡，导轨ac 间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B ＝2T 匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN 施加一水平向右的拉力F ，使棒从静止开始运动，试求：
(1)若施加的水平恒力F ＝8N ，则金属棒达到稳定时速度为多少？
(2)若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5 m/s ，则此时电压表的读数为多少？
(3)若施加的水平外力功率恒为P ＝20 W ，经历t ＝1 s 时间，棒的速度达到2 m/s ，则此过程中灯泡产生的热量是多少？
解析：(1)当F ＝F 安时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为v 1
由：F 安＝BdI
I ＝Bd v 1R ＋r /2
解得：v 1＝6 m/s
(2)设电压表的读数为U ，则有：U ＝12E ＋U L
根据欧姆定律得：U L ＝12
E R ＋r /2
R E ＝2Bd v 2
解得：U ＝5V
(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q 1、Q 2，根据焦耳定律得知有：Q 1Q 2＝R
r /2＝2
由功能关系得：Pt ＝Q 1＋Q 2＝12m v 2
可得Q 1＝12 J
答案：(1)6 m/s ；(2)5 V ；(3)12 J
2．导学号：82460563(2015·江山市模拟，11)如图所
示，水平虚线L 1、L 2之间是匀强磁场，磁场方向水平向
里，磁场高度为h .竖直平面内有一等腰梯形线框，底边
水平，其上下边长之比为5∶1，高为2 h ．现使线框AB
边在磁场边界L 1的上方h 高处由静止自由下落，当AB
边刚进入磁场时加速度恰好为0，在DC 边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动．求：
(1)在DC 边进入磁场前，线框做匀速运动时的速度与AB 边刚进入磁场时的速度比是多少？
(2)DC 边刚进入磁场时，线框加速度的大小为多少？
(3)从线框开始下落到DC 边刚进入磁场的过程中，线框的机械能损失和重力做功之比？
解析：(1)设AB 边刚进入磁场时速度为v
0，线框质
量为m 、电阻为R ，AB ＝l ，则CD ＝5l
则：mgh ＝12m v 20
AB 刚进入磁场时有：B 2l 2v 0R ＝mg
解得：v 0＝mgR B 2l 2
设DC 边刚进入磁场前
匀速运动时速度为v 1，线框切割磁感应线的有效长度为2l ，
E 感＝ΔΦΔt ＝B ΔS Δt ＝B (L 上v 1－L 下v 1)Δt Δt
＝B (2l )v 1 线框匀速运动时有：B 2(2l )2v 1R ＝mg
解得：v 1＝mgR 4B 2l 2
所以：v 1∶v 0＝1∶4
(2)CD 刚进入磁场瞬间，线框切割磁感应线的有效长度
为3l ，
E ′感＝E 3l v 1
F 1＝BI 13l ＝B 2(3l )2v 1R ＝94mg
有牛顿第二定律：F 合＝ma
解得：a ＝F 1－mg m ＝54g
(3)从线框开始下落到CD 边进入磁场前瞬间，根据能量守恒定律得：
mg 3h －Q ＝12m v 21
机械能损失：ΔE ＝Q ＝4716mgh
重力做功：W G ＝mg 3h
所以，线框的机械能损失和重力做功之比ΔE ∶W G ＝47∶48
答案：(1)1∶4；(2)54g ；(3)47∶48
3．导学号：82460564(2015·苏锡常镇四市二调，13)
如图所示，两根半径为r 的14圆弧轨道间距为L ，其顶端
a 、
b 与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连
有一阻值为R 的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧
轨道所在处的磁感应强度大小均为B .将一根长度稍大于L 、质量为m 、电阻为R 0的金属棒从轨道顶端ab 处由静止释放．已知当金属棒到达如图所示的cd 位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef 时，对轨道的压力为1.5mg .求：
(1)当金属棒的速度最大时，流经电阻R 的电流大小和方向；
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R 的电量；
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R 上产生的热量．
解析：(1)金属棒速度最大时，在轨道切线方向所受合力为0，则有：
mg cos θ＝BIL 解得：I ＝mg cos θBL ，流经R 的电流方向为a →R →b .
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中，穿过回路的磁通量变化量为：
ΔΦ＝BS ＝B ·L πr 2＝BL πr BL .
平均电动势为：E －＝ΔΦΔt ，平均电流为：I －＝E －R ＋R 0
则流经电阻R 的电量：q ＝I －Δt ＝ΔΦR ＋R 0＝BL πr 2(R ＋R 0)
(3)在轨道最低点时，由牛顿第二定律得：
N －mg ＝m v 2r
据题有：N ＝1.5 mg
由能量转化和守恒得：Q ＝mgr －12m v 2＝34mgr
电阻R 上发热量为：Q R ＝R R ＋r Q ＝3mgrR 4(R ＋R 0)
答案：(1)
mg cos θBL ，a →R →b .(2)BL πr 2(R ＋r 0). (3)3mgrR 4(R ＋R 0)
. 4．导学号：82460565(2015·连徐宿三调，13)如图所示，
粗糙斜面的倾角θ＝37°，半径r ＝0.5 m 的圆形区域内存
在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数n ＝10匝的刚
性正方形线框abcd ，通过松弛的柔软导线与一个额定功率
P ＝1.25 W 的小灯泡A 相连，圆形磁场的一条直径恰好过
线框bc 边。已知线框质量m ＝2 kg ，总电阻R 0＝1.25Ω，
边长L >2r ，与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.从t ＝0时起，
磁场的磁感应强度按B ＝2－2πt (T)的规律变化．开始时线框静止在斜面上，在线
框运动前，灯泡始终正常发光．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)线框不动时，回路中的感应电动势E ；
(2)小灯泡正常发光时的电阻R ；
(3)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q .
