高中物理_電磁學(xué)中的“場”

1、專題(七)電磁學(xué)中的“場”一、大綱解讀電場和磁場是電磁學(xué)的兩大基石，與電路共同構(gòu)建出完整的電磁學(xué)知識框架作為基礎(chǔ)，電場和磁場的性質(zhì)是大綱要求掌握的重點(diǎn)之一，是建立力、電綜合試題的切入點(diǎn)由此建立的力、電綜合問題是歷屆高考考查的熱點(diǎn)，縱觀近三年高考試題，這部分內(nèi)容每年至少1題，如僅帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動，在2008年全國高考中分值約占總分的19%這類問題從“場對電荷（物質(zhì)）的作用”的特殊視角，產(chǎn)生與電、磁場的性質(zhì)相結(jié)合的綜合考點(diǎn)，涉及運(yùn)動與力的關(guān)系、功和能量的關(guān)系、動量和沖量的關(guān)系、能量守恒定律和動量守恒定律等重要力學(xué)規(guī)律，是每年高考必考內(nèi)容知識覆蓋面廣，考題題材新穎豐富，注重與科技背景的結(jié)

2、合，綜合性強(qiáng)，對學(xué)生的空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力有較高的要求，是考查考生多項(xiàng)能力的極好載體除基礎(chǔ)題外，試題多是計(jì)算題甚至是壓軸題，有較高的難度和區(qū)分度二、重點(diǎn)剖析 “場”的本質(zhì)源自電荷，電荷的周圍存在電場，運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場，因此知識鏈條的頂端是電荷；同時電場或磁場又反過來對電荷或運(yùn)動電荷施加力的作用，體現(xiàn)了知識體系的完整，因果輪回知識結(jié)構(gòu)如圖71分“場”的產(chǎn)生、場對物質(zhì)（電荷或?qū)w）的作用和能量關(guān)系三個版塊1靜止電荷、運(yùn)動電荷和變化的磁場，在周圍空間都產(chǎn)生電場；運(yùn)動電荷、電流和變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場2電場對靜止電荷和運(yùn)動電荷都有電場力的作用；磁場只對運(yùn)動電

3、荷和電流有磁場力作用，對靜止電荷沒有作用力這與“場”的產(chǎn)生嚴(yán)格對應(yīng)由于場力的作用，電荷或?qū)w會有不同形式的運(yùn)動，因此分析場力是判斷電荷或?qū)w運(yùn)動性質(zhì)的關(guān)鍵3場力可能對電荷或?qū)w做功，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化當(dāng)點(diǎn)電荷繞另一點(diǎn)電荷做勻速圓周運(yùn)動時，電場力不做功；洛倫茲力不做功要對帶電粒子加速就要對其做功，因此電場即可以加速帶電粒子，也可以使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，而穩(wěn)定磁場則只能使粒子偏轉(zhuǎn)卻不能加速變化的磁場產(chǎn)生電場，所以變化的磁場則可以改變帶電粒子速度的大小圖71三、考點(diǎn)透視考點(diǎn)1、“場”的性質(zhì)從力和能兩個角度去描述場的性質(zhì)電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B分別描述電場和磁場對放入其中的物質(zhì)（電荷、通電導(dǎo)體）力的作用；電勢就是

4、從電場能的角度引入的物理量，雖然中學(xué)物理沒有直接對磁場的能給出量度，但安培力做功則反映了放入磁場中的通電導(dǎo)體與磁場共同具有能量例題1：（2008年海南）勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn)，如圖所示在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中， a30°、c90°,電場方向與三角形所在平面平行已知a、b和c點(diǎn)的電勢分別為V、V和2 V該三角形的外接圓上最低、最高電勢分別為（ ） AV、V B0 V、4 V CV、abcONMPD0 V、V 解析：如圖所示，取ab的中點(diǎn)O，即為三角形的外接圓的圓心，且該點(diǎn)電勢為2V，故Oc為等勢面，MN為電場線，方向?yàn)镸N方向，UOP= UOa=V，因UON : UOP=

