電場和磁場專題復(fù)習(xí)2015石嘴山三中李向東

專題三電場和磁場2015二輪專題復(fù)習(xí)石嘴山市第三中學(xué)李向東高考命題趨勢：①對電場強度、電勢、電場力做功與電勢能變化的關(guān)系、磁場的基本概念、安培力的應(yīng)用等知識多以選擇題的形式考查；②帶電粒子在電場、磁場中的運動，與牛頓運動定律、功能關(guān)系相結(jié)合，多以計算題的形式考查．本專題知識是高考的重點和難點。第一講帶電粒子在電場中的運動第二講帶電粒子在磁場中的運動

第三講帶電粒子在復(fù)合場中的運動

第一講帶電粒子在電場中的運動一、電場的特點與性質(zhì)電場強度、電勢、電勢能的表達式及特點二、電場強度、電勢、電勢能的比較1．電場強度(1)根據(jù)電場線的疏密程度判斷，電場線越密處電場強度越強。(2)根據(jù)等差等勢面的疏密程度判斷，等差等勢面越密處電場強度越強。2．電勢(1)沿電場線方向電勢降低，電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，且電場線垂直于等勢面。(2)判斷UAB的正負，根據(jù)UAB＝φA－φB，比較φA和φB的大小。3．電勢能電場力做正功，電荷(無論正電荷還是負電荷)從電勢能較大處移向電勢能較小處；反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小處移向電勢能較大處。三、注意：

電場強度大的地方電勢不一定高，處于該點的電荷具有的電勢能也不一定大。1(單選).(2014·重慶)如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場，實線和虛線分別表示電場線和等勢線。兩電子分別從a、b兩點運動到c點，設(shè)電場力對兩電子做的功分別為Wa和Wb，a、b兩點的電場強度大小分別為Ea和Eb，則(

)A．Wa＝Wb，Ea>Eb

B．Wa≠Wb，Ea>EbC．Wa＝Wb，Ea<Eb

D．Wa≠Wb，Ea<Eb2.(多選)真空中存在一點電荷產(chǎn)生的電場，其中a、b兩點的電場強度方向如圖所示，a點的電場方向與ab連線成60°，b點的電場方向與ab連線成30°.另一帶正電粒子以某初速度只在電場力作用下由a運動到b.以下說法正確的是(

)A.a、b兩點的電場強度Ea＝3EbB.a、b兩點的電勢φa<φbC.帶正電粒子在a、b兩點的動能Eka>EkbD.帶正電粒子在a、b兩點的電勢能Epa>Epb3.(單選)(2014·江蘇)如圖所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O.下列關(guān)于x軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是(

)A.O點的電場強度為零，電勢最低B.O點的電場強度為零，電勢最高C.從O點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高D.從O點沿x軸正方向，電場強度增大，電勢降低4.(單選)(2014·北京)如圖所示，實線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面。下列判斷正確的是(

)A．1、2兩點的場強相等B．1、3兩點的場強相等C．1、2兩點的電勢相等D．2、3兩點的電勢相等1．充電后與電池兩極相連：2．充電后與電池兩極斷開：1.(多選)(2014·河北質(zhì)檢)如圖所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓恒定為U的電源兩極連接，極板M帶正電?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止狀態(tài)，且此時極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則(

)2.(單選)(2014·東北三省三校模擬)如圖所示，平行板電容器與恒壓電源連接，電子以速度v0垂直于電場線方向射入并穿過平行板間的電場，若僅使電容器上極板上移，設(shè)電容器極板上所帶電荷量Q，電子穿出平行板時在垂直于板面方向偏移的距離y，以下說法正確的是A．Q減小，y不變 B．Q減小，y減小C．Q增大，y減小 D．Q增大，y增大解決這類問題的關(guān)鍵：

分析研究對象受力情況和運動過程(直線運動還是曲線運動等)；建立正確的物理模型，找出物理量間的關(guān)系，建立方程組解題。(單選)(2014·山東)如圖，場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點先后沿ab和cd方向以速率v0進入矩形區(qū)(兩粒子不同時出現(xiàn)在電場中)。不計重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于(