解析：(1)由法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt
得：E ＝n ΔB Δt ×12π×r 2＝10×2π×12π×0.52V ＝2.5 V
(2)小灯泡正常发光，有：
P ＝I 2R
由闭合电路欧姆定律，有：
E ＝I (R 0＋R )
即有：P ＝? ??
??E R 0＋R 2R 代入数据解得：R ＝1.25 Ω
(3)对线框bc 边处于磁场中的部分受力分析如图，
当线框恰好要运动时，磁场的磁感应强度大小为B ，
由力的平衡条件有：
mg sin θ＝F 安＋f ＝F 安＋μmg cos θ
F 安＝nBI ×2r
由上解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小：B ′＝0.4 T
线框在斜面上可保持静止的时间：t ＝1.62/π＝4π5s
小灯泡产生的热量：Q ＝Pt ＝1.25×4π5＝π≈3.1 J
答案：(1)2.5 V ；(2)1.25 Ω；(3)3.1 J.
[备课札记]
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专题定位 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题．高考对本专题内容的考查主要有：①对各种性质力特点的理解；②共点力作用下平衡条件的应用．考查的主要物理思想和方法有：①整体法和隔离法；②假设法；③合成法；④正交分解法；⑤矢量三角形法；⑥相似三角形法；⑦等效思想；⑧分解思想． 应考策略 深刻理解各种性质力的特点．熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法． 1． 弹力 (1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F ＝kx 计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解． (2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向． 2． 摩擦力 (1)大小：滑动摩擦力F f ＝μF N ，与接触面的面积无关；静摩擦力0 (1)大小：F洛＝q v B，此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F洛＝0. (2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力总不做功．6．共点力的平衡 (1)平衡状态：静止或匀速直线运动． (2)平衡条件：F合＝0或F x＝0，F y＝0. (3)常用推论：①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1) 个力的合力大小相等、方向相反．②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形． 1．处理平衡问题的基本思路：确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论． 2．常用的方法 (1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用假设法． (2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解 法等． 3．带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力． 4．如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动，因为F洛⊥v. 题型1整体法和隔离法在受力分析中的应用 例1如图1所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P 顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4 kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50 N，作用在物块2的水平力F＝20 N，整个系统平衡，g＝10 m/s2，则以下正确的是() 图1 A．1和2之间的摩擦力是20 N B．2和3之间的摩擦力是20 N 热点专题系列(二)求解共点力平衡问题的八种方法 热点概述：共点力作用下的平衡条件是解决共点力平衡问题的基本依据，广泛应用于力、电、磁等各部分内容的题目中，求解共点力平衡问题的八种常见方法总结如下。 [热点透析] 力的合成、分解法 三个力的平衡问题，一般将任意两个力合成，则该合力与第三个力等大反向，或将其中某个力沿另外两个力的反方向分解，从而得到两对平衡力。 如图所示，用三段不可伸长的轻质细绳OA 、OB 、OC 共同悬挂一重物使其静止，其中OA 与竖直方向的夹角为30°，OB 沿水平方向，A 端、B 端固定。若分别用F A 、F B 、F C 表示OA 、OB 、OC 三根绳上的张力大小，则下列判断中正确的是( ) A ．F A >F B >F C B ．F A 高考物理备考之临界状态的假设解决物理试题压轴突破训练∶培优易错试卷篇 含详细答案 一、临界状态的假设解决物理试题 1．质量为m 2=2Kg 的长木板A 放在水平面上，与水平面之间的动摩擦系数为0.4；物块B （可看作质点）的质量为m 1=1Kg ，放在木板A 的左端，物块B 与木板A 之间的摩擦系数为0.2.现用一水平向右的拉力F 作用在木板A 的右端，让木板A 和物块B 一起向右做匀加速运动．当木板A 和物块B 的速度达到2 m/s 时，撤去拉力，物块B 恰好滑到木板A 的右端而停止滑动，最大静摩擦力等于动摩擦力，g=10m/s 2，求： （1）要使木板A 和物块B 不发生相对滑动，求拉力F 的最大值； （2）撤去拉力后木板A 的滑动时间； （3）木板A 的长度。 【答案】（1）18N （2）0.4s （3）0.6m 【解析】 【详解】 （1）当木板A 和物块B 刚要发生相对滑动时，拉力达到最大 以B 为研究对象，由牛顿第二定律得 1111m g m a μ= 可得 2112m/s a g μ==． 