2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題六 電場與磁場 第1課時 電場與磁場的理解講義.doc
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2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題六 電場與磁場 第1課時 電場與磁場的理解講義 專題定位 本專題主要是綜合應(yīng)用動力學(xué)方法和功能關(guān)系解決帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動問題．這部分的題目覆蓋的內(nèi)容多，物理過程多，且情景復(fù)雜，綜合性強(qiáng)，常作為試卷的壓軸題．高考對本專題考查的重點(diǎn)有以下幾個方面：①對電場力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的理解；②帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題；③帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動問題；④帶電粒子在電場和磁場的組合場中的運(yùn)動問題；⑤帶電粒子在電場和磁場的疊加場中的運(yùn)動問題；⑥帶電粒子在電場和磁場中運(yùn)動的臨界問題． 應(yīng)考策略 針對本專題的特點(diǎn)，應(yīng)“抓住兩條主線、明確兩類運(yùn)動、運(yùn)用兩種方法”解決有關(guān)問題．兩條主線是指電場力的性質(zhì)(物理量——電場強(qiáng)度)和能的性質(zhì)(物理量——電勢和電勢能)；兩類運(yùn)動是指類平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動；兩種方法是指動力學(xué)方法和功能關(guān)系． 第1課時 電場與磁場的理解 1． 對電場強(qiáng)度的三個公式的理解 (1)E＝是電場強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場．電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)是確定值，其大小和方向與試探電荷q無關(guān)．試探電荷q充當(dāng)“測量工具”的作用． (2)E＝k是真空中點(diǎn)電荷所形成的電場的決定式．E由場源電荷Q和場源電荷到某點(diǎn)的距離r決定． (3)E＝是場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系式，只適用于勻強(qiáng)電場，注意：式中d為兩點(diǎn)間沿電場方向的距離． 2． 電場能的性質(zhì) (1)電勢與電勢能：φ＝. (2)電勢差與電場力做功：UAB＝＝φA－φB. (3)電場力做功與電勢能的變化：W＝－ΔEp. 3． 等勢面與電場線的關(guān)系 (1)電場線總是與等勢面垂直，且從高電勢的等勢面指向低電勢的等勢面． (2)電場線越密的地方，等差等勢面也越密． (3)沿等勢面移動電荷，電場力不做功，沿電場線移動電荷，電場力一定做功． 4． 帶電粒子在磁場中的受力情況 (1)磁場只對運(yùn)動電荷有力的作用，對靜止電荷無力的作用．磁場對運(yùn)動電荷的作用力叫洛倫茲力． (2)洛倫茲力的大小和方向：其大小為F＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角．F的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應(yīng)為正電荷運(yùn)動的方向或負(fù)電荷運(yùn)動方向的反方向． 5． 洛倫茲力做功的特點(diǎn) 由于洛倫茲力始終和速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，但洛倫茲力的分力可以做功． 1． 本部分內(nèi)容的主要研究方法有：(1)理想化模型．如點(diǎn)電荷、電場線、等勢面；(2)比值定義法．電場強(qiáng)度、電勢的定義方法是定義物理量的一種重要方法；(3)類比的方法．電場和重力場的比較；電場力做功與重力做功的比較；帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動和平拋運(yùn)動的類比． 2． 靜電力做功的求解方法：(1)由功的定義式W＝Fscos α來求；(2)利用結(jié)論“電場力做功等于電荷電勢能增量的負(fù)值”來求，即W＝－ΔE；(3)利用WAB＝qUAB來求． 3． 研究帶電粒子在電場中的曲線運(yùn)動時，采用運(yùn)動合成與分解的思想方法；帶電粒子在組合場中的運(yùn)動實(shí)際是類平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動的組合，類平拋運(yùn)動的末速度就是勻速圓周運(yùn)動的線速度． 題型1 對電場性質(zhì)的理解 例1 (xx江蘇6)將一電荷量為＋Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖1所示，金屬球表面的電勢處處相等．a(chǎn)、b為電場中的兩點(diǎn)，則 ( ) 圖1 A．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高 C．檢驗(yàn)電荷－q在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的大 D．將檢驗(yàn)電荷－q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過程中，電場力做負(fù)功 解析 根據(jù)題圖中電場線的疏密可知a點(diǎn)場強(qiáng)比b點(diǎn)的大，A項正確；由電場線的方向可知a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)的高，則B項正確；由電場力做功和電勢能變化關(guān)系可判斷C項錯誤，D項正確． 答案 ABD 以題說法 1.