)第二講帶電粒子在磁場中的運動

一、導(dǎo)體棒在磁場中所受安培力問題1．安培力的大小(1)若磁場和電流垂直：F＝BIL；(2)若磁場和電流平行：F＝0。2．安培力的方向(1)左手定則可判定安培力的方向。(2)特點：電流所受的安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，所以安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所確定的平面。3.解決安培力問題的關(guān)鍵：

利用左手定則判斷通電導(dǎo)線所受安培力的方向；結(jié)合物體的平衡條件或牛頓運動定律進行求解。1.(2014·和平區(qū))如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上垂直紙面放置一根長為L，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，一勻強磁場垂直于斜面，當導(dǎo)體棒內(nèi)通有垂直紙面向里的電流I時，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上。則2.如圖所示，一個邊長L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。若通以圖示方向的電流(從A點流入，從C點流出)，電流強度I，則金屬框受到的磁場力為(

)二、帶電粒子在磁場中的運動：1．洛倫茲力(1)大?、賤∥B時，F(xiàn)＝0。②v⊥B時，F(xiàn)＝qvB。(2)方向：F、v、B三者的關(guān)系滿足左手定則。(3)特點：由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功。4．注意：

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。A．經(jīng)過的弧長一定大于從d點離開的粒子經(jīng)過的弧長B．經(jīng)過的弧長一定小于從e點離開的粒子經(jīng)過的弧長C．運動時間一定大于從d點離開的粒子的運動時間D．運動時間一定大于從e點離開的粒子的運動時間2.(2014·唐山模擬)如圖所示，在OA和OC兩射線間存在著勻強磁場，∠AOC為30°，正負電子(質(zhì)量、電荷量大小相同，電性相反)以相同的速度均從M點以垂直于OA的方向垂直射入勻強磁場，下列說法可能正確的是(

)A．若正電子不從OC

邊射出，正負電子在磁場中運動時間之比可能為3∶1B．若正電子不從OC

邊射出，正負電子在磁場中運動時間之比可能為6∶1C．若負電子不從OC

邊射出，正負電子在磁場中運動時間之比可能為1∶1D．若負電子不從OC

邊射出，正負電子在磁場中運動時間之比可能為1∶6第三講帶電粒子在復(fù)合場中的運動

帶電粒子在復(fù)合場中的運動是力電綜合的重點和高考的熱點，常見的考查形式有：

組合場(電場、磁場、重力場依次出現(xiàn))、疊加場(空間同一區(qū)域同時存在兩種以上的場)、周期性變化的電磁場.

近幾年高考試題中，涉及本專題內(nèi)容的頻度極高，特別是計算題，題目難度大，涉及面廣．

試題多把電場和磁場的性質(zhì)、運動學(xué)規(guī)律、牛頓運動定律、圓周運動規(guī)律、功能關(guān)系揉合在一起．主要考查考生的空間想象能力、綜合分析能力以及運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力．

1．帶電粒子在復(fù)合場中的運動情況分析(1)當帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，做勻速直線運動(如速度選擇器)。(2)當帶電粒子所受的重力與電場力等值反向，洛倫茲力提供向心力時，帶電粒子在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動。2.注意：（1）電場力做功與路徑無關(guān)，

洛倫茲力永不做功。（2）帶電體的重力是否忽略。一般一些微觀粒子如電子、質(zhì)子、α粒子等的重力忽略不計，

而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力一般不能忽略。（3）．帶電粒子在復(fù)合場中的運動，往往會出現(xiàn)臨界狀態(tài)或隱含條件，應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語為突破口，挖掘隱含條件，并根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解。一、帶電粒子在組合場中的運動在組合場中的關(guān)鍵：(1)由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運動情況，

正確地畫出粒子的運動軌跡圖。(2)注意：帶電粒子通過不同場區(qū)的交界處時速度的大小和方向關(guān)系。2.帶電粒子的“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較現(xiàn)有質(zhì)量m＝3.2×10－26kg，帶電荷量q＝－1.6×10－19C的某種負離子，從圓形磁場區(qū)域A的左側(cè)邊緣以水平速度v＝106m/s沿正對圓心A的方向垂直磁場射入，求：(1)該離子通過磁場區(qū)域所用的時間。(2)離子離開磁場區(qū)域的出射點到粒子進入磁場時速度方向所在直線的距離是多大？(3)若在勻強電場區(qū)域內(nèi)豎直放置一個小擋板MN，欲使離子打到擋板MN上的位置是粒子進入磁場時速度方向所在直線與MN的交點，則擋板MN應(yīng)放在何處？勻強電場的方向如何？2.(2014·東北三省三校模擬)如圖所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入兩水平放置、電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強電場中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強磁場中，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計重力，不考慮邊緣效應(yīng))(

