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一、考前必糾的十大易錯易混點

更新時間:2024-01-08 文章作者: 信息來源: 閱讀次數:
一、考前必糾的十大易錯易混點gTW物理好資源網(原物理ok網)
著名教育家烏申斯基說:“比較是一切理解和思維的基礎.”有比較才有深刻的認識,通過比較,可產生強烈的刺激,促進同學們積極思考.采用比較的方法應對易錯問題,有較好的糾錯效果,且有利于快速提分,其原因是高考考題一般以中等難度的題為主,題目中會出現較多的“熟面孔”,但出于“慣性思維”,一些同學越熟越易錯.所以在平常的復習中采用比較的方法辨“同中之異”,識“異中之同”,不僅可以提高理解能力,還可以加強思辨能力.gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點1 剎車減速與往返減速gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例1】 一輛汽車以40 m/s的速度沿平直公路勻速行駛,突然前方有一只小狗穿過馬路,司機立即剎車,汽車以大小為8 m/s2的加速度做勻減速直線運動,那么剎車后第2 s內與剎車后6 s內汽車通過的位移大小之比為(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.7∶25    B.16∶25gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.7∶24    D.2∶3gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 規定初速度方向為正方向,已知初速度v0=40 m/s,加速度a=-8 m/s2.則汽車從剎車到停止所需的時間t0=0-v0a=5 s.t1=2 s<t0,根據v=v0+at得剎車后1 s末汽車的速度為v1=32 m/s,剎車后第2 s內汽車的位移x1=v1t′+12at′2=28 m.t2=6 s>t0,說明6 s內汽車的位移x2等于汽車從開始剎車到停止的位移,x2=0-v202a=100 m,所以x1∶x2=7∶25,故A正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] AgTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例2】 (多選)在塔頂將一物體豎直向上拋出,拋出點為A,物體上升的最大高度為h=6 m,不計空氣阻力,設塔足夠高,則物體的位移大小為x=3 m時,物體通過的路程可能為(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.3 m    B.6 mgTW物理好資源網(原物理ok網)
C.9 m    D.15 mgTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析]  物體在塔頂的A點拋出,滿足位移大小為3 m的位移終點有兩處,如圖所示,一處在A點之上,另一處在A點之下.位移終點在A點之上、位移大小為3 m的運動對應著上升和下降兩種過程,上升過程,物體通過的路程s1=x=3 m,下降過程,物體通過的路程s2=2h-x=9 m.位移終點在A點之下、位移大小為3 m時,物體通過的路程s3=2h+x=15 m.故A、C、D項正確,B項錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
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 [答案] ACDgTW物理好資源網(原物理ok網)
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勻減速直線運動中的兩類易混問題gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)典型的剎車問題:汽車做勻減速直線運動直至速度為0,此后汽車靜止不動,運動的時間為t=|v0a|.要注意題目中是緊急剎車還是有反應時間的剎車.有反應時間的剎車是多過程問題,解答時可以利用速度-時間圖象分析.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)往返運動問題,如物體沖上光滑斜面、物體豎直上拋等,物體做勻減速直線運動,速度為0后,因為物體處于非平衡狀態,所以以原來的加速度反向運動(要與剎車問題區別),因此對應某一位移,速度、時間等可能有兩解,對應某一到出發點的距離,時間可能有三解.gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點2 “活結”與“死結”、“定桿”與“動桿”gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例3】 如圖(a)所示,輕繩AD跨過固定在水平輕桿BC右端的定滑輪(重力不計)掛住一個質量為M1的物體,∠ACB=30°;如圖(b)所示,輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端G通過輕繩EG拉住,EG與水平方向也成30°角,一輕繩GI懸掛在輕桿的G端并拉住一個質量為M2的物體,重力加速度為g,則下列說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.圖(a)中BC桿對滑輪的作用力大小為M1g2gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.圖(b)中HG桿受到的作用力大小為M2ggTW物理好資源網(原物理ok網)
