高考物理押題系列Ⅰ專題7電場(chǎng)和磁場(chǎng)

1、2012 高考物理押題系列專題7 電場(chǎng)和磁場(chǎng)一、 2012 大綱解讀二、重點(diǎn)剖析“場(chǎng)”的本質(zhì)源自電荷，電荷的周圍存在電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此知識(shí)鏈條的頂端是電荷 ；同時(shí)電場(chǎng)或磁場(chǎng)又反過(guò)來(lái)對(duì)電荷或運(yùn)動(dòng)電荷施加力的作用，體現(xiàn)了知識(shí)體系的完整，因果輪回知識(shí)結(jié)構(gòu)如圖7 1分“場(chǎng)”的產(chǎn)生、場(chǎng)對(duì)物質(zhì)（電荷或?qū)w）的作用和能量關(guān)系三個(gè)版塊1圖 7 1三、考點(diǎn)透視考點(diǎn) 1、“場(chǎng)”的性質(zhì)從力和能兩個(gè)角度去描述場(chǎng)的性質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度 e 和磁感應(yīng)強(qiáng)度b分別描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)放入其中的物質(zhì)（電荷、通電導(dǎo)體）力的作用；電勢(shì)就是從電場(chǎng)能的角度引入的物理量，雖然中學(xué)物理沒(méi)有直接對(duì)磁場(chǎng)的能給出量度，但安培力做功則反映了放入磁場(chǎng)

2、中的通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)共同具有能量2點(diǎn)撥 ：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面是平行等間距排列，且電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)均勻降落，在公式 u=ed中，計(jì)算時(shí) d 雖然是一定要用沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離，但在同一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng) e中，電勢(shì)差 u與距離 d 的關(guān)系卻可以演變?yōu)?“任意一族平行線上等距離的兩點(diǎn)的電勢(shì)差相等”，體現(xiàn)知識(shí)運(yùn)用的“活”字，平時(shí)練習(xí)時(shí)要注意考點(diǎn) 2、“場(chǎng)”對(duì)物質(zhì)的作用電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作電荷電場(chǎng)產(chǎn)生用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場(chǎng)中作用于運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)的試題； 電場(chǎng)對(duì)放入其中的導(dǎo)體的磁場(chǎng)產(chǎn)生作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象電流作用于磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和電流可能有圖 73圖磁場(chǎng)力作用， 當(dāng)

3、帶電粒子的速度和導(dǎo)體與磁感線平行時(shí)不受磁場(chǎng)力洛倫茲力一般與帶電粒子的平衡和勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題相關(guān)點(diǎn)撥 ：該題綜合考查了麥克斯韋電磁理論、電磁感應(yīng)原理以及楞次定律，“突然減弱”的磁場(chǎng)不僅使帶電粒子所受洛倫茲力單純減小，由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)對(duì)帶電粒子做功而改變其動(dòng)能， 使用楞次定律判斷電場(chǎng)的方向是難點(diǎn)同學(xué)們一般都只將問(wèn)題放在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中去分析判斷，認(rèn)為洛倫茲力不做功，帶電粒子的動(dòng)能不變而錯(cuò)選a3解析 ：靜電平衡時(shí)，整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面，a、 b電勢(shì)相等，導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為零， ad錯(cuò)； d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向即正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向，即由d指向 b，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低

4、，故 b端的電勢(shì)比 d點(diǎn)的低， b對(duì) c錯(cuò)；答案 ： b點(diǎn)撥 ：這部分只要求掌握靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的特性即可一是不要以帶電正、負(fù)來(lái)判斷電勢(shì)高低， 二是要區(qū)分靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的三種場(chǎng)強(qiáng)： 場(chǎng)源電荷的場(chǎng)強(qiáng)、 感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)和實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)四、熱點(diǎn)分析：例 4：在如圖所示的空間中，存在場(chǎng)強(qiáng)為e 的勻強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)存在沿x 軸負(fù)方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)子 ( 電荷量為 e) 在該空間恰沿 y 軸正方向以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng)。據(jù)此可以判斷出a質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于ee，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能減小，沿著z軸方向電勢(shì)升高b質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于ee，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能增大，沿著z軸方向電勢(shì)降低4c質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于

5、 evb，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變，沿著 z 軸方向電勢(shì)升高d質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于 evb，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變，沿著 z 軸方向電勢(shì)降低例 5：如圖 76 所示，一根長(zhǎng) l1.5 m 的光滑絕緣細(xì)直桿 mn，豎直固定在場(chǎng)強(qiáng)為e1.0 105 n/c、與水平方向成 30角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中桿的下端m固定一個(gè)帶電小球，電荷量+4.5 10-6 c；另一帶電小球b穿在桿上可自由滑動(dòng)，電aq荷量 q +1.0 10-6 c，質(zhì)量 m 1.0 10-2 kg現(xiàn)將小球 b從桿的上端 n靜止釋放，小球 b 開始運(yùn)動(dòng)（靜電力常量k 9.0 109 nm2c2，取 g l0 m/s 2)小球 b開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為