再以整体为研究对象，由牛顿第二定律得 212121 ))F m m g m m a μ-+= +（（ 故得最大拉力 18F N =； （2）撤去F 后A 、B 均做匀减速运动，B 的加速度大小仍为1a ，A 的加速度大小为2 a ，则 2121122)m m g m g m a μμ+-=（ 解得 225m/s a = 故A 滑动的时间 22 0.45 v t s s a = == （3）撤去F 后A 滑动的距离 22 122m=0.4m 225 v x a ==? B 滑动的距离 突破17 竖直面内的圆周运动 一、竖直平面内圆周运动的临界问题——“轻绳、轻杆”模型 1.“轻绳”模型和“轻杆”模型不同的原因在于“轻绳”只能对小球产生拉力，而“轻杆”既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力。 2.有关临界问题出现在变速圆周运动中，竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动，一般情况下，只讨论最高点和最低点的情况。 【典例1】如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F－v2图象如图乙所示，则( ) aR A．小球的质量为b R B．当地的重力加速度大小为b C．v2＝c时，小球对杆的弹力方向向上 D．v2＝2b时，小球受到的弹力与重力大小相等 【答案】：ACD 【典例2】用长L ＝0.6 m的绳系着装有m ＝0.5 kg水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”。G ＝10 m/s2。求： (1) 最高点水不流出的最小速度为多少？ (2) 若过最高点时速度为3 m/s ，此时水对桶底的压力多大？ 【答案】 (1) 2.45 m/s (2) 2.5 N 方向竖直向上 【解析】(1) 水做圆周运动，在最高点水不流出的条件是：水的重力不大于水所需要的向心力。这是最小速度即是过最高点的临界速度v 0。 以水为研究对象， mg ＝m 0 解得v 0＝＝ m/s ≈ 2.45 m/s (2) 因为 v ＝ 3 m/s>v 0，故重力不足以提供向心力，要由桶底对水向下的压力补充，此时所需向心力由以上两力的合力提供。 V ＝ 3 m/s>v 0，水不会流出。 设桶底对水的压力为F ，则由牛顿第二定律有：mg ＋F ＝m L v2 解得F ＝m L v2－mg ＝0.5×(0.632 －10)N ＝2.5N 根据牛顿第三定律F ′＝－F 所以水对桶底的压力F ′＝2.5N ，方向竖直向上。 【跟踪短训】 1. 如图所示，一内壁光滑、质量为m 、半径为r 的环形细圆管，用硬杆竖直固定在天花板上．有一质量为m 的小球(可看做质点)在圆管中运动．小球以速率v 0经过圆管最低点时，杆对圆管的作用力大小为( ) A ．m 0 B ．mg ＋m 0 C ．2mg ＋m 0 D ．2mg －m 0 培优点四 共点力的平衡 1. 从历年命题看，对共点力平衡的考查，常以选择题的形式出现，以物体的平衡状态为背景，考查整体与隔离法、受力分析、正交分解与共点力平衡，同时对平衡问题的分析在后面的计算题中往往也有所涉及。 2. 解决平衡问题常用方法： (1)静态平衡：三力平衡一般用合成法，合成后力的问题转换成三角形问题；多力平衡一般用正交分解法；遇到多个有相互作用的物体时一般先整体后隔离。 (2)动态平衡：三力动态平衡常用图解法、相似三角形法等，多力动态平衡问题常用解析法，涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换。 典例1. (2017·全国Ⅰ卷?21)如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M 拴一重物， 用手拉住绳的另一端N 。初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的夹角为α? ????α>π2。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在OM 由竖直被拉到水平的过程中( ) A ．MN 上的张力逐渐增大 B ．MN 上的张力先增大后减小 C ．OM 上的张力逐渐增大 D ．OM 上的张力先增大后减小 【解析】方法一 设重物的质量为m ，绳OM 中的张力为T OM ，绳MN 中的张力为T MN 。开始时，T OM ＝mg ，T MN ＝0。由于缓慢拉起，则重物一直处于平衡状态，两绳张力的合力与重物的重力mg 等大、反向。 如图所示，已知角α不变，在绳MN 缓慢拉起的过程中，角β逐渐增 大，则角(α－β)逐渐减小，但角θ不变，在三角形中，利用正弦定 理得：T OM α－β＝mg sin θ，(α－β)由钝角变为锐角，则T OM 先增 大后减小，选项D 正确；同理知T MN sin β＝mg sin θ，在β由0变为π2的一、考点分析 二、考题再现 第七章电场一、考纲要求 内容要 求 说明 1.物质的电结构、电荷守恒 2.静电现象的解释 3.点电荷 4.库仑定律 5.电场强度、点电荷的场强 6.电场线 7.电势能、电势 8.电势差 9.匀强电场中电势差与电场强度的关系10.带电粒子在匀强电场中的运动 11.示波管 12.常用的电容器 13.电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 静电场是十分重要的一章,本章涉及的概念和规律是进一步学习电磁学的基础，是高中物理 核心内容的一部分，对于进一步学习科学技术是 非常重要的.近几年高考中对库仑定律、电荷守 恒、电场强度、电势、电势差、等势面、电容等 知识的考查，通常是以选择题形式考查学生对基 本概念、基本规律的理解，难度不是很大，但对 概念的理解要求较高.本章考查频率较高且难度 较大的是电场力做功与电势能变化、带电粒子在 电场中的运动这两个内容.尤其在与力学知识的 结合中巧妙的把电场概念、牛顿定律、功能关系 等相联系命题，对学生能力有较好的测试作用，纵观近5年广东高考题，基本上每年都有大题考 查或选择题考查，相信在今后的高考命题中仍是 重点，命题趋于综合能力考查，且结合力学的平 衡问题、运动学、牛顿运动定律、功和能以及交 变电流等构成综合题，来考查学生的探究能力、运用数学方法解决物理问题的能力，因此在复习 中不容忽视. 知识网络 第1讲 库仑定律 电场强度 ★考情直播 2.考点整合 考点一 电荷守恒定律 1.电荷守恒定律是指电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分 到另一部分，在转移的过程中电荷的总量 . 2.