C.輕繩AC段的張力TAC與輕繩EG段的張力TEG的大小之比為M1∶M2gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.輕繩AC段的張力TAC與輕繩EG段的張力TEG的大小之比為M1∶2M2gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 圖(a)中AC、CD兩段繩的張力大小都是M1g,且兩繩互成120°角,以C點為研究對象,根據共點力的平衡條件可知,BC桿對滑輪的作用力大小也是M1g(與豎直方向成60°角斜向右上方),A項錯誤;由題意知,圖(b)中HG輕桿對G點的作用力方向一定沿桿HG的方向,以G點為研究對象,根據共點力的平衡條件可知,HG桿對G點的作用力大小F=TEGcos 30°,TEGsin 30°=M2g,故F=3M2g,再結合牛頓第三定律可知,B項錯誤;圖(a)中輕繩AC段的張力TAC=M1g,圖(b)中輕繩EG段的張力TEG=M2gsin 30°=2M2g,故TAC∶TEG=M1∶2M2,C項錯誤,D項正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] DgTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)像滑輪這樣的“活結”,結點兩側繩的拉力相等.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)像圖(b)中的“死結”,結點兩側繩的拉力一般不同,各自的大小可以采用正交分解法或矢量三角形法求出.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(3)圖(a)中水平直桿左端固定于豎直墻上,是“定桿”,桿對結點彈力的方向可以不沿桿的方向.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(4)圖(b)中輕桿左端用鉸鏈固定,是“動桿”,輕桿在緩慢轉動的過程中,彈力方向始終沿桿的方向. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點3 “繩模型”與“桿模型”gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例4】 (多選)如圖甲,小球用不可伸長的輕繩連接后繞固定點O在豎直面內做圓周運動,小球經過最高點時的速度大小為v,此時繩子的拉力大小為FT,拉力FT與速度的平方v2的關系如圖乙所示,圖象中a、b為已知量,重力加速度g已知,以下說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.a與小球的質量無關gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.b與小球的質量無關gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.ba只與小球的質量有關,與圓周軌道半徑無關gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.利用a、b和g能夠求出小球的質量和圓周軌道半徑gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 當v2=a時,繩子的拉力為零,小球的重力提供向心力,則mg=mv2r,解得v2=gr,故a=gr,a與小球的質量無關,A正確;當v2=2a時,對小球受力分析,有mg+b=mv2r,聯立解得b=mg,b與小球的質量有關,B錯誤;ba=mr,ba不只與小球的質量有關,還與圓周軌道半徑有關,C錯誤;由a=gr,b=mg,解得r=ag,m=bg,D正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] ADgTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例5】 小球在如圖甲所示的豎直放置的光滑圓形管道內做圓周運動.當小球運動到圓形管道的最高點時,管道對小球的彈力與小球此時的速度平方的關系如圖乙所示(取豎直向下為正方向).MN為通過圓心的一條水平線.不計小球半徑、管道內徑,重力加速度為g.則下列說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.管道所在圓的半徑為b2ggTW物理好資源網(原物理ok網)
B.小球的質量為aggTW物理好資源網(原物理ok網)