5、2 :，故UON =2V,N點(diǎn)電勢為零，為最小電勢點(diǎn)，同理M點(diǎn)電勢為4V，為最大電勢點(diǎn)。答案：B點(diǎn)撥：勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，在公式U=Ed中，計(jì)算時d雖然是一定要用沿場強(qiáng)方向的距離，但在同一個勻強(qiáng)電場E中，電勢差U與距離d的關(guān)系卻可以演變?yōu)椤叭我庖蛔迤叫芯€上等距離的兩點(diǎn)的電勢差相等”，體現(xiàn)知識運(yùn)用的“活”字，平時練習(xí)時要注意運(yùn)動電荷磁場電場產(chǎn)生作用于產(chǎn)生作用于圖6-1電荷電流圖73考點(diǎn)2、“場”對物質(zhì)的作用電場對放入其中的電荷有力的作用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場中運(yùn)動的試題；電場對放入其中的導(dǎo)體的作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)

6、象磁場只對運(yùn)動電荷和電流可能有磁場力作用，當(dāng)帶電粒子的速度和導(dǎo)體與磁感線平行時不受磁場力洛倫茲力一般與帶電粒子的平衡和勻速圓周運(yùn)動問題相關(guān)例題2：如圖74所示，一重力不計(jì)的帶電粒子，在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場B1中做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動那么當(dāng)勻強(qiáng)磁場突然減弱B2之后，該帶電粒子的動能將（ ）圖74A不變B變大C變小D不確定解析：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B突然減弱時，變化的磁場產(chǎn)生電場，由楞次定律可判斷此電場方向?yàn)轫槙r針方向；由帶電粒子的運(yùn)動方向可判斷粒子帶正電，因此電場方向與正電荷運(yùn)動方向相反，對粒子做負(fù)功，粒子動能減小，C正確答案：C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

7、”的磁場不僅使帶電粒子所受洛倫茲力單純減小，由變化的磁場產(chǎn)生的電場會對帶電粒子做功而改變其動能，使用楞次定律判斷電場的方向是難點(diǎn)同學(xué)們一般都只將問題放在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動中去分析判斷，認(rèn)為洛倫茲力不做功，帶電粒子的動能不變而錯選A圖75例題3：（02廣東理綜）如圖75所示，在原來不帶電的金屬細(xì)桿ab附近P處，放置一個正點(diǎn)電荷，達(dá)到靜電平衡后，則（ ）Aa端的電勢比b端的高Bb端的電勢比d點(diǎn)的低Ca端的電勢不一定比d點(diǎn)的低D桿內(nèi)c處的場強(qiáng)的方向由a指向b解析：靜電平衡時，整個導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面，a、b電勢相等，導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)處處為零，AD錯；d點(diǎn)場強(qiáng)方向即正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場

8、強(qiáng)方向，即由d指向b，沿電場線方向電勢降低，故b端的電勢比d點(diǎn)的低，B對C錯；答案：B點(diǎn)撥：這部分只要求掌握靜電平衡時導(dǎo)體的特性即可一是不要以帶電正、負(fù)來判斷電勢高低，二是要區(qū)分靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部的三種場強(qiáng)：場源電荷的場強(qiáng)、感應(yīng)電荷的場強(qiáng)和實(shí)際場強(qiáng)四、熱點(diǎn)分析： 電場、磁場問題一直是歷屆高考關(guān)注和考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，其中場對物質(zhì)的作用更是力、電綜合的命題的核心內(nèi)容，從近兩年全國高考試卷中有涉及兩“場”試題有考查關(guān)于場的性質(zhì)，有考查了場對物質(zhì)的作用，特別是帶電粒子在“場”中的運(yùn)動，有考查綜合問題，由此可見，場對物質(zhì)的作用是100%命題熱點(diǎn)解析試題可以完全按力學(xué)方法，從產(chǎn)生加速度和做功兩個主要方面來