各种起电方法都是把正负电荷 ，而不是创造电荷，中和是等量异种电 电荷守恒定律（三种起电方式 摩擦起电、接触起电、感应起电） 库仑定律 定律内容及公式 2 r Qq k F = 应用 点电荷与元电荷 库仑定律 描述电场力的 性质的物理量 描述电场能的 性质的物理量 电场强度 电场线 电场力 F=qE （任何电场）、2r Qq k F =（真空中点电荷） 大小 方向 正电荷在该点的受力方向 定义式 E ＝F/q 真空中点电荷的场强 E=kQ/r 2 匀强电场的场强 E=U/d 电场 电势差 q W U AB AB = 电势 B A AB U ??-= 令0=B ? 则AB A U =? 等势面 电势能 电场力的功 qU W = 电荷的储存 电容器（电容器充、放电过程及特点） 示波管 带电粒子在电场中的运动 加速 偏转 高三的第一轮复习主要是巩固基础知识，为后面的复习做好铺垫，第二轮复习则是提升学生各方面的能力。因此在进入第二轮复习之前，一定要做出合理的计划安排。下面是为您整理的“高三物理第二轮总复习教师工作计划”，希望您喜欢! 高三物理的第二轮总复习教师工作计划 高三物理通过第一轮的复习，学生大都能掌握物理学中的基本概念、规律，及其一般应用。但这些方面的知识，总的感觉是比较零散的，同时，对于综合方面的应用更存在较大的问题。 因此，在第二轮复习中，首要的任务是能把整个高中的知识网络化、系统化，把所学的知识连成线，铺成面，织成网，疏理出知识结构，使之有机地结合在一起。另外，要在理解的基础上，能够综合各部分的内容，进一步提高解题能力。 为达到第二轮复习的目的，经备课组老师讨论决定，仍将以专题复习的形式为主。计划(初稿)如下 一、时间按排 2xx年3月初至2xx年4月中旬(具体安排另附表) 二、内容安排 第一专题牛顿运动定律; 第二专题动量和能量; 第三专题带电粒子在电场中的运动; 第四专题电磁感应和电路分析、计算; 第五专题物理学科内的综合; 第六专题选择题的分析与解题技巧; 第七专题实验题的题型及处理方法; 第八专题论述、计算题的审题方法和技巧; 第九专题物理解题中的数学方法。 三、其它问题 我们认为要搞好第二轮复习还应注意以下几个方面 1、应抓住主干知识及主干知识之间的综合概括起来 高中物理的主干知识有以下方面的内容 (1)力学部分物体的平衡;牛顿运动定律与运动规律的综合应用;动量守恒定律的应用;机械能守恒定律及能的转化和守恒定律。 (2)电磁学部分带电粒子在电、磁场中的运动;有关电路的分析和计算;电磁感应现象及其应用。 (3)光学部分光的反射和折射及其应用。 在各部分的综合应用中，主要以下面几种方式的综合较多(在高考中突出学科内的综合已成为高考物理试题的一个显著特点) (1)牛顿三定律与匀变速直线运动的综合(主要体现在力学、带电粒子在匀强电场中运动、通电导体在磁场中运动，电磁感应过程中导体的运动等形式)。 (2)动量和能量的综合(是解决物理问题中一个基本的观念，一定要加强这方面的训练，也是每年必考内容之一); (3)以带电粒子在电场、磁场中为模型的电学与力学的综合，主要有三种具体的综合形式 一是利用牛顿定律与匀变速直线运动的规律解决带电粒子在匀强电场中的运动;二是利用牛顿定律与圆周运动向心力公式解决带电粒子在磁场中的运动，三是用能量观点解决带电粒子在电场中的运动。 (4)电磁感应现象与闭合电路欧姆定律的综合，用力学和能量观点解决导体在匀强磁场中的运动问题; (5)串、并联电路规律与实验的综合，主要表现为三个方面，一是通过粗略的计算选择实验器材和电表的量程，二是确定滑动变阻器的连接方法，三是确定电流表的内外接法。对以上知识一定要特别重视，尽可能做到每个内容都能过关，绝不能掉以轻心。 2、针对高考能力的要求，应做好以下几项专项训练。 高考《考试大纲》中明确表示学生应具有五个方面的能力即理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力。针对以上能力的要求，要注意加强二个方面的专项训练。 2020届高三物理总复习热点专题训练----运动学图像问题 【题型归类】 类型一运动学图象的理解和应用 1.利用传感器与计算机可以绘制出物体运动的图象，某同学在一次实验中得到沿平直轨道运动小车的速度—时间图象，如图所示，由此图象可知() A．小车在20～40 s做加速度恒定的匀变速直线运动 B．20 s末小车回到出发点 C．小车在10～20 s内与20～30 s内的加速度方向相同 D．小车在0～10 s内的平均速度小于在10～20 s内的平均速度 【解析】：20～30 s和30～40 s，加速度的方向相反，A错；20 s末，正向位移最大，B错.10～20 s和20～30 s内，图线斜率符号相同，说明加速度方向相同，C对．小车在0～10 s内的位移小于10～20 s内的位移，故平均速度也小些，D 对． 【答案】：CD 2.如图所示，A、B两物体从同一点开始运动，从A、B两物体的位移图象可知下述说法中正确的是() A．A、B两物体同时自同一位置向同一方向运动 B．A、B两物体自同一位置向同一方向运动， B比A晚出发2 s C．A、B两物体速度大小均为10 m/s D．A、B两物体在A出发后4 s时距原点20 m处相遇 【解析】：由x－t图象可知，A、B两物体自同一位置向同一方向运动，且B比A 晚出发2 s，图象中直线的斜率大小表示做匀速直线运动的速度大小，由x－t图象可知，B物体的运动速度大小比A物体的运动速度大小要大，A、B两直线的交点的物理意义表示相遇，交点的坐标表示相遇的时刻和相遇的位置，故A、B 两物体在A物体出发后4 s时相遇．相遇位置距原点20 m，综上所述，B、D选项正确． 【答案】：BD 类型二两类图像的对比 3.如图甲、乙所示的位移—时间(x－t)图象和速度—时间(v－t)图象中，给出了四条曲线1、2、3、4，代表四个不同物体的运动情况，则下列说法中错误的是() A．图线1、3表示物体做曲线运动 B．x－t图象中0～t1时间内物体1和2的平均速度相等 C．v－t图象中t4时间内3的加速度大于4的加速度 D．两图象中，t2、t5时刻分别表示2、4开始反向运动 【解析】：运动图象反映物体的运动规律，不是运动轨迹，无论速度—时间图象 还是位移—时间图象只能表示物体做直线运动，故A错误；由平均速度v＝Δx Δt知 x－t图象在0～t1时间内两物体的位移Δx相同，时间Δt相等，则平均速度相等，故B正确；在v－t图线中图线的斜率表示物体的加速度，在0～t4时间内的前半段图线3的斜率小于图线4的斜率，a3 高三物理尖子生培优资料（1）（2017.8.23） 命题：阮文超 共点力的平衡 摩 擦 角 ?： 例1：如图所示，用绳通过定滑轮 物块，使物块在水平面上从图示位置开始沿地面 匀速直线运动，若物块与地面的摩擦因素1μ<，滑轮的质量及摩擦不计，则物块运动过程中，以下判断正确的是（ ）【多选】 A.