C.小球在MN以下的管道中運動時,內側管壁對小球可能有作用力gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.小球在MN以上的管道中運動時,外側管壁對小球一定有作用力gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 由圖可知,當v2=b時,FN=0,此時mg=mv2R,解得管道所在圓的半徑R=bg,故A錯誤;當v2=0時,FN=-mg=-a,所以m=ag,故B正確;小球在水平線MN以下的管道中運動時,由于向心力的方向要指向圓心,則管壁必然要提供指向圓心的支持力,只有外壁才可以提供這個力,所以內側管壁對小球沒有作用力,故C錯誤;小球在水平線MN以上的管道中運動時,重力沿徑向的分量必然參與提供向心力,故可能是外側管壁對小球有作用力,也可能是內側管壁對小球有作用力,還可能內、外側管壁對小球均無作用力,故D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] BgTW物理好資源網(原物理ok網)
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輕繩、輕桿系一小球在豎直平面內做圓周運動,小球通過最高點的臨界條件(做完整圓周運動的條件)的差別,源于繩、桿彈力的差別.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)繩模型:在最高點繩子只能產生沿繩收縮方向的拉力,拉力最小值為零,此時小球的重力提供向心力.小球在豎直放置的光滑圓環內側做圓周運動符合此模型.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)桿模型:在最高點,桿對小球可以產生向下的拉力,也可以產生向上的支持力,故小球在最高點時受到的合力的最小值為零.小球在豎直放置的光滑細管中做圓周運動符合此模型. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點4 “定軌”與“變軌”gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例6】 2018年12月8日,“嫦娥四號”月球探測器在我國西昌衛星發射中心發射成功,隨后實現了人類首次月球背面軟著陸.“嫦娥四號”從環月圓軌道Ⅰ上的P點實施變軌,進入環月橢圓軌道Ⅱ,在近月點Q實施軟著陸,如圖所示.關于“嫦娥四號”,下列說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.沿軌道Ⅰ運行至P點時,需加速才能進入軌道ⅡgTW物理好資源網(原物理ok網)
B.沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道Ⅰ運行的周期gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.沿軌道Ⅱ運行經P點時的加速度等于沿軌道Ⅰ運行經P點時的加速度gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.沿軌道Ⅱ從P點運行到Q點的過程中,月球對“嫦娥四號”的萬有引力做的功為零gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] “嫦娥四號”沿軌道Ⅰ運行至P點時,應該制動減速使萬有引力大于其在軌道Ⅰ上做圓周運動所需向心力而做近心運動,變軌到軌道Ⅱ上,故A錯誤;軌道Ⅱ的半長軸小于軌道Ⅰ的半徑,根據開普勒第三定律可知“嫦娥四號”沿軌道Ⅱ運行的周期小于沿軌道Ⅰ運行的周期,故B錯誤;在同一點萬有引力相同,加速度相同,故C正確;根據開普勒第二定律可知在軌道Ⅱ上由P點運行到Q點的過程中,“嫦娥四號”的速度逐漸增大,萬有引力做正功,故D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] CgTW物理好資源網(原物理ok網)
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通常衛星變軌過程涉及三個“定軌”、兩處“變軌”gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)三個“定軌”:三個軌道均屬環繞模型,軌道固定.如圖所示,衛星運行的低軌道1和高軌道3是圓軌道,萬有引力提供向心力,由此可判斷各物理量的變化.衛星在橢圓軌道2上運行時,在近地點A的速度大于在遠地點B的速度,符合機械能守恒定律.gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)兩處“變軌”:橢圓軌道的近地點A和遠地點B,也是橢圓軌道與兩個圓軌道的相切點即發生變軌的位置.在兩切點處,衛星在不同軌道上運行時所受萬有引力相同,加速度相同,速度符合“內小外大”. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點5 近地衛星、同步衛星、地球赤道上的物體gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例7】 人造衛星d的圓形軌道離地面的高度為h,地球同步衛星b離地面的高度為H,h<H.兩衛星共面且運行方向相同,某時刻衛星d恰好出現在赤道上某建筑物c的正上方,設地球赤道半徑為R,地球表面的重力加速度為g,則(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.d、b線速度大小的比值為 R+hR+HgTW物理好資源網(原物理ok網)