6、多大？小球 b的速度最大時(shí)，距m端的高度 h 為多大？1圖 7 6小球 b從 n端運(yùn)動(dòng)到距 m端的高度 h2 0.6l m 時(shí)，速度為 v 1.0 m/s ，求此過(guò)程中小球 b的電勢(shì)能改變了多少？kqq解得： h1mgqe sin5代人數(shù)據(jù)解得：h1 0.9 m反思： 由于點(diǎn)電荷a在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)并不相等，使小球 b 的運(yùn)動(dòng)加速度也不恒定，因此不能從運(yùn)動(dòng)規(guī)律求高度h1，必須對(duì)小球b在運(yùn)動(dòng)中受力情況的變化作出分析和判斷，得到“小球 b 速度最大時(shí)合力為零”的結(jié)論，然后通過(guò)求合力來(lái)計(jì)算高度h1；第問(wèn)是本題的難點(diǎn)，拋開考生熟悉的點(diǎn)電荷在單一電場(chǎng)中電勢(shì)能變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系模式，考生必須從能量轉(zhuǎn)

7、化與做功的關(guān)系的角度出發(fā)，確定小球 b 電勢(shì)能的改變與兩個(gè)力做功有關(guān)：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力和小球a 對(duì)小球 b 的庫(kù)侖力， 且電場(chǎng)力做的功等于電荷電勢(shì)能的減少量，才能確定e pw2w3 c粒子穿過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功1 mv02 cos22d粒子穿過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小1 mv02 cos226反思： 帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)速度恰好沿y軸的正方向，反過(guò)來(lái)看，從粒子飛出點(diǎn)到原點(diǎn)，o該曲線就是一條類平拋運(yùn)動(dòng)的拋物線，即粒子的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)，因此y 方向速度不變，x 方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，飛出時(shí)速度恰好減小到零例 7：如圖 7 8 所示，帶正電的小球穿在絕緣粗糙傾角為 的直桿上，整個(gè)空間存在著豎直向上

8、的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于桿斜向上的勻a強(qiáng)磁場(chǎng)，小球沿桿向下滑動(dòng)，在a 點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為 100j，到 c 點(diǎn)時(shí)動(dòng)能bc為零，則 b 點(diǎn)恰為 a、 c 的中點(diǎn)，則在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）圖 78a小球經(jīng)b 點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為50jb小球電勢(shì)能增加量可能大于其重力勢(shì)能減少量c小球在ab 段克服摩擦力所做的功與在bc 段克服摩擦力所做的功相等d小球到c 點(diǎn)后可能沿桿向上運(yùn)動(dòng)解析：電場(chǎng)力方向豎直向上，因此電場(chǎng)力與重力的合力p恒定且一定在豎直方向上；小球到 c點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零， 說(shuō)明小球有減速運(yùn)動(dòng)若小球先做加速運(yùn)動(dòng)，則隨速度的增大洛倫茲力（垂直于桿）增大，小球受到桿的彈力增大，因此滑動(dòng)摩擦力增大，加速度減小，當(dāng)加速度減小到零時(shí)速度最

9、大，然后做勻速運(yùn)動(dòng)，不合題意，故小球一開始就做減速運(yùn)動(dòng)，由于速度減小而洛倫茲力減小，則滑動(dòng)摩擦力隨之減小，因此從 a 到 b 的平均摩擦力大于從b 到 c，兩段合力做功不行，a、c 錯(cuò)；若合力 p 若向下， mgqe，則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能的增加量小于重力勢(shì)能的減小量，若 0，則二者相等，若p向上，則 b 正確；p向上，當(dāng)小球速度為零p時(shí)若有 f sin n ，則小球可沿桿向上運(yùn)動(dòng)，d對(duì)7解析 ：帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為 ，如圖 710 所示，有：cos = v0 ，又 r= mv ，而vbqd= 2r cos= 2 mv cos= 2mv0 ， a 正確nbqbqv0v0dob答案 ：

10、au有關(guān)，不少考生由此計(jì)算粒vr反思： 由于粒子的偏轉(zhuǎn)角與m v 與 d、u的關(guān)系，無(wú)端多出幾個(gè)未知量使v子射出電場(chǎng)時(shí)的速度(a)(b)判斷受阻第一直覺是d 與粒子在電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)角有關(guān)沒(méi)錯(cuò)，但圖 7 10偏轉(zhuǎn)角和粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑又都與粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度相關(guān)，因此直接圍繞偏轉(zhuǎn)角列方程求解即可例 9、如圖所示為研究電子槍中電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型示意圖。在 oxy平面的 abcd區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)大小均為e 的勻強(qiáng)電場(chǎng) i 和 ii ，兩電場(chǎng)的邊界均是邊長(zhǎng)為l 的正方82eex1mv22yy1 at 21 eel222 mv2eellvyatmv2， yvy nv2解得xyl211，即在