绳子的拉力将保持不变 B.绳子的拉力将不断增大 C.地面对物块的摩擦力不断减小 D.物块对地面的压力不断减小 例2：如图所示，倾角45o的斜面上，放置一质量m 的小物块，小物块与斜面的动摩擦因素3μ=，欲使小物块能静止在斜面上，应对小物块再施加一力，该力最小时大小与方向是（ ） A.0sin15mg ，与水平成15o斜向右 B.0sin30mg ，竖直向上 C.0sin 75mg ，沿斜面向上 D.0tan15mg ，水平向右 例3：水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)μμ<<。现对木箱施加一拉力F ，使木箱做匀速直线运动。设F 的方向与水平面夹角为θ，如图所示，在θ从0逐渐增 大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则（ ）【多选】 A. F 先减小后增大 B. F 一直增大 C. F 的功率减小 D. F 的功率不变 练习 1.在固定的斜面上放一物体，并对它施加一竖直向下的压力，物体与斜面间的摩擦因数为μ。求斜面倾角θ的最大值，使得当θ≤θm 时，无论竖直向下的压力有多大，物体也不会滑下。 2.倾角为θ的三角形木块静止于水平地面上，其斜面上有一滑块正向下匀速直线运动，现对其分别施加如图所示的F 1 、F 2 、F 3三个力作用，滑块仍然下滑，则地面对三角形木块的支持力和摩擦力会怎么变化？ 2020 年高三物理二轮复习力学专题复习 ▲不定项选择题 1．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km 高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m 处悬停，再缓慢降落到月面。己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为 1.7 ×103km，由上述条件不能．．估算出（） A ．月球质量 B ．月球表面的重力加速度 C．探测器在15km 高处绕月运动的周期D．探测器悬停时发动机产生的推力 2．“民生在勤”，劳动是幸福的源泉。如图，疫情期间某同学做家务时，使用浸湿的拖把清理地板上的油渍。假设湿拖把的质量为2kg，拖把杆与水平方向成53°角，当对拖把施加一个沿拖把杆向下、大小为10N 的力F1 时，恰好能推动拖把向前匀速运动并将灰尘清理干净。如果想要把地板上的油渍清理干净，需将沿拖把杆向下的力增大到F2=25N 。设拖把与地板、油渍间的动摩擦因数相等且始终不变（可认为油渍与地板间的附着力等于拖把与地板间的滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53° =0.8 ，cos53° =0.6 ），那么油渍与地板间的附着力约为（） A．7.7N B．8.6N C．13.3N D．20N 3．如图所示，物块 A 静止在粗糙水平面上，其上表面为四分之一光滑圆弧。一小滑块 B 在水平外力 F 的作 用下从圆弧底端缓慢向上移动一小段距离，在此过程中， A 始终静止。设 A 对 B 的支持力为F N ，地面对A 4．如图所示，一轻绳跨过光滑的定滑轮，一端与质量为10kg 的吊篮相连，向另一端被站在吊篮里质量为 50kg 的人握住，整个系统悬于空中并处于静止状态。重力加速度g=10m/s2，则该人对吊篮的压力大小为（） D．F N增大，F f 不变 C ．F N 减小，F f 不 变 高三物理总复习专题讲座（圆周运动、万有引力） 一、基本概念 1、曲线运动 物体做曲线运动的条件:一定受到与速度方向不在同一条直线上的合外力的作用。 （1）作曲线运动质点的速度方向是时刻改变的，质点在某一位置速度的方向就在曲线上该点的切线方向上。 （2）曲线运动一定是具有加速度的变速运动，有时，它的加速度只改变速度方向(如匀速圆周运动)，有时，它的加速度能同时改变速度的方向和大小(如平抛运动等)． （3）如果合外力方向与速度方向在同一条直线上，那么合外力所产生的加速度就只能改变速度大小，不能时刻改变速度的方向了． （4）做曲线运动的物体的速度大小可能是不变的，如匀速圆周运动等．做曲线运动的物体加速度的大小、方向也可能是不变的，如抛体运动等．速度的大小和方向、加速度的大小和方向都变化的曲线运动也是屡见不鲜的。 2、匀速圆周运动 质点沿圆周运动，且在相等的时间内通过的圆弧长度相等，这种运动叫做匀速圆周运动． 描述匀速圆周运动快慢的物理量 T r t s v π2==； T t π?ω2==； f T 1=； v=ωr ； 转数（转/秒）n=f 同一转动物体上，角速度相等；同一皮带轮连接的轮边缘上线速度相等。 （1）线速度可以反映匀速圆周运动的快慢．它的大小用单位时间内通过的弧长来定义，即：v=s/t 线速度大，表示单位时间通过的弧长长，运动得就快．这里的s 不是位移，而是弧长．这与匀速直线运动速度的定义式是不同的。 线速度也是矢量．圆周上某一点线速度的方向，就在该点的切线方向上．由匀速圆周运动的定义可知，匀速圆周运动线速度的大小是不变的，但它的方向时刻改变，所以匀速圆周运动并不是匀速运动而是变速运动。 （2）角速度也可反映匀速圆周运动的快慢．角速度是用半径转过的角度φ与所用时间t 的比值来定义的，即：ω=φ/t(这里的角度只能以弧度为单位)． 角速度大，表示在单位时间内半径转过的角度大，运动得也就快．在某一确定的匀速圆周运动中，角速度是恒定不变的．角速度的单位是rad ／s ． （3）周期也可描述匀速圆周运动的快慢．做匀速圆周运动物体运动一周所需的时间叫周期．周期的符号是T ，单位是s 。周期长，表示运动得慢；周期短，表示运动得快． （4）有时也用转数n 来表示匀速圆周运动的快慢．转数就是每秒钟转过的圈数，它的单位是转／秒．ω=2πn ． 设质点沿圆周运动了一周，我们可根据这些物理量的定义式推导出它们之间有如下关系：v=2πr/T ，ω=2π/T ，v =ωr ，T=1/f ，T=1/n 3、向心加速度、向心力 r f r T r r v a 222 22)2(4ππω==== r f m r T m r m r v m ma F 222 22)2(4ππω===== 专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题 1．