202X屆高考物理一輪復習第四講電場與磁場考題應試策略課件

1、第四講電場與磁場考題應試策略一、靜電場 二、磁場 1.理解電場的性質(zhì)與特點,掌握結(jié)合曲線運動條件、牛頓定律、功能關(guān)系等主干知識通過科學思維求解有關(guān)問題,掌握處理庫侖力作用下電荷平衡問題的方法;理解并掌握電勢高低的判斷方法。2.弄清電容器的決定式和定義式等物理觀念,能結(jié)合電路進行綜合分析的問題。3.熟練掌握帶電粒子在勻強電場中的運動,結(jié)合力學運動規(guī)律、功能關(guān)系及電場力做功的特點等,通過歸納、推理分析問題。4.理解磁感應強度、安培力等概念,掌握導體棒在勻強磁場中平衡運動的問題。5.熟練掌握帶電粒子在勻強磁場中的運動問題,常用的分析方法及題目模型要熟練掌握。6.掌握組合場問題、復合場問題、常見科學儀

2、器原理問題解題方法和常見模型。一、關(guān)于庫侖力的處理方法1.處理庫侖力作用下電荷平衡問題的方法(1)庫侖力作用下電荷的平衡問題與力學中物體的平衡問題相同,可以將力進行合成與分解。(2)恰當選取研究對象,用“隔離法”或“整體法”進行分析。(3)對研究對象進行受力分析,注意比力學中多了一個庫侖力。(4)列平衡方程,注意電荷間的庫侖力與電荷間的距離有關(guān)。2.三個自由點電荷的平衡問題(1)條件:兩個點電荷在第三個點電荷處的合電場強度為零,或每個點電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等,方向相反。(2)規(guī)律:“三點共線”三個點電荷分布在同一直線上;“兩同夾異”正、負電荷相互間隔;“兩大夾小”中間電荷的電荷量最小

3、;“近小遠大”中間電荷靠近電荷量較小的電荷。二、電場強度及其計算方法1.關(guān)于電場強度的計算因其方法靈活多變、綜合性強。其主要方法有:(1)定義式法。(2)點電荷電場強度公式法。直接用點電荷的電場強度公式 求解。若要求多個點電荷產(chǎn)生電場的電場強度,則可先分別求出各個點電荷產(chǎn)生的電場強度,然后利用矢量疊加法求出合電場強度。(3)根據(jù)電場強度和電勢差的數(shù)量關(guān)系式求解。(4)物理思想方法對于較復雜的求電場強度的問題可用物理思想方法分析解決。如:“微元法”“對稱性分析法”“補償法”等。2.用假設(shè)法分析求解軌跡類問題(1)“運動與力兩線法”畫出“速度線”(運動軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電

4、場線的切線方向,指向軌跡的凹側(cè)),從二者的夾角情況來分析電荷做曲線運動的情況。(2)“三不知時要假設(shè)”電荷的正負、電場強度的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向,是題目中相互制約的三個方面。若已知其中的任一個,可順次向下分析判定各待求量;若三個都不知(三不知),則要用“假設(shè)法”分別討論各種情況。有時各種情景的討論結(jié)果是歸一的。3.電場線的應用 三、電勢及其高低的判斷方法1.掌握電勢高低的判斷方法四、平行板電容器動態(tài)問題的分析思路 五、等效法求解電場中圓周運動問題的解題思路1.求出重力與電場力的合力F合,將這個合力視為一個“等效重力”。3.小球能自由靜止的位置,即是“等效最低點”,圓周上與該點

5、在同一直徑的點為“等效最高點”。注意:這里的最高點不一定是幾何最高點。4.將物體在重力場中做圓周運動的規(guī)律遷移到等效重力場中分析求解。六、磁場的性質(zhì)安培力1.磁場的矢量性及合成方法(1)根據(jù)安培定則確定通電導線周圍磁場的方向。(2)磁場中每一點磁感應強度的方向為該點磁感線的切線方向。(3)磁感應強度是矢量,多個通電導體產(chǎn)生的磁場疊加時,合磁場的磁感應強度等于各場源單獨存在時在該點磁感應強度的矢量和。2.安培力作用下導體在磁場中運動問題的5種分析方法 3.求解安培力作用下導體棒平衡問題的基本思路確定研究對象通電導線或通電導體棒立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(俯視圖、剖面圖、側(cè)視圖)導體棒用圓代替,電流方向用