9、展開思路，只是在粒子所受的各種機(jī)械力之外加上電場力罷了熱點(diǎn)1、力和運(yùn)動的關(guān)系：根據(jù)帶電粒子所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解熱點(diǎn)2、功能關(guān)系：根據(jù)場力及其它外力對帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關(guān)系，從而可確定帶電粒子的運(yùn)動情況，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)處理帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動，還應(yīng)畫好示意圖，在畫圖的基礎(chǔ)上特別注意運(yùn)用幾何知識尋找關(guān)系特別要注意訓(xùn)練“三維”圖的識別例題：在如圖所示的空間中，存在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，同時存在沿x軸負(fù)方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。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。

10、據(jù)此可以判斷出A質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運(yùn)動中電勢能減小，沿著z軸方向電勢升高B質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運(yùn)動中電勢能增大，沿著z軸方向電勢降低C質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運(yùn)動中電勢能不變，沿著z軸方向電勢升高D質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運(yùn)動中電勢能不變，沿著z軸方向電勢降低本題簡介：本題為2008年高考北京理綜第19題，考點(diǎn)多，考生容易在電場力、洛倫茲力方向上的判斷上出現(xiàn)錯誤，及電勢高低的判斷上出現(xiàn)錯誤，要求考生知識面全，能靈活運(yùn)動所學(xué)知識去解答遇到的實(shí)際問題解析：質(zhì)子所受電場力與洛倫茲力平衡，大小等于evB,運(yùn)動中電勢能不變;電場線沿z軸負(fù)方向，沿z軸正方向電勢升高。答案：C

11、反思：本題能夠很好地考查考生對電學(xué)多個知識點(diǎn)(電場力、洛倫茲力、平衡條件、左手定則、電勢高低的判斷等)的掌握情況，是一道難得的好題。圖76例題4：如圖76所示，一根長L1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場強(qiáng)為E1.0×105 N/C、與水平方向成30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場中桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q+4.5×10-6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q+1.0×10-6 C，質(zhì)量m1.0×10-2 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（靜電力常量k9.0×109 N·m2C2，取

12、gl0 m/s2)小球B開始運(yùn)動時的加速度為多大？小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大？小球B從N端運(yùn)動到距M端的高度h20.6l m時，速度為v1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？本題簡介：本題為2007年高考四川理綜第24題試題以勻強(qiáng)電場為背景，疊加了點(diǎn)電荷的電場和重力場，場力兩恒一變，考查變力作用下的牛頓第二定律的運(yùn)用、物體運(yùn)動狀態(tài)分析、疊加電場中電荷電勢能的變化等，綜合運(yùn)動和力、能量關(guān)系，全方位考查兩大熱點(diǎn)，試題容量大，覆蓋面廣，綜合性強(qiáng)，難度適中解析：開始運(yùn)動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運(yùn)動，由牛頓第二定律得：解得：代人數(shù)據(jù)解得：a3.2

13、m/s2小球B速度最大時合力為零，即解得： 代人數(shù)據(jù)解得：h10.9 m小球B從開始運(yùn)動到速度為v的過程中，設(shè)重力做功為W1，電場力做功為W2，庫侖力做功為W3，根據(jù)動能定理有：解得：設(shè)小球B的電勢能改變了Ep，則： 解得：答案：a3.2 m/s2；h10.9 m；反思：由于點(diǎn)電荷A在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)并不相等，使小球B的運(yùn)動加速度也不恒定，因此不能從運(yùn)動規(guī)律求高度h1，必須對小球B在運(yùn)動中受力情況的變化作出分析和判斷，得到“小球B速度最大時合力為零”的結(jié)論，然后通過求合力來計(jì)算高度h1；第問是本題的難點(diǎn)，拋開考生熟悉的點(diǎn)電荷在單一電場中電勢能變化與電場力做功的關(guān)系模式，考生必須從能量轉(zhuǎn)化與做