近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较 比较内容赤道表面的物体近地卫星同步卫星 向心力来源万有引力的分力万有引力 向心力方向指向地心 重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力 线速度 v1＝ω1R v 2＝ GM R v3＝ω3(R＋h)＝ GM R＋h v1＜v3＜v2(v2为第一宇宙速度) 角速度 ω1＝ω自ω 2＝ GM R3 ω3＝ω自＝ GM R＋h3 ω1＝ω3＜ω2 向心加速度 a1＝ω21R a2＝ω22R＝ GM R2 a3＝ω23(R＋h) ＝ GM R＋h2 a1＜a3＜a2 卫星的轨道半径r是指卫星绕天体做匀速圆周运动的半径，与天体半径R的关系为r＝R＋h(h为卫星距离天体表面的高度)，当卫星贴近天体表面运动(h≈0)时，可认为两者相等。 【示例1】 (多选)如图，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则( ) A．v1＞v2＞v3B．v1＜v3＜v2 C．a1＞a2＞a3D．a1＜a3＜a2 【答案】BD 【解析】由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同，由v＝ωr，a＝ω2r可知v1＜v3、a1＜a3；对同 步卫星和近地资源卫星来说，满足v ＝ GM r 、a ＝GM r 2，可知v 3＜v 2、a 3＜a 2。故选项B 、D 正确。 【示例2】(多选)同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球的半径为R ，则下列比值正确的是( ) A.a 1a 2＝r R B.a 1a 2＝r 2 R 2 C.v 1v 2＝r R D.v 1v 2＝ R r 【答案】： AD 【示例3】(2016·四川理综·3)国务院批复，自20XX 年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( ) A.a 2＞a 1＞a 3 B.a 3＞a 2＞a 1 C.a 3＞a 1＞a 2 D.a 1＞a 2＞a 3 【答案】 D 【解析】 由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a ＝ω2 r ，r 2>r 3，则a 2>a 3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，G Mm r 2＝ma ，由题目中数据可以得出，r 1 2020年高考物理热点题型归纳与精讲-专题31 光电效应 【专题导航】 目录 热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用 (1) 热点题型二光电效应的图象问题 (3) （一）对E k－ν图象的理解 (4) （二）对I－U图象的理解 (5) （三）对Uc－ν图象的理解 (7) 热点题型三对光的波粒二象性的理解 (8) 【题型演练】 (9) 【题型归纳】 热点题型一光电效应现象和光电效应方程的应用 1．对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率． (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光． (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关． (4)光电子不是光子，而是电子． 2．两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大． 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c. (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc. 4．区分光电效应中的四组概念 (1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发 射出来的电子，其本质是电子． (2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能． (3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关． (4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量． 【例1】(2018·高考全国卷Ⅱ)用波长为300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10 － 19 J ．已知普朗克常量为 6.63×10 －34 J·s ，真空中的光速为3.00×108 m·s － 1.能使锌产生光电效应的单色光的最 低频率约为( ) A ．1×1014 Hz B ．8×1014 Hz C ．2×1015 Hz D ．8×1015 Hz 【答案】B 【解析】设单色光的最低频率为v 0，由E k ＝hv －W 0知E k ＝hv 1－W 0,0＝hv 0－W 0，又知v 1＝c λ，整理得v 0＝ c λ－E k h ，代入数据解得v 0≈8×1014 Hz. 【变式1】．(2019·山东泰安检测)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电 路中有光电流，则 ( ) A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大 B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生 C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流 D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流 【答案】D 【解析】光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流不会增大，故A 错误；将电路中电源的极性反接，电 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q 、质量为的距离为.已知离子射出磁场与射入磁场时运动R 2(不计重力)( 理想升压、降压变压器匝数均不变，若用户电阻R 0减小，下列说法正确的是．发电机的输出功率减小 ．输电线上的功率损失减小 ．用户得到的电压减小 ．