11、電場(chǎng) i 區(qū)域內(nèi)滿足方程的點(diǎn)即為所求位置。2n49答案： d2mvbe解析 ：由平衡條件有：tan=qemg10q= mg tan = 4.0010-2 100.75 c =3.00 10-3 c bee100oc帶負(fù)電荷adqec電場(chǎng)反向后， 電場(chǎng)力和重力的合力f 大小仍為mg = 0.5 nocosfmgf不變，方向與豎直方向夾角為 37指向右下方，小球的平衡圖 7 15位置o， oo與的夾角為2 74，故小球從c點(diǎn)開始向o做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)ooc時(shí)速度最大， 根據(jù)對(duì)稱性， 小球會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到與 oo 成 2 74的 c點(diǎn)，即在 cc之間振動(dòng)由圖 7 15可知， c點(diǎn)與同 o等高的 d點(diǎn)間電勢(shì)

12、差最大，由ued 得u m =er 1+ sin= 320v即fn =f+q v b+m v2 =1.24 nr由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫n=f n = 1.24 n答案： 負(fù)電荷， q=3.00 10 -3 c； um=320v, fn=1.24n反思 : 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，解答采用了等效場(chǎng)、對(duì)稱性等解題常用方法此類試題的“平衡位置”的確定是要點(diǎn)，正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析是前提4三個(gè)確定：當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，相關(guān)問(wèn)題的解答關(guān)鍵在三個(gè)確定，如圖 7 16 所示：11圓心 o：總是位于粒子在不同位置的兩點(diǎn)a、b處所受洛侖茲力f作用線的交點(diǎn)上或弦的中

13、垂線oo與任一個(gè)洛侖茲力f作用線oab的交點(diǎn)上；bm半徑 r：物理方法 r；fqb幾何方法一般由三角計(jì)算來(lái)確定.o圓心角 與時(shí)間 taf：粒子的速度偏向角 等于回旋角 ，并等于弦 ab與切線的夾角 (弦切角 ) 的 2 倍，且有圖 7162t2t ,或s 幾何方法 ，tr ()sr或t12. 空氣阻力做負(fù)功，使其動(dòng)能減小 . 向南北兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng). 太陽(yáng)對(duì)粒子的引力做負(fù)功135. 如圖 4 所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能是100，經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能是點(diǎn)的141 ，減少的動(dòng)能有 3 轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為（）55 .16 .

14、8 .4 .20 8. 如圖 7 所示，在重力加速度為的空間中， 有一個(gè)帶電量為的場(chǎng)源電荷置于點(diǎn)，、為以）為圓心，半徑為的豎直圓周上的兩點(diǎn)，、在同一豎直線上，、在同一水平線上，現(xiàn)在有一質(zhì)量為，電荷量為q 的有孔小球，沿光滑絕緣細(xì)桿從點(diǎn)由靜止開始下滑，滑至點(diǎn)時(shí)速度的大小為5gr , 下列說(shuō)法正確的是（） . 從到小球做勻加速運(yùn)動(dòng). 從到小球的機(jī)械能守恒. 、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為mgr2 q . 若小球不通過(guò)桿從點(diǎn)自由釋放，則下落到點(diǎn)時(shí)的速度大小為3gr16. 小球重力在點(diǎn)的瞬時(shí)功率為mgv2 sin10.如圖 9 所示，絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)為e，在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為

15、m、帶電q 的小球，由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，下述說(shuō)法正確的是()a、小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒b、小球經(jīng)過(guò)環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大c、小球經(jīng)過(guò)環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為3（mg+qe）d、小球經(jīng)過(guò)環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為（mg+qe）二、填空題（本題2 小題，共18 分，把答案填在題中的橫線上或按要求答題）17當(dāng)兩探針和分別與環(huán)上，環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙接觸時(shí)，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零” ）當(dāng)兩探針和分別與環(huán)上、導(dǎo)電紙上點(diǎn)接觸時(shí)，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）12. 如圖 11 所示，實(shí)驗(yàn)中如果探針在導(dǎo)電紙上不論如何移動(dòng)，電流表指針都不動(dòng)，若改用多用表直流電壓擋直接測(cè)、兩極對(duì)

16、導(dǎo)電紙的電壓，電壓正常，再測(cè)電極對(duì)導(dǎo)電紙的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓處處相等，且等于電源的電動(dòng)勢(shì)，這說(shuō)明18（）小球達(dá)到點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力（）要使小球剛好能運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，小球開始運(yùn)動(dòng)的位置應(yīng)離點(diǎn)多遠(yuǎn)？16.設(shè)在討論的空間范圍內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，的方向垂直于紙面向里，如圖15 所示，在紙平面上有一長(zhǎng)為h 的光滑絕緣空心細(xì)管，管的端內(nèi)有一帶正電的小球，在紙平面上端的正右前方2h 處有一個(gè)不帶電的小球，開始時(shí)1相對(duì)管靜止，管1219向運(yùn)動(dòng)，小球 2 在紙平面上沿著以于延長(zhǎng)線方向成450 角的速度 u2 運(yùn)動(dòng)，設(shè)管的質(zhì)量遠(yuǎn)大于 1 的質(zhì)量， 1 在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)對(duì)管的運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略。已知 1 離開的管的端時(shí)相對(duì)紙面的速度大小恰好為2u ，且在離開管后最終能與2 相1碰，試求：（）1 的比荷（） u1 和 u2 的比值20參考答案：1.bcd2. bc3.d4.a5. c6.ad7.c8. cd9. ab10.b