14、功的關(guān)系的角度出發(fā)，確定小球B電勢能的改變與兩個力做功有關(guān)：勻強(qiáng)電場的電場力和小球A對小球B的庫侖力，且電場力做的功等于電荷電勢能的減少量，才能確定v0圖77OExycba五、能力突破： 例題5：如圖77所示，在第一象限的abcO范圍內(nèi)存在沿x正向的勻強(qiáng)電場，質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子，從原點(diǎn)O點(diǎn)以與x軸成角的初速度v0射入電場中，飛出電場時速度恰好沿y軸的正方向不計(jì)粒子的重力，則（ ）A粒子穿過電場的過程中，電場力對粒子的沖量的大小是mv0cos，方向沿y軸負(fù)方向B粒子射出電場時速度大小為v0sinC粒子穿過電場的過程中，電場力做功D粒子穿過電場的過程中，電勢能減小解析：帶電粒子只受電場力

15、，由軌跡可判斷電場力方向沿x軸負(fù)方向，粒子帶負(fù)電；在y方向粒子不受力，因此做勻速直線運(yùn)動，且速度為粒子出電場時速度恰好沿y軸的正方向，因此x方向速度恰好減小到零，由動量定理得，即電場力沖量的大小為，方向沿x軸負(fù)方向，A錯B對；粒子穿過電場的過程中，只有電場力做功，由動能定理得，C錯；且電場力做的功等于電勢能的減小量，電場力做負(fù)功，因此電勢能增大，D錯答案：B反思：帶電粒子飛出電場時速度恰好沿y軸的正方向，反過來看，從粒子飛出點(diǎn)到原點(diǎn)O，該曲線就是一條類平拋運(yùn)動的拋物線，即粒子的運(yùn)動為類平拋運(yùn)動，因此y方向速度不變，x方向做勻減速運(yùn)動，飛出時速度恰好減小到零例題6：abc圖78如圖78所示，帶正

16、電的小球穿在絕緣粗糙傾角為的直桿上，整個空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直于桿斜向上的勻強(qiáng)磁場，小球沿桿向下滑動，在a點(diǎn)時動能為100J，到C點(diǎn)時動能為零，則b點(diǎn)恰為a、c的中點(diǎn)，則在此運(yùn)動過程中（ ）A小球經(jīng)b點(diǎn)時動能為50JB小球電勢能增加量可能大于其重力勢能減少量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)動解析：電場力方向豎直向上，因此電場力與重力的合力P恒定且一定在豎直方向上；小球到C點(diǎn)時動能為零，說明小球有減速運(yùn)動若小球先做加速運(yùn)動，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，因此滑動摩擦力增大，加速度減小，當(dāng)加速度

17、減小到零時速度最大，然后做勻速運(yùn)動，不合題意，故小球一開始就做減速運(yùn)動，由于速度減小而洛倫茲力減小，則滑動摩擦力隨之減小，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；若合力P若向下，mg>qE，則運(yùn)動過程中電勢能的增加量小于重力勢能的減小量，若P0，則二者相等，若P向上，則B正確；P向上，當(dāng)小球速度為零時若有，則小球可沿桿向上運(yùn)動，D對答案： BD反思：根據(jù)洛倫茲力隨速度變化的特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動和力的關(guān)系判斷小球的運(yùn)動狀態(tài)和受力變化是解題要點(diǎn)難點(diǎn)在于洛倫茲力對桿的彈力的影響由于磁場方向垂直于桿斜向上，由左手定則可判斷小球向下運(yùn)動時洛倫茲力垂直于桿指向紙內(nèi)，桿的彈力N2垂

18、直于桿向外，由于合力P產(chǎn)生的彈力N1垂直于桿向下或向上，N1與N2的合力N隨洛倫茲力而變v0MNB圖79例題7：如圖79所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢差為U, 帶電粒子以某一初速度v0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(qiáng)磁場，則：粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為（ ）A、d隨v0增大而增大，d與U無關(guān) B、d隨v0增大而增大，d隨U增大而增大C、d隨U增大而增大，d與v0無關(guān) D、d隨v0增大而增大，d隨U增大而減小解析：帶電粒子射出電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為，如圖710所示，有：v0MNB圖710vrdO(b)(