B.d、c角速度的比值為 (R+H)3(R+h)3gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.b、c向心加速度大小的比值為 R3(R+H)3gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.d下一次通過c正上方所需時間為gTW物理好資源網(原物理ok網)
t=2πgR3(R+h)3-(R+H)3gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 由萬有引力提供向心力有GMmr2=mv2r=mω2r,則v=GMr,ω=GMr3,所以d、b的線速度大小的比值為vdvb=R+HR+h;因b、c的角速度相同,所以d、c的角速度的比值等于d、b的角速度的比值,則ωdωc=(R+H)3(R+h)3,則A錯誤,B正確.因為b、c的角速度相同,由a=rω2可知abac=R+HR,則C錯誤.設經過時間t衛星d再次通過建筑物c正上方,根據幾何關系有(ωd-ωc)t=2π,又GM=gR2,再結合上述分析可得t=2πgR2(R+h)3-gR2(R+H)3,則D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] BgTW物理好資源網(原物理ok網)
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近地衛星、同步衛星、地球赤道上的物體的比較gTW物理好資源網(原物理ok網)
    近地衛星    同步衛星    地球赤道gTW物理好資源網(原物理ok網)
上的物體向心力    萬有引力    萬有引力    萬有引力的一個分力gTW物理好資源網(原物理ok網)
軌道半徑    r近<r同    r同>r物=r近gTW物理好資源網(原物理ok網)
角速度    由GMmr2=mrω2得gTW物理好資源網(原物理ok網)
ω=GMr3,故ω近>ω同gTW物理好資源網(原物理ok網)
gTW物理好資源網(原物理ok網)
        同步衛星的角速度與地球自轉的角速度相同,故ω同=ω物gTW物理好資源網(原物理ok網)
    ω近>ω同=ω物gTW物理好資源網(原物理ok網)
線速度    由GMmr2=mv2r得gTW物理好資源網(原物理ok網)
v=GMr,故v近>v同gTW物理好資源網(原物理ok網)
由v=rω得v同>v物gTW物理好資源網(原物理ok網)
    v近>v同>v物gTW物理好資源網(原物理ok網)
向心加速度    由GMmr2=ma得a=GMr2,故a近>a同gTW物理好資源網(原物理ok網)
由a=rω2得a同>a物gTW物理好資源網(原物理ok網)
    a近>a同>a物gTW物理好資源網(原物理ok網)
 易錯點6 電場線與軌跡結合和等勢線與軌跡結合gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例8】 下列選項中實線表示電場線,虛線表示帶電粒子運動的軌跡,帶電粒子只受電場力作用,運動過程中電勢能一直減少,關于粒子運動到b處時的速度方向與受力方向,下列選項表示的可能正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 因粒子所受電場力的方向指向粒子運動軌跡的凹側,所以可判斷出粒子所受電場力的方向向右,由于運動過程中粒子的電勢能一直減少,所以電場力一直做正功,則電場力方向與粒子速度方向的夾角一定為銳角,故選C.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] CgTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例9】 如圖所示,虛線a、b、c是電場中的三條等勢線,相鄰等勢線間的電勢差相等,即Uab=Ubc,實線為一個帶負電的粒子僅在電場力作用下的運動軌跡,P、Q是軌跡上的兩點.下列說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
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A.三個等勢線中,等勢線a的電勢最低gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.帶負電的粒子通過Q點時的電勢能比通過P點時的電勢能小gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.帶負電的粒子通過Q點時的加速度比通過P點時的加速度大gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.