)A．d隨U1變化，d與U2無關(guān)B．d與U1無關(guān)，d隨U2變化C．d隨U1變化，d隨U2變化D．d與U1無關(guān)，d與U2無關(guān)1．弄清疊加場的組成特點．2．正確分析帶電粒子的受力及運動特點．3．畫出粒子的運動軌跡，靈活選擇不同的運動規(guī)律

(1)若只有兩個場且正交，合力為零，則表現(xiàn)為勻速直線運動或靜止．二.帶電粒子在疊加場中運動(2)若三場共存時，粒子做勻速直線運動，其中洛倫茲力F＝qvB的方向與速度v垂直．(3)若三場共存時，粒子做勻速圓周運動，則有mg＝qE(4)當帶電粒子做復(fù)雜的曲線運動或有約束的變速直線運動時，一般用動能定理或能量守恒定律求解．1.(2014·黑龍江齊齊哈爾二模)如圖所示，絕緣的中空軌道豎直固定，圓弧段COD光滑，對應(yīng)圓心角為120°，C、D兩端等高，O為最低點，圓弧的圓心為O′，半徑為R；直線段AC、HD粗糙且足夠長，與圓弧段分別在C、D端相切。整個裝置處于方向垂直于軌道所在平面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，在豎直虛線MC左側(cè)和虛線ND右側(cè)存在著電場強度大小相等、方向分別為水平向右和水平向左的勻強電場?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量恒為q、直徑略小于軌道內(nèi)徑、可視為質(zhì)點的帶正電小球，從軌道內(nèi)距C點足夠遠的P點由靜止釋放。2.如圖1所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標系xOy，在其第三象限空間有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B＝0.5T，還有沿x軸負方向的勻強電場，場強大小為E＝2N/C.在其第一象限空間有沿y軸負方向的、場強大小也為E的勻強電場，并在y>h＝0.4m的區(qū)域有磁感應(yīng)強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場．一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運動(PO與x軸負方向的夾角為θ＝45°)，并從原點O進入第一象限．已知重力加速度g＝10m/s2，問：(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比.

(2)油滴在P點得到的初速度大?。?3)油滴在第一象限運動的時間．1.引起多解的原因：(1)帶電粒子的電性不確定形成多解，可能出現(xiàn)兩個方向的運動軌跡。(2)磁場方向不確定形成多解，可能出現(xiàn)兩個方向的運動軌跡。(3)臨界狀態(tài)不唯一形成多解，需要根據(jù)臨界狀態(tài)的不同，分別求解。(4)圓周的周期性形成多解。三.帶電粒子在磁場中運動的周期性和多解性2.解決本類問題的一般思路：(1)首先要明確帶電粒子的電性和磁場的方向；(2)正確地找出帶電粒子運動的臨界狀態(tài)；(3)結(jié)合帶電粒子的運動軌跡利用圓周運動的周期性進行分析計算。1.(2014·山東)如圖甲所示，間距為d、垂直于紙面的兩平行板P、Q間存在勻強磁場。取垂直于紙面向里為磁場的正方向，磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。t＝0時刻，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子(不計重力)，以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁場且平行于板面的方向射入磁場區(qū)。當B0和TB取某些特定值時，可使t＝0時刻入射的粒子經(jīng)Δt時間恰能垂直打在P板上(不考慮粒子反彈)。上述m、q、d、v0為已知量。2.如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時間周期性變化的磁場和電場，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強度的正方向、沿y軸正方向電場強度為正)．在t＝0時刻由原點O發(fā)射初速度大小為v0，方向沿y軸正方向的帶負電粒子．已知v0、t0、B0，粒子的比荷為，不計粒子的重力．求：(1)t＝t0時，求粒子的位置坐標；(2)若t＝5t0時粒子回到原點，求0～5t0時間內(nèi)粒子距x軸的最大距離；(3)若粒子能夠回到原點，求滿足條