19、a)vv0，又，而，A正確答案：A反思：由于粒子的偏轉(zhuǎn)角與U有關(guān)，不少考生由此計(jì)算粒子射出電場時的速度v與d、U的關(guān)系，無端多出幾個未知量使判斷受阻第一直覺是d與粒子在電場的偏轉(zhuǎn)角有關(guān)沒錯，但偏轉(zhuǎn)角和粒子在磁場中的軌道半徑又都與粒子射出電場時的速度相關(guān)，因此直接圍繞偏轉(zhuǎn)角列方程求解即可例題（2008年上海）如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運(yùn)動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形（不計(jì)電子所受重力）。（1）在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子離開ABCD區(qū)域的位置。（2）在電場I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋

20、放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點(diǎn)的位置。（3）若將左側(cè)電場II整體水平向右移動L/n（n1），仍使電子從ABCD區(qū)域左下角D處離開（D不隨電場移動），求在電場I區(qū)域內(nèi)由靜止釋放電子的所有位置。 解析：（1）設(shè)電子的質(zhì)量為m，電量為e，電子在電場I中做勻加速直線運(yùn)動，出區(qū)域I時的為v0，此后電場II做類平拋運(yùn)動，假設(shè)電子從CD邊射出，出射點(diǎn)縱坐標(biāo)為y，有解得y，所以原假設(shè)成立，即電子離開ABCD區(qū)域的位置坐標(biāo)為（2L，）（2）設(shè)釋放點(diǎn)在電場區(qū)域I中，其坐標(biāo)為（x，y），在電場I中電子被加速到v1，然后進(jìn)入電場II做類平拋運(yùn)動，并從D點(diǎn)離開，有解得xy，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿

21、足方程的點(diǎn)即為所求位置。（3）設(shè)電子從（x，y）點(diǎn)釋放，在電場I中加速到v2，進(jìn)入電場II后做類平拋運(yùn)動，在高度為y處離開電場II時的情景與（2）中類似，然后電子做勻速直線運(yùn)動，經(jīng)過D點(diǎn)，則有，解得，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿足方程的點(diǎn)即為所求位置。反思：帶電粒子在電場中運(yùn)動的分析方法，與力學(xué)中的這類問題的處理方法相同，只是在受力分析時多了一個電場力，若為勻強(qiáng)電場，既可用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式求解，又可用動能定理求解，若為非勻強(qiáng)電場，因帶電粒子受到的電場力是變力，加速度是變量，只能用能量觀點(diǎn)解答。例題9：地磁場可以有效抵御宇宙射線的侵入，保護(hù)地球赤道剖面外地磁場可簡化為包圍地球厚度為d的勻強(qiáng)磁場，

22、方向垂直該剖面，如圖712所示只要速度方向在該剖面內(nèi)的射線粒子不能到達(dá)地面，則其它粒子不可能到達(dá)地面宇宙射線中對地球危害最大的帶電粒子主要是粒子，設(shè)粒子的質(zhì)量為m，電荷量為e，最大速度為v，地球半徑為R，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，不計(jì)大氣對粒子運(yùn)動的影響要使在赤道平面內(nèi)從任意方向射來的粒子均不能到達(dá)地面，則磁場厚度d應(yīng)滿足什么條件？BdR圖712解析：設(shè)粒子從A點(diǎn)以任意方向向往地磁場后做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，要粒子不到達(dá)地面，則圓軌道最多與地面相切，如圖713所示作速度方向的垂線AO，O為軌道圓心，連接OO得OOA，由三角知識得 ABdR圖713BOOrrvv則，即當(dāng)、粒子速度方向與地磁場邊

23、界相切射入時軌道半徑最小，磁場厚度最小而粒子最大軌道半徑 所以有為軌道與地面相切的磁場最小厚度，要粒子不到達(dá)地面，則磁場厚度應(yīng)滿足答案：反思：不能直接將代入不等式求解，那樣將得到的結(jié)論式只用來判斷“粒子速度方向與地磁場邊界相切射入時軌道半徑最小”，但粒子最大軌道半徑軌道為定值，地磁場厚度d必須大于2r才能滿足要求圖714OCADEB例題10：如圖714所示，固定的光滑絕緣圓形軌道處于水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，已知圓形軌道半徑R2.00m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.00T，方向垂直于紙面向內(nèi)，電場強(qiáng)度E=1.00×102V/m，方向水平向右一個質(zhì)量m=4.00×10-2kg的小