帶負電的粒子通過P點時的加速度的方向沿著等勢線c在P點處的切線方向gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 由曲線運動的軌跡與電場力的關系可知,該粒子所受的電場力方向指向運動軌跡的凹側,即大致向下,由于粒子帶負電,因此電場強度方向大致指向上方,則電場線方向大致指向上方,由于電場線與等勢線處處垂直,且由高電勢指向低電勢,故等勢線a的電勢最高,A錯誤;假設粒子從Q點運動到P點,從Q到P電場力對粒子做負功,故粒子電勢能增加,故B正確;因等差等勢線越密,電場強度越大,所以Q點處的電場強度較小,故粒子在Q點所受的電場力較小,由牛頓第二定律可知粒子在該點的加速度較小,故C錯誤;由于電場線與等勢線處處垂直,故粒子通過P點時所受電場力的方向,即加速度的方向一定與等勢線c在P點處的切線垂直,故D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] BgTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)共同點:此類問題情境都是帶電粒子在電場中做曲線運動.帶電粒子所受電場力指向軌跡凹側是解題的切入點,合理利用功能關系是解題的重要手段.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)易錯點:帶點粒子在電場中的運動軌跡夾在速度與電場力之間,向受力一側彎曲,注意不要把電場線和等勢線當成運動軌跡.分析帶電粒子所受電場力時,在軌跡和電場線交點位置,電場力與電場線在該點的切線平行;在軌跡和等勢線交點位置,電場力與等勢線在該點的切線垂直. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點7 動態電路中的UI與ΔUΔIgTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例10】 如圖所示電路中,電源的電動勢、內阻分別為E、r,兩個定值電阻的阻值相等,均為R,電表均為理想電表.初始狀態,開關S1、S2均閉合,現斷開S2,則下列判斷正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
A.電流表A1的示數變為原來的12gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.電流表A2的示數變為原來的2倍gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.電壓表V的示數與電流表A1的示數的比值變為原來的2倍gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.電壓表V示數變化量與電流表A1示數變化量的比值變為原來的2倍gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] S2斷開后,外電路電阻變為原來的2倍,故電壓表V的示數與電流表A1的示數的比值變為原來的2倍,I1=ER外+r,因為電源內阻的存在,所以電流表A1的示數不會變為原來的12,A錯誤,C正確;S1、S2均閉合時,電流表A2的示數是電流表A1的示數的12,S2斷開后,電流表A2的示數與電流表A1的示數相同,但A1的示數相較原來已發生變化,故電流表A2的示數不會變為原來的2倍,B錯誤;題圖所示電路中,電壓表V示數變化量與電流表A1示數變化量的比值表示電源內阻r,D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] CgTW物理好資源網(原物理ok網)
 gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)R=UI是電阻的定義式,UI表示某一狀態下導體(金屬或電解質溶液)的電阻.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)對于ΔUΔI,物理情境不同,表示的物理意義不同.對于定值電阻,R=UI=ΔUΔI;像本題中所示情境,|ΔUΔI|=r,其中ΔI應為電流表A1示數的變化量,當干路上接有定值電阻時,可把定值電阻等效成電源內阻. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點8 “電偏轉”與“磁偏轉”gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例11】 (多選)如圖所示,有一矩形區域abcd,水平邊長為s=3 m,豎直邊長為h=1 m,當該區域內只存在大小為E=10 N/C、方向由a指向d的勻強電場時,一比荷為qm=0.1 C/kg的正粒子由a點沿ab方向以速率v0進入該區域,粒子運動軌跡恰好通過該區域的幾何中心.當該區域內只存在垂直紙面的勻強磁場時,另一個電荷量、質量均與正粒子相同的負粒子由c點沿cd方向以同樣的速率v0進入該區域,粒子運動軌跡也恰好通過該區域的幾何中心.不計粒子的重力,則(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
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A.正、負粒子離開矩形區域時的速率之比為11∶3gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.磁感應強度大小為32 T、方向垂直紙面向外gTW物理好資源網(原物理ok網)