输电线输送电压减小 本题考查电能输送、变压器的规律等知识点． T0/3.3 处的观察者能够连续观测卫星B的时间为 的正上方的次数为T0/(T0－T) 两颗卫星连续两次相距最近的时间间隔为T0T 在作用于OP中点且垂直于 的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为 三个小球的质量均为m，A、 之间用轻弹簧拴接，用细线悬挂在天花板上，整个系统静止，现将 的上端失去拉力，则在剪断细线瞬间， 0 本题考查了牛顿运动定律在瞬时问题上的应用． 在剪断细线的瞬间，弹簧上的力没有来得及发生变化，故 A、B球被轻绳拴在一起整体受重力和弹簧的 ．整个线框受到的合力方向与BD 连线垂直 轴方向所受合力为0 轴方向所受合力为ka 2I ，沿x 轴正向 轴方向所受合力为ka 2I ，沿x 轴正向 3 4本题考查了安培力及力的合成等知识点． C 、 D 四点，且的电荷，则下列说法正确的是点电势最高 点场强最小 ．导线圈中产生的是交变电流 时导线圈产生的感应电动势为1 V 内通过导线横截面的电荷量为20 C 时，导线圈内电流的瞬时功率为10 W 本题考查了电磁感应、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电功率 高三物理总复习专题讲座（运动学） 一、基本概念 l.描述物体是否运动要看它相对于参照物的位置是否改变. 2.同一运动，如果选取的参照物不同，观察到物体运动的状况可能不同.例如，在行驶的火车车厢里自由落下一物体，车厢里的人观察到的是竖直下落运动，但对于站在路边不动的人来说，却是向前的平抛运动. 3.虽然参照物可以任意选取，但是应本着使观测方便和尽量使对运动的研究简化为原则.例如，研究火车的运动，运载火箭的发射等，通常取地球或固定在地球上的物体为参照物比较简便，当研究宇航器绕太阳运动时，通常取太阳为参照物比较简便. 4.平动和转动是机械运动中两种最基本的运动，任何复杂的机械运动都可以看作是由平动和转动组成的. 5.在物理学中，为了突出事物的本质特征，使对事物的研究简化，常常采取抓住主要矛盾，暂时撇开起作用很小的次要因素，将事物理想化的方法.这种经过思维加工，理想化的事物，物理学中称为理想化模型.质点、光线等就是一种理想化模型. 6.将物体看成质点的两种情况：(1)物体大小在研究的运动中可以忽略不计(2)不考虑物体的转动效应时. 7.物理量是根据对物理问题研究的需要，采用科学简明的方法定义的.定义物理量有不同方式，如初中学过的“力”的定义是“物体对物体的作用”，它是用叙述物理现象的方式来定义的.速度是用“比值”来定义的，即用两个物理量 的比值来定义新的物理量，初中学过的密度也是用“比值” 来定义的. 8.速度不但有大小，而且有方向，是矢量，它的方向就 是位移的方向.汽车朝东开或朝西开，实际效果当然不同，用 速度矢量才能较全面地反映匀速运动的实际效果，当只考虑 运动快慢而不考虑运动方向时，就用速率表示. 9.根据实验作出图像，利用图像反映物理规律，是探求 自然规律的一个重要的基本的途径.图像较直观表示物理量 之间的变化规律，比较方便处理实验(或观测)结果，找出事 物的变化规律，必修课本上的图2—6就是典型例子. 10.匀速运动的位移和速度随时间变化的规律都可以用图像表示.匀速运动的位移图 像是一条过坐标原点的直线，如图2—1所示，它反映位移和时 间的正比关系.从图像中可以看出：(1)根据时间求位移.如图2 —l所示，2秒内的位移是20m.(2)根据位移求时间，如2—1图， 位移30m时，经历时间3s，(3)根据图线求出速度，如图2—2， v=Δs/Δt＝10m／s.匀速运动的速度图像是一条平行于时间轴 的直线，如图2—2所示，它反映出速度的值不随时间改变的特 点.根据图像不仅可以直观地看出速度的大小及速度不变的特 点，而且可以根据某段时间内图线与坐标轴所围成的矩形面积求 第一讲平衡问题 一、特别提示［解平衡问题几种常见方法］ 1、 力的合成、分解法：对于三力平衡，一般根据“任意两个力的合力与第三力等大反向”的关 系，借助三角函数、相似 三角形等手段求解；或将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到这 两个分力必与另外两个力等大、反向；对于多个力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。 2、 力汇交原理：如果一个物体受三个不平行外力的作用而平衡，这三个力的作用线必在同一 平面上，而且必有共点力。 3、 正交分解法：将各力分解到 x 轴上和y 轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件 C F x =0^ F y =0）多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是，对 x 、y 方向 选择时，尽可能使落在 x 、y 轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力。 4、 矢量三角形法：物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首 尾相接恰好构成三角形，则 这三个力的合力必为零，利用三角形法求得未知力。 5、 对称法：利用物理学中存在的各种对称关系分析问题和处理问题的方法叫做对称法。在静 力学中所研究对象有些具有 对称性，模型的对称往往反映出物体或系统受力的对称性。解题中注意 到这一点，会使解题过程简化。 6、 正弦定理法：三力平衡时，三个力可构成一封闭三角形，若由题设条件寻找到角度关系， 则可用正弦定理列式求解。 7、相似三角形法：利用力的三角形和线段三角形相似。 二、典型例题 1、力学中的平衡：运动状态未发生改变，即 a = 0。表现：静 匀速直线运动 （1）在重力、弹力、摩擦力作用下的平衡 例1质量为m 的物体置于动摩擦因数为 」的水平面上，现对它 一个拉力，使它做匀 速直线运动，问拉力与水平方向成多大夹角时这 最小？ 解析取物体为研究对象，物体受到重力mg ，地面的支持力N ， 力f 及拉力T 四个力作用，如图1-1所示。 :-=arcctg arcctg J 不管拉力T 方向如何变化，F 与水平方向的夹角：?不变，即F 为一个方向不发生改变的变力。 这显然属于三力平衡中的 动态平衡问题，由前面讨论知，当 T 与F 互相垂直时，T 有最小值，即当 拉力与水平方向的夹角 V - 90 - arcctg -I 二arctg 」时，使物体做匀速运动的拉力 T 最小。 （2）摩擦力在平衡问题中的表现 这类问题是指平衡的物体受到了包括摩擦力在内的力的作用。在共点力平衡中，当物体虽然静 止但有运动趋势时，属于 静摩擦力；当物体滑动时，属于动摩擦力。由于摩擦力的方向要随运动或 运动趋势的方向的改变而改变，静摩擦力大小还可在一定范围内变动，因此包括摩擦力在内的平衡 问题常常需要多讨论几种情况，要复杂一些。因此做这类题目时要注意两点 iTlg 止或 施加 个力 摩擦 由于物体在水平面上滑动，则 f =：-N ，将f 和N 合成，得到合力 F ,由图知F 与f 的夹角: 培优专题限时训练11带电粒子在磁场中的运动1.如图所示,O'PQ是关于y轴对称的四分之一圆,在PQMN区域有均匀辐向电场,PQ与MN间的电压为U。PQ上均匀分布带正电的粒子,可均匀持续地以初速度为零发射出来,任一位置上的粒子经电场加速后都会从O'进入半径为R、中心位于坐标原点O的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直xOy平面向外,大小为B,其中沿+y轴方向射入的粒子经磁场偏转后恰能沿+x轴方向射出。在磁场区域右侧有一对平行于x轴且到x轴距离都为R的金属平行板A和K, 金属板长均为4R, 其中K板接地,A与K 两板间加有电压U AK>0, 忽略极板电场的边缘效应。已知金属平行板左端连线与磁场圆相切,O'在y 轴(0,-R)上。(不考虑粒子之间的相互作用力) (1)求带电粒子的比荷; (2)求带电粒子进入右侧电场时的纵坐标范围; (3)若电压U AK=,求到达K板的粒子数与进入平行板总粒子数的比值。 2.如图为一装放射源氡的盒子,静止的氡核Rn)经过一次α衰变成钋Po,新核Po的速率约为2×105 m/s。衰变后的α粒子从小孔P进入正交的电磁场区域Ⅰ,且恰好可沿中心线匀速通过,磁感应强度B=0.1 T。之后经过A孔进入电场加速区域Ⅱ,加速电压U=3×106 V。从区域Ⅱ射出的α粒子随后又进入半径为r=m的圆形匀强磁场区域Ⅲ,该区域磁感应强度B0=0.4 T、方向垂直纸面向里。圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切,荧光屏的中心点M和圆形磁场的圆心O、电磁场区域Ⅰ的中线在同一条直线上,α粒子的比荷为=5×107 C/kg。 (1)请写出衰变方程,并求出α粒子的速率(保留一位有效数字); (2)求电磁场区域Ⅰ的电场强度大小; (3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间多长? (4)求出粒子打在荧光屏上的位置。 3.(2018年3月新高考研究联盟第二次联考)一台质谱仪的工作原理如图1所示。大量的甲、乙两种离子以0到v范围内的初速度从A点进入电压为U的加速电场,经过加速后从O点垂直边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上并被全部吸收。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q、质量分别为2m和m。不考虑离子间的相互作用。 图1 图2 (1)求乙离子离开电场时的速度范围; 高三物理专题讲座（八） ----霍尔效应 霍尔效应它解释涉及高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识。考试以现代高科技为载体，综 合考查力的平衡、欧姆定律、电场、磁场、能量守恒和功率等知识点，一般为学科内综合题，另外此类题 信息量较大，只有认真读题审题才有可能将题意弄懂，并将有用的信息提取出来，应用于解题。霍尔效应 原理的应用常见的有速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计、血流计、磁强计等。 霍尔效应：如图1所示，将一导电板放在垂直于它的磁场中。当有电流通过它时，垂直于电流和磁 场方向会产生一个附加的横向电场，在导电板的A A '、两侧会产 生一个电势差A A U '。这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。 霍尔效应可以用带电粒子在磁场中所受的洛仑兹力来说明。因为磁场使导体内移动的电荷发生偏转，结果在A A '、两侧分别聚集了正、负电荷，形成电势差。 设导电板内定向移动电荷的平均定向移动为v ，它们在磁场 中受到的洛仑兹力为qvB 。当A A '、之间形成电势差后，电荷还受到一个相反方向的电场力（E 为电场强 度，b 为导电板的宽度，如图（1），最后达到稳恒状态时，两个力平衡： b U q qvB A A '=。 例1. （北京市东城区试题）将导体放在沿x 方向的匀强磁场中，并通有沿y 方向的电流时，在导体 的上下两侧面间会出现电势差，此现象称为霍尔效应。利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的 磁感应强度。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a 的正方形，放在 沿x 正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y 方向、电流强度为I 的电流， 已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ，电子电量为e ，金属导体导 电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下 两侧面间的电势差为U 。求：（1）导体上、下侧面那个电势较高？（2） 磁场的磁感应强度是多少？ 答案（1）上侧电势高（2）I neaU B = 二、速度选择器 例2。带电粒子以速率v 0从小孔沿着与电场线和磁感线都垂直的方向射入一粒子速度选择器时，恰能 做匀速直线运动。如果粒子以速率v v <0仍沿与电场线和磁感线都垂直的方向射入，那么此带电粒子飞离 场区时的速率v '和v 的关系如何。（不计粒子的重力） 解：由粒子以v 0垂直射入时恰能做匀速直线运动可知，此种情况下粒子所受的洛仑兹力与电场力平衡， 从而有 Bqv Eq v E B 00==，从而得 由于粒子电量不变、板间电场强度不变，可知粒子所受的电场力是恒定的。当粒子以v v <0垂直射入 时将有Bqv Eq <。从而可知 b U q qE A A '= 图22021高考物理一轮复习第2章相互作用热点专题系列二求解共点力平衡问题的八种方法学案新人教版
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