24、球（可視為質(zhì)點(diǎn)）在軌道上的C點(diǎn)恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，OC與豎直直徑的夾角37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，計(jì)算結(jié)果要求保留三位有效數(shù)字）求小球帶何種電荷，電荷量q是多少？現(xiàn)將電場突然反向，但強(qiáng)弱不變，因電場的變化而產(chǎn)生的磁場可忽略不計(jì)，小球始終在圓弧軌道上運(yùn)動，試求在小球運(yùn)動過程中與初始位置的電勢差最大值Um是多少？對軌道的最大壓力是多大？解析：由平衡條件有：mgO圖715OCADEBqEFFC帶負(fù)電荷電場反向后，電場力和重力的合力F大小仍為不變，方向與豎直方向夾角為37°指向右下方，小球的平衡位置O，O O與OC的夾角為274°，故小球從C點(diǎn)

25、開始向O做加速運(yùn)動，到達(dá)O時速度最大，根據(jù)對稱性，小球會繼續(xù)運(yùn)動到與OO成274°的C點(diǎn)，即在CC之間振動由圖715可知，C點(diǎn)與同O等高的D點(diǎn)間電勢差最大，由UEd得小球經(jīng)過平衡位置O點(diǎn)時速度最大，當(dāng)小球從C運(yùn)動到O點(diǎn)時，由左手定則可判斷洛倫茲力沿OO方向向下，此時小球?qū)壍赖膲毫ψ畲髲腃到O由動能定理得在O點(diǎn)，由牛頓第二定律得即 由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫Υ鸢福贺?fù)電荷，q=3.00×10-3C；Um=320V,FN=1.24N反思:帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題，解答采用了等效場、對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)動狀態(tài)分析

26、是前提六、規(guī)律整合： 1兩大思路：運(yùn)動和力的關(guān)系、能量關(guān)系中學(xué)物理的重要思路，力、電綜合的鏈條實(shí)際上，幾乎所有力學(xué)規(guī)律和運(yùn)動狀態(tài)都可能在兩場問題中得到體現(xiàn)；能量關(guān)系中注意電場力做功的特點(diǎn)，而洛倫茲力不做功2兩大法則：等效法則和對稱法則常用解題手段在勻強(qiáng)電場中以及在三場疊加時，若電場力或電場力與重力的合力恒定，既可采用等效重力場來處理；運(yùn)動的對稱性規(guī)律為解題提供快捷途徑，包括類豎直上拋運(yùn)動、類平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、振動等都具體對稱性；3一個偏角：帶電粒子垂直于電場方向進(jìn)入電場而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，注意偏轉(zhuǎn)角；4三個確定：OBAO圖716FF當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時，相關(guān)問題的解答關(guān)鍵在三

27、個確定，如圖716所示：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AB的中垂線OO與任一個洛侖茲力F作用線的交點(diǎn)上；半徑R：物理方法；幾何方法一般由三角計(jì)算來確定.圓心角與時間t：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，且有七、高考預(yù)測 從近兩年高考試題看，本專題包括的考查點(diǎn)：一是庫侖定律，電場強(qiáng)度、電勢；二是電容和帶電粒子在電場中的運(yùn)動；三是安培力和洛倫茲力。電磁場知識是歷年高考試題中考點(diǎn)分布重點(diǎn)區(qū)域，尤其是在力電綜合試題中常巧妙地把電場、磁場的概念與牛頓定律、動能定理等力學(xué)、電學(xué)有關(guān)知識有機(jī)地聯(lián)系在一起，還能側(cè)重于應(yīng)用數(shù)學(xué)工具