C.正、負粒子通過矩形區域所用時間的比值為6πgTW物理好資源網(原物理ok網)
D.正、負粒子離開矩形區域時的動能相等gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 當區域內只有電場時,正粒子恰好通過該區域的幾何中心,則水平方向有s2=v0t,豎直方向有h2=12×Eqm×t2,聯立解得v0=32 m/s,分析可知該粒子離開矩形區域時從cd邊射出,此時速率為v=v20+2Eqm h=112 m/s;而負粒子從矩形區域射出時速率為v0=32 m/s,故正、負粒子離開矩形區域時的速率之比為11∶3,動能之比為11∶3,A正確,D錯誤.當負粒子由c點沿cd方向射入時,負粒子恰好通過該區域的幾何中心,可知磁場方向垂直紙面向里,由幾何關系和題意可知負粒子做勻速圓周運動時的半徑r=h=1 m,由洛倫茲力提供向心力得B=mv0qr=320.1×1 T=53 T,B錯誤.當正粒子從cd邊射出時,h=12×Eqm×t′2,代入數據解得t′=2 s,分析可知,負粒子在磁場中偏轉90°后從ab邊射出,時間t″=14T=14×2πmqB=33π s,所以t′t″=6π,C正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] ACgTW物理好資源網(原物理ok網)
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電場和磁場對運動電荷施加作用力,均可以改變其運動方向,由于電場和磁場對電荷的作用具有不同的特征,因而這兩種偏轉在動力學分析和物理規律選取上存在著差異.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)電偏轉:帶電粒子在勻強電場中所受電場力必為恒力,帶電粒子垂直于電場線進入勻強電場后做類平拋運動,其軌跡是拋物線,可以由運動的分解來分析求解.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)磁偏轉:帶電粒子在勻強磁場中所受洛倫茲力是變力.帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,其軌跡是圓周或一段圓弧,運動的規律可以從動力學關系、軌道半徑和運動的周期等方面來描述. gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點9 電磁感應中的“電勢差”與“電動勢”gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例12】 (多選)在如圖所示的平面直角坐標系xOy中,第二、四象限的環形區域內存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小均為B.將一個由粗細均勻的電阻絲折成的閉合金屬線框abcd垂直磁感線放入磁場中,使線框繞O點沿著環形區域邊界以角速度ω順時針勻速轉動.已知Oa=ab=r,在t=0時刻,線框與磁場邊界恰好重合,設逆時針方向為電流正方向.則下列關于線框中的電流i和a、b兩點間的電壓u隨時間t變化的關系圖象,可能正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
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 gTW物理好資源網(原物理ok網)
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[解析] 線框在磁場內運動過程中磁通量變化率的大小不變,產生的感應電動勢大小不變,因而線框中感應電流大小不變,根據楞次定律和右手螺旋定則可判斷感應電流的方向,感應電流先沿逆時針方向,然后沿順時針方向,做周期性變化,A正確,B錯誤;當ab邊切割磁感線時,ab邊為電源,uab為路端電壓,由右手定則可知,電流從a端流出,a端為電源正極,有uab>0,當cd邊切割磁感線時,cd邊為電源,u′ab為電路中ab段兩端的電壓,由右手定則可知,電流方向為順時針,從a流向b,有u′ab>0,uab與u′ab的大小關系為uab>u′ab,C錯誤,D正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] ADgTW物理好資源網(原物理ok網)
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本題中在不同時刻,電動勢、路端電壓、部分電阻兩端電壓容易混淆,混淆的根源在于電路分析不到位.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(1)當ab邊切割磁感線時,ab可視為電源,其兩端的電壓為路端電壓,既不是電動勢也不是內電壓.gTW物理好資源網(原物理ok網)
(2)當cd邊切割磁感線時,ab可視為外電路中的部分電阻.在線框構成的串聯電路中,電壓的分配跟電阻成正比.gTW物理好資源網(原物理ok網)
