2024屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)與測(cè)試第二部分物理二級(jí)結(jié)論匯總五電場(chǎng)和磁場(chǎng)

五電場(chǎng)和磁場(chǎng)(一)電場(chǎng)與電勢(shì)1．庫(kù)侖定律F＝keq\f(Q1Q2,r2).2．電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式．(1)定義式：E＝eq\f(F,q)(適用于任何電場(chǎng))．(2)計(jì)算式：E＝eq\f(kQ,r2)(適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng))．(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)中：E＝eq\f(U,d)(適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的定量計(jì)算，也適合于非勻強(qiáng)電場(chǎng)的定性計(jì)算)．3．電勢(shì)差和電勢(shì)的關(guān)系：UAB＝φA－φB或UBA＝φB－φA.4．電場(chǎng)力做功的計(jì)算．(1)普適：WAB＝qUAB.(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)：W＝qEd.5．電容的定義式：C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(ΔQ,ΔU).(1)電容器接在電源上，電壓不變．(2)斷開(kāi)電源時(shí)，電容器電量不變；改變兩板距離，E＝eq\f(4kπQ,εS)，故場(chǎng)強(qiáng)不變．6．平行板電容器的決定式：C＝eq\f(εrS,4kπd).7．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．加速：qU＝eq\f(1,2)mv2，偏轉(zhuǎn)：y＝eq\f(qUl2,2mveq\o\al(2,0)d)，tanθ＝eq\f(qUl,mveq\o\al(2,0)d).(二)磁場(chǎng)安培力洛倫茲力1．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：B＝eq\f(F,IL).2．安培力大?。篎＝BIL(B、L相互垂直)．安培力的沖量I＝BLq(沖擊電流的沖量：BILΔt＝mv，BLq＝mv)．3．洛倫茲力的大?。篺＝qvB.4．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．(1)洛倫茲力充當(dāng)向心力，qvB＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)＝man，v＝eq\f(2πr,T).(2)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝eq\f(mv,qB)，周期T＝eq\f(2πm,qB).5.速度選擇器．如圖所示，當(dāng)帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)共存空間時(shí)，同時(shí)受到電場(chǎng)力和洛倫茲力作用，F(xiàn)電＝qE，F(xiàn)洛＝qv0B，若qE＝qv0B，有v0＝eq\f(E,B)，即能從S2孔飛出的粒子只有一種速度，而與粒子的質(zhì)量、電性、電量無(wú)關(guān)．6.電磁流量計(jì)如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)，導(dǎo)電流體中的自由電荷(正負(fù)離子)在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差．當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定．由qvB＝qE＝qeq\f(U,d)，可得v＝eq\f(U,Bd)，流量Q＝Sv＝eq\f(πd2,4)·eq\f(U,Bd)＝eq\f(πdU,4B).7.如圖是磁流體發(fā)電機(jī)，等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子分別在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到B、A板上，產(chǎn)生電勢(shì)差，設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距為L(zhǎng)，等離子氣體的電阻率為ρ，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過(guò)A、B板間時(shí)，板間電勢(shì)差最大，離子受力平衡qE場(chǎng)＝qvB，E場(chǎng)＝vB，電動(dòng)勢(shì)E＝E場(chǎng)L＝BLv，電源內(nèi)電阻r＝ρeq\f(L,S)，故R中的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(BLv,R＋ρ\f(L,S))＝eq\f(BLvS,RS＋ρL).8．霍爾效應(yīng)如圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板上下側(cè)面間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，U＝keq\f(IB,d)(k為霍爾系數(shù))．若自由電荷帶負(fù)電，A板電勢(shì)低；若自由電荷帶正電，A板電勢(shì)高．9．回旋加速器如圖所示，是兩個(gè)D形金屬盒之間留有一個(gè)很小的縫隙，有很強(qiáng)的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)D形金屬盒，D形金屬盒縫隙中存在交變的電場(chǎng)．帶電粒子在縫隙的電場(chǎng)中被加速，然后進(jìn)入磁場(chǎng)做半圓周運(yùn)動(dòng)．(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周，被加速兩次；交變電場(chǎng)的頻率與粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相同．T電場(chǎng)＝T回旋＝T＝eq\f(2πm,qB).(2)粒子在電場(chǎng)中每加速一次，都有qU＝ΔEk.(3)粒子在邊界射出時(shí)，都有相同的圓周半徑R，有R＝eq\f(mv,qB).(4)粒子飛出加速器時(shí)的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2R2q2,2m).在粒子質(zhì)量、電量確定的情況下，粒子所能達(dá)到的最大動(dòng)能只與加速器的半徑R和磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)，與加速電壓無(wú)關(guān)．10．帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的處理方法．11．帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法(一畫(huà)二找三確定)．(1)畫(huà)圓弧、定半徑．從磁場(chǎng)的邊界點(diǎn)或軌跡與磁場(chǎng)邊界的“相切點(diǎn)”等臨界點(diǎn)入手；充分應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)相互垂直的“速度線(xiàn)”與“半徑線(xiàn)”．①過(guò)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上任意兩點(diǎn)M、N(一般是邊界點(diǎn)，即“入射點(diǎn)”與“出射點(diǎn)”)，作與速度方向垂直的半徑，兩條半徑的交點(diǎn)是圓心O，如圖甲所示．②過(guò)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上某一點(diǎn)M(一般是“入射點(diǎn)”或“出射點(diǎn)”)，作與速度方向垂直的直線(xiàn)，再作M、N兩點(diǎn)連線(xiàn)(弦)的中垂線(xiàn)，其交點(diǎn)是圓弧軌道的圓心O，如圖乙所示．(2)確定幾何關(guān)系：在確定圓弧、半徑的幾何圖形中，作合適輔助線(xiàn)，依據(jù)圓、三角形的特點(diǎn)，應(yīng)用勾股定理、三角函數(shù)、三角形相似等，寫(xiě)出運(yùn)動(dòng)軌跡半徑r、圓心角(偏向角)θ，與磁場(chǎng)的寬度、角度，相關(guān)弦長(zhǎng)等的幾何表達(dá)式．(3)確定物理關(guān)系：