在點(diǎn)電荷形成的電場中，通常利用電場線和等勢面的兩個關(guān)系分析電場的性質(zhì)：一是二者一定處處垂直；二是電場線密的地方，等勢面也密，且電場線由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面． 2．在分析電場性質(zhì)時，要特別注意應(yīng)用點(diǎn)電荷形成電場的對稱性來分析電場的性質(zhì)． 如圖2所示，真空中M、N處放置兩等量異種電荷，a、b、c為電場中的三點(diǎn)，實(shí)線PQ為M、N連線的中垂線，a、b兩點(diǎn)關(guān)于MN對稱，a、c兩點(diǎn)關(guān)于PQ對稱．已知一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)時，試探電荷的電勢能增加，則以下判斷正確的是 ( ) 圖2 A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢高于c點(diǎn)的電勢 B．a(chǎn)點(diǎn)的場強(qiáng)與c點(diǎn)的場強(qiáng)完全相同 C．M點(diǎn)處放置的是正電荷 D．若將帶正電的試探電荷沿直線由a點(diǎn)移動到b點(diǎn)，則電場力先做正功，后做負(fù)功 答案 D 解析 帶正電的試探電荷由a點(diǎn)移動到c點(diǎn)，電勢能增大，電場 力做負(fù)功，是逆著電場線運(yùn)動，因此M處電荷應(yīng)為負(fù)電荷，選項 C錯誤；等量異種點(diǎn)電荷周圍電場線的分布如圖所示，由于沿著 電場線方向電勢降低，可知a點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)電勢，選項A錯誤；a點(diǎn)和c點(diǎn)場強(qiáng)大小 相等、方向不同，選項B錯誤；將帶正電的試探電荷沿直線由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力 先做正功后做負(fù)功，選項D正確． 如圖3所示，電場中的一簇電場線關(guān)于y軸對稱分布，O點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個圓周上的四個點(diǎn)，其中M、N在y軸上，Q點(diǎn)在x軸上，則 ( ) 圖3 A．M點(diǎn)電勢比P點(diǎn)電勢高 B．OM間的電勢差等于NO間的電勢差 C．一正電荷在O點(diǎn)的電勢能小于在Q點(diǎn)的電勢能 D．將一負(fù)電荷從M點(diǎn)移到P點(diǎn)，電場力做正功 答案 D 解析 如題圖所示的電場為帶正電的點(diǎn)電荷形成的電場，所有電場線反向延長的交點(diǎn)即為該點(diǎn)電荷所在的位置，P點(diǎn)離該點(diǎn)電荷的距離比M點(diǎn)更近，所以P點(diǎn)的電勢比M點(diǎn)電勢高，選項A錯誤；NO之間的電場線比OM之間的電場線密，所以NO之間的場強(qiáng)大，電勢差也大，選項B錯誤；O點(diǎn)到該點(diǎn)電荷的距離比Q點(diǎn)近，O點(diǎn)電勢高，正電荷在電勢高的位置電勢能大，故正電荷在O點(diǎn)的電勢能比在Q點(diǎn)大，選項C錯誤；P點(diǎn)的電勢比M點(diǎn)電勢高，將負(fù)電荷由電勢低的位置移動到電勢高的位置電場力做正功，選項D正確． 題型2 電場矢量合成問題 例2 (xx新課標(biāo)Ⅱ18)如圖4，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點(diǎn)上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電．整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場中．已知靜電力常量為k.若三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小為 ( ) 圖4 A. B. C. D. 審題突破 a、b對c的靜電力的合力方向如何？勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的方向能確定嗎？ 解析 因?yàn)閍、b小球?qū)的靜電力的合力方向垂直于a、b連線向 上，又因c帶負(fù)電，所以勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向?yàn)榇怪庇赼、b連線向 上． 分析a球受力：b對a的排斥力F1、c對a的吸引力F2和勻強(qiáng)電場對a的電場力F3＝qE.根據(jù)受力平衡可知，a受力情況如圖所示 利用正交分解法： F2cos 60＝F1＝k F2sin 60＝F3＝qE. 解得E＝. 答案 B 以題說法 1.熟練掌握常見電場的電場線和等勢面的畫法． 2．對于復(fù)雜的電場場強(qiáng)、電場力合成時要用平行四邊形定則． 3．電勢的高低可以根據(jù)“沿電場線方向電勢降低”或者由離正、負(fù)場源電荷的關(guān)系來確定． 如圖5所示，真空中同一水平線上固定兩等量異種點(diǎn)電荷A、B，其中A帶負(fù)電、B帶正電．C、D、O是分布在AB連線的垂線上的三個點(diǎn)，且AO>BO.下列判斷正確的是 ( ) 圖5 A．C、D兩點(diǎn)的電勢相等 B．C、D兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向均水平向左 C．同一帶負(fù)電的試探電荷在C點(diǎn)的電勢能大于在D點(diǎn)的電勢能 D．同一試探電荷在C點(diǎn)受到的電場力比在D點(diǎn)受到的電場力小 答案 CD 解析 由等量異種點(diǎn)電荷的電場線和等勢面分布可知，φO>φD>φC，選項A錯誤；在AB連線中垂線上的各點(diǎn)電場強(qiáng)度方向水平向左，EC和ED的方向斜向左上，選項B錯誤；負(fù)電荷在電勢低處電勢能大，所以EpC>EpD，選項C正確；EC下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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