易錯點10 “發電”棒與“電動”棒gTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例13】 (多選)如圖,MN、PQ為相同材料制成的、粗細均勻的平行金屬導軌(水平放置且光滑),MN、PQ長度均為d=9 m,其單位長度電阻為r=0.5 Ω/m,導軌間距L=0.5 m,∠PMN=90°,導軌左端連接一阻值為R=4 Ω的電阻(M、P間導線電阻不計),一質量為m=0.5 kg、電阻可忽略不計的金屬棒置于導軌最左端,與導軌垂直且接觸良好.整個裝置處于磁感應強度大小為B=2.0 T、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中.現對金屬棒施加一水平向右的拉力F,使金屬棒從靜止開始以a=2 m/s2的加速度水平向右做勻加速直線運動.已知金屬棒從MP運動到NQ的過程中,通過電阻R的電荷量為0.6 C,下列說法正確的是(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
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A.金屬棒向右運動過程中,R中的電流沿MP方向gTW物理好資源網(原物理ok網)
B.整個過程中,拉力F的最大值為1.5 NgTW物理好資源網(原物理ok網)
C.整個過程中,拉力F的平均值為1.2 NgTW物理好資源網(原物理ok網)
D.整個過程中,電路中產生的焦耳熱為2.8 JgTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 根據右手定則可得金屬棒向右運動的過程中,R中的電流沿PM方向,故A錯誤;金屬棒從靜止開始向右做勻加速直線運動的過程中,金屬棒的速度大小為v=at,位移為x=12at2,感應電動勢的大小為E=BLv=BLat,根據閉合電路歐姆定律可得感應電流的大小為I=BLatR+2xr,金屬棒受到的安培力大小為F安=BIL=B2L2atR+art2,拉力F的大小為F=B2L2atR+art2+ma,運動時間為t總=2da,代入數據并結合數學知識可知,當t=2 s時拉力F有最大值,最大值為Fmax=1.5 N,故B正確;整個過程中,通過電阻R的電荷量為0.6 C,通過電阻R的平均電流為I=qt總=0.2 A,拉力F的平均值為F=BIL+ma=1.2 N,故C正確;金屬棒運動到NQ時速度為vNQ=at總=6 m/s,整個過程中根據能量守恒定律可知電路中產生的焦耳熱為Q=Fd-12mv2=1.8 J,故D錯誤.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] BCgTW物理好資源網(原物理ok網)
【典例14】 (多選) “電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器.如圖所示是“電磁炮”的原理示意圖.光滑水平導軌電阻不計,寬為L在導軌間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度大小為B.“電磁炮”彈體總質量為m,彈體接入電路中的電阻為R.可控電源的內阻為r,電源的電壓能自行調節,以保證“電磁炮”勻加速發射.在某次試驗發射時,流過彈體的電流是I,不計空氣阻力,則(  )gTW物理好資源網(原物理ok網)
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A.彈體所受安培力大小為BILgTW物理好資源網(原物理ok網)
B.彈體從靜止加速到v,導軌長度至少為2mv2BILgTW物理好資源網(原物理ok網)
C.彈體從靜止加速到v的過程中,電源提供的總能量為mvBLIR+Ir+BLv2gTW物理好資源網(原物理ok網)
D.只有可控電源的電壓隨時間均勻增加,才能保證“電磁炮”勻加速發射gTW物理好資源網(原物理ok網)
[解析] 流過彈體的電流為I,所以彈體受到的安培力大小為F=ILB,故A正確;由動能定理得Fx=12mv2,結合F=BIL可得x=mv22BIL,故B錯誤;根據牛頓第二定律有F=ma,彈體速度v=at1,發射過程中電路中產生的熱量Q=I2(R+r)t1,彈體的動能Ek=12mv2,由能量守恒定律可得電源提供的總能量為E=Ek+Q,聯立解得E=mvBLIR+Ir+Blv2,故C正確;t時刻,彈體的速度vd=at,彈體切割磁感線產生的感應電動勢E1=BLv1,欲使流過彈體的電流不變,使彈體能勻加速發射,可控電源的電壓應為U=U0+E1=U0+Blat,式中U0為電源的初始電壓,故D正確.gTW物理好資源網(原物理ok網)
[答案] ACDgTW物理好資源網(原物理ok網)
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“發電”棒和“電動”棒(如“電磁炮”)所在電路的結構基本相似,但二者本質不同.“發電”棒是通過導體棒切割磁感線產生感應電流,這個過程將機械能轉化為電能.“電動”棒是通電導體在磁場中受到安培力而運動,這個過程將電能轉化為機械能. gTW物理好資源網(原物理ok網)
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