28、解決物理問題方面的考查。對07年、08年全國理綜、兩“場”試題（不包括電磁感應(yīng)）統(tǒng)計(jì)來看平均約占總分23%，其他卷也都在23到36分之間預(yù)計(jì)2009年高考本專題占分比例仍在26%左右，選擇題和計(jì)算題各一道的組合形式不會有多大變化，實(shí)驗(yàn)題有可能出現(xiàn)在“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”，選擇題單獨(dú)命題考基礎(chǔ)，難度系數(shù)約0.60，如2007全國理綜第20題，考查勻強(qiáng)電場中電勢分布規(guī)律及電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系的靈活運(yùn)用，理綜第19題則考查點(diǎn)電荷的電場疊加勻強(qiáng)磁場中帶電粒子的運(yùn)動周期；計(jì)算題一般考查綜合運(yùn)用能力，知識覆蓋面廣，綜合性強(qiáng)，多為綜合場中帶電粒子的運(yùn)動問題，難度系數(shù)一般較大，在0.50左右 八、

29、專題專練 一、選擇題（共10小題，在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確。全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯的或不答的得0分）1. 一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則此空間（）.一定不存在磁場.可能只存在電場.可能存在方向重合的電場和磁場.可能存在正交的磁場和電場2. 據(jù)報道，我國第21次南極科考隊(duì)于2005年在南極考查時觀察到了美麗的極光，極光是由來自太陽的高能量帶電粒子流高速沖進(jìn)高空稀薄大氣層時，被地球磁場俘獲的，從而改變原有運(yùn)動方向，向兩極做螺旋運(yùn)動，如圖1所示，這些高能粒子在運(yùn)動過程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或摩擦從而激發(fā)大氣分子或原子，使其

30、發(fā)出有一定特征的各種顏色的光，由于地磁場的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能達(dá)到地面而向人煙稀少的兩極偏移，為地球生命的誕生和維持提供了天然的屏障，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實(shí)，向兩極做螺旋運(yùn)動的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減少的，這主要與下列哪些因素有關(guān)（）.洛倫茲力對粒子做負(fù)功，使其動能減小.空氣阻力做負(fù)功，使其動能減小.向南北兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng).太陽對粒子的引力做負(fù)功3.一個質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中運(yùn)動時，動能保持不變，已知磁場方向水平向右，則質(zhì)子的運(yùn)動方向和電場方向可能是（質(zhì)子的重力不計(jì)）（）.質(zhì)子向右運(yùn)動，電場方向豎直向上.質(zhì)子向右運(yùn)動，電場方向豎直向下.質(zhì)子向上運(yùn)動，電場方向垂直紙面向里.質(zhì)子向上

31、運(yùn)動，電場方向垂直面向外 4. 如圖2所示，一帶電粒子以水平初速度（）先后進(jìn)入方向垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，已知電場方向豎直向?qū)挾认嗤揖o鄰在一起，在帶電粒子穿過電場和磁場的過程中（其所受重力忽略不計(jì)），電場和磁場對粒子所做的總功為；若把電場和磁場正交重疊，如圖3所示，粒子仍以初速度穿過重疊場區(qū)，在帶電粒子穿過電場和磁場的過程中，電場和磁場對粒子所做的總功為，比較和，有（）.一定是 .一定是.一定是 .可能是，也可能是5. 如圖4所示，勻強(qiáng)電場方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運(yùn)動，經(jīng)過點(diǎn)時動能是100，經(jīng)過點(diǎn)時，動能是點(diǎn)的，減少的動能有轉(zhuǎn)化成電勢能，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過點(diǎn)時動能

32、為（）.16.8.4.206. 如圖5所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動，下列說法正確的是（ ）A、微粒一定帶負(fù)電 B、微粒動能一定減小C、微粒的電勢能一定增加D、微粒的機(jī)械能一定增7. 如圖6所示，質(zhì)量為，初速度為的帶電體，從水平面的點(diǎn)向固定的帶電體運(yùn)動，與電性相同，當(dāng)向右移動時，速度減為零，設(shè)、與地面間的摩擦因數(shù)均為，那么當(dāng)從向右移動的位移為時，的動能（）.等于初動能的一半.小于初動能的一半.大于初動能的一半.減小量等于電勢能的增加量 8. 如圖7所示，在重力加速度為的空間中，有一個帶電量為