6、“”或“”表示受力分析,畫出安培力和其他力左手定則確定安培力的方向,且F安B,F安I列方程根據(jù)平衡條件列出平衡方程七、洛倫茲力帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動1.掌握處理帶電粒子在勻強磁場中運動問題時常用的幾何關(guān)系(1)四點:分別為入射點、出射點、圓心、入射速度與出射速度的交點;(2)三個角:速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角,其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角,也等于弦切角的兩倍。2.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的分析方法八、“放縮法”解決有界磁場中的臨界問題1.適用條件(1)速度方向一定、大小不同粒子源發(fā)射的速度方向一定、大小不同的帶電粒子進入勻強磁場時,這些帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑隨速度的變化

7、而變化。(2)軌跡圓的圓心共線如圖所示(圖中只畫出粒子帶正電的情景),速度v0越大,運動半徑也越大?？梢园l(fā)現(xiàn)這些帶電粒子射入磁場后,它們運動軌跡的圓心在垂直速度方向的直線PP上。2.方法界定以入射點P為定點,圓心位于PP直線上,將半徑放縮作軌跡,從而探索出臨界條件,這種方法稱為“放縮法”。九、“旋轉(zhuǎn)法”解決有界磁場中的臨界問題1.適用條件(1)速度大小一定,方向不同帶電粒子進入勻強磁場時,它們在磁場中做勻速圓周運動的半徑相同,若射入初速度為v0,則圓周運動半徑為 。如圖所示。(2)軌跡圓圓心共圓帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的圓心在以入射點P為圓心、半徑 的圓(這個圓在下面的敘述中稱為“軌跡圓

8、心圓”)上。2.方法界定將一半徑為 的圓繞著“入射點”旋轉(zhuǎn),從而探索出臨界條件,這種方法稱為“旋轉(zhuǎn)法”。十、帶電粒子在組合場及疊加場中的運動1.組合場問題的分析步驟2.帶電粒子在疊加場中的運動的處理方法 【典例1】 如圖所示,豎直面內(nèi)固定的均勻帶電圓環(huán)半徑為R,所帶電荷量為+Q,在圓環(huán)的最高點用絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的小球(大小不計),小球在垂直圓環(huán)平面的對稱軸上處于平衡狀態(tài),小球到圓環(huán)中心O距離為R,已知靜電力常量為k,重力加速度為g,則小球所處位置的電場強度為()【分析】對于帶電體,可將帶電體分成許多微元電荷,每個微元電荷看成點電荷,先根據(jù)庫侖定律求出每個微元電荷的電場強度

9、,再結(jié)合對稱性和電場強度疊加原理求出合電場強度?！舅仞B(yǎng)點撥】1.如果題目中給出變化的事物或題中反映的變化的過程用常規(guī)方法無法解決時,常用微元法轉(zhuǎn)化為極為簡單的不變的事物或不變的過程來處理。在電場中遇到求解均勻帶電圓環(huán)、帶電平面、帶電直桿等在某點的電場強度問題是通常用到微元法。2.微元法解題的思想方法是:將研究對象分解為很多“微元”或其將運動過程分解成許多微小的“元過程”(對應的物理量微元可以為時間微元、速度微元、位移微元、電荷量微元等),分析每個“元過程”遵循的物理規(guī)律,然后將每個“元過程”相關(guān)的物理量累加求和,從而使問題得到解決。【典例2】 某條直線電場線上有O、A、B、C四個點,相鄰兩點間

10、距離均為d以O(shè)點為坐標原點,沿電場強度方向建立x軸,該電場線上各點電場強度E隨x的變化規(guī)律如圖所示。一個所帶電荷量為+q的粒子,從O點由靜止釋放,僅考慮電場力作用。則()D.粒子在OA段電勢能變化量大于BC段電勢能變化量【分析】本題的核心是對E-x圖象的認識,要能利用圖象大致分析出電場的方向及電場線的疏密變化情況,依據(jù)沿電場線的方向電勢降低,還有就是圖象的斜率描述電場的強弱電場強度?！舅仞B(yǎng)點撥】電場中的圖象問題常見的是根據(jù)圖象分析類問題,這類問題首先要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量,要區(qū)分圖象中相關(guān)物理量的正負值物理意義,要注意分析各段不同函數(shù)形式的圖線所表征的物理過程;二要明確有關(guān)圖線所包圍的面積、斜率、截距所表示的物理意義,根據(jù)圖象所描繪的物理過程,運用相應的物理規(guī)律計算求解;同時解決此類問題要牢牢記住并理解前面概述中幾種常見圖象特點。比如:-x圖象中電場強度的大小等于-x圖線的斜率大小,電場強度為零處,-x圖線存在極值,其切線的斜率為零;E-x圖象中圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差,“面積”大小表示電勢差大小,兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定;Ep-x圖象中,只要粒子只受電場力作用,則 ,即Ep-x圖象的斜率大小即為粒子所受電場力大小?！镜淅?】 如圖所示,一足夠長的矩形區(qū)域