33、的場源電荷置于點(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)時速度的大小為,下列說法正確的是（）.從到小球做勻加速運(yùn)動.從到小球的機(jī)械能守恒.、兩點(diǎn)間的電勢差為.若小球不通過桿從點(diǎn)自由釋放，則下落到點(diǎn)時的速度大小為 9. 空間某區(qū)域電場線分布如圖8所示，帶電小球（質(zhì)量為，電量為）在點(diǎn)速度為，方向水平向右，至點(diǎn)速度為，與水平方向間夾角為，、間高度差為，以下判斷錯誤 是（）.、兩點(diǎn)間電勢差 .球由至，電場力的沖量為.球由至，電場力做功為.小球重力在點(diǎn)的瞬時功率為10. 如圖9所示，絕緣光

34、滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E，在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電q的小球，由靜止開始沿軌道運(yùn)動，下述說法正確的是( )A、小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒B、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時速度最大C、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時對軌道壓力為3（mg+qE）D、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時對軌道壓力為（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）11. .在用模擬法描繪靜電場等勢線的實(shí)驗(yàn)中（）某同學(xué)發(fā)現(xiàn)描繪的等勢線發(fā)生畸變，則產(chǎn)生誤差的可能原因是（）.電流表的靈敏度不高.電極與導(dǎo)電紙接觸不良.導(dǎo)電紙涂層不均勻.有一個電極靠近導(dǎo)電紙邊緣（）某同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，做了以下的實(shí)

35、驗(yàn)：把兩長條形電極緊壓在導(dǎo)電紙上（導(dǎo)電紙鋪在平木板上），并分別接在低壓恒定直流電源兩極，現(xiàn)取一金屬環(huán)，將圓環(huán)放在兩電極中間的導(dǎo)電紙上，再在靈敏電流計(jì)正、負(fù)接線柱上分別接兩探針和（電流從靈敏電流計(jì)正接線柱流入時，指針右偏）做如下測試，如圖10所示：當(dāng)兩探針和與金屬環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙上任意兩點(diǎn)接觸時，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）當(dāng)兩探針和與金屬環(huán)上任意兩點(diǎn)接觸時，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，環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙接觸時，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，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）12

36、.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，電流表指針都不動，若改用多用表直流電壓擋直接測、兩極對導(dǎo)電紙的電壓，電壓正常，再測電極對導(dǎo)電紙的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓處處相等，且等于電源的電動勢，這說明 三、計(jì)算題（共5小題，共92分。解答下列各題時，應(yīng)寫出必要的文字說明、表達(dá)式和重要步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）13. 一細(xì)棒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，棒與磁場方向垂直，與水平方向夾角為。磁感線水平指向紙里，如圖12所示，棒上套一個可在其上滑動的帶負(fù)電的小球，小球質(zhì)量為，帶電量為，球與棒間的動摩擦因數(shù)為，讓小球從棒上端靜止下滑，求：（）小球的最大速度；（）動摩擦因數(shù)應(yīng)具備的條件。14. 如圖13所示，質(zhì)量為的小球在絕緣細(xì)桿上，桿的傾角為，小球帶正電，電量為。在桿上點(diǎn)處固定一個電量為的正電荷，將小球由距點(diǎn)豎直高度為處無初速度釋放，小球下滑過程中電量不變，不計(jì)與細(xì)桿間的摩擦，整個裝置處在真空中，已知靜電力常量和重力加速度（）球剛釋放時的加速度是多大？（）當(dāng)球的動能最大時，球此時球與點(diǎn)的距離15. 如圖14所示，表示豎立在場強(qiáng)為的水平勻強(qiáng)電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的部分是半徑為的半圓環(huán)，軌道的水平部分與半圓環(huán)相切，為水平軌道上的一點(diǎn)，而且，0.2，把一質(zhì)量10、帶電量的小球在水平軌道的點(diǎn)由靜止釋放后，小球在軌道的內(nèi)側(cè)