高中物理電場(chǎng)與磁場(chǎng)

知識(shí)梳理一、電場(chǎng)的大體性質(zhì)1．電場(chǎng)力的性質(zhì)庫(kù)侖定律：F=kQQ/r2，電場(chǎng)力：F=qE。12注意電場(chǎng)強(qiáng)度只與源處電荷有關(guān)，與查驗(yàn)電荷無關(guān)。電場(chǎng)線形象直觀地反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向。疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，而切線方向表示電場(chǎng)的方向。2．電場(chǎng)能的性質(zhì)電勢(shì)與電勢(shì)差：U=W/q,電勢(shì)高低與零勢(shì)點(diǎn)選擇有關(guān)，但電勢(shì)差與零勢(shì)AB點(diǎn)選擇無關(guān)。電勢(shì)的轉(zhuǎn)變規(guī)律：沿著場(chǎng)線的方向，電勢(shì)是逐漸降低的。電場(chǎng)力做功特點(diǎn)：電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能減少；外力克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加。3．電容⑴兩個(gè)公式：C=Q/U,C=eS/4nkdr前者是概念式，后者是平行板電容器的決定式。(2)平行板內(nèi)部電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。二、帶電粒子在電場(chǎng)的特點(diǎn)1．平衡：與其它力一路參與力的合成，合力為零，則物體處于平衡狀態(tài)。2．加速運(yùn)動(dòng)：初速度與電場(chǎng)平行時(shí)。3．偏轉(zhuǎn)：初速度與電場(chǎng)垂直時(shí)。三、電流與電荷在磁場(chǎng)中受力及運(yùn)動(dòng)1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B=F/IL，注意磁場(chǎng)產(chǎn)生的兩種方式：磁鐵產(chǎn)生與電流產(chǎn)生。2．磁場(chǎng)方向用小磁針N極受力方向判定。用右手法則判定(電流產(chǎn)生的磁場(chǎng))。3．磁感應(yīng)線，其為閉合的曲線，比較于電場(chǎng)線不同。4.安培力(1)公式:F=BIL。(2)方向：左手定則，注意將安培力比較于電場(chǎng)力：電荷只要放在電場(chǎng)中就必然受到電場(chǎng)力作用，而電流處于磁場(chǎng)中，受的安培力與放置位置有關(guān)，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力最大。5．洛侖茲力公式：F=qvB,判定方向注意電荷正負(fù)。特點(diǎn)：永不做功；電場(chǎng)力與洛侖茲力的大小與方向上的不同。命題預(yù)測(cè)考查電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向關(guān)系，洛侖茲力的大小與速度的關(guān)系，安培力的大小與電流強(qiáng)度的關(guān)系，及這些力與其它力使物體平衡、作勻速直線運(yùn)動(dòng)，是命題熱點(diǎn)。運(yùn)用功能關(guān)系處置帶電粒子在電場(chǎng)及磁場(chǎng)中速度大小問題，考查電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，及洛侖茲力不做功的特點(diǎn)，也是命題熱點(diǎn)之一。地磁場(chǎng)是命題的一個(gè)熱點(diǎn)，它涉及地理、生物、物理知識(shí)，還涉及學(xué)生空間想象能力。例題精析題型一電場(chǎng)、磁場(chǎng)的概念【例1】若是空間某一區(qū)域中存在有電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的一種，則下列說法正確的是(設(shè)放人的電荷質(zhì)量很小)()若是存在的是電場(chǎng)，則在某處放入電荷，該電荷不必然會(huì)運(yùn)動(dòng)若是存在的是磁場(chǎng)，則放人電荷時(shí)，該電荷不會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)若是存在磁場(chǎng)，則放入通電直導(dǎo)體后，該直導(dǎo)體必然受到安培力的作用若是存在電場(chǎng)，在某處放入一電荷后通過一段時(shí)刻后，該電荷的電勢(shì)能會(huì)增加【解析】電場(chǎng)對(duì)電荷作用是沒有條件的，而磁場(chǎng)對(duì)電荷(或電流)作用是有條件的，磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用，且電荷速度方向不與磁場(chǎng)平行，而磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用也是直導(dǎo)體不與磁場(chǎng)平行?！敬鸢浮緽【點(diǎn)評(píng)】理解概念與公式定律，要充分理解其條件。題型二電場(chǎng)力、電場(chǎng)方向與平衡條件的應(yīng)用【例2】如圖7—1所示，帶電量為q的小球質(zhì)量為m,用一細(xì)線系在O點(diǎn)，整個(gè)放置在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，靜止時(shí)小球與豎直線的夾角為0。下列說法正確的小球帶正電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度大小是E=mgcos9/q若細(xì)線斷開，則小球作平拋運(yùn)動(dòng)以上說法都不對(duì)。【解析】因?yàn)樾∏蚱胶?，所以球受的合力為零。小球受力分析如圖7—2所示，電場(chǎng)力必然向右，所以小球帶正電。列方程有：Tcos9=mg,Tsin9=qE所以E=mgtan9/q【答案】A【點(diǎn)評(píng)】要會(huì)判定電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向關(guān)系，會(huì)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，列出相應(yīng)的平衡方程。題型三電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)及洛侖茲力不做功，場(chǎng)力做功與電勢(shì)能轉(zhuǎn)變關(guān)系【例3】帶電量為q的粒子，不計(jì)重力的作用，當(dāng)它以初速度v別離自電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的A點(diǎn)往寬度為L(zhǎng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)中射入，最后都從相應(yīng)高度的B處射出。下列說法正確的是()電荷從兩個(gè)場(chǎng)中出來的速度大小一樣大電荷在電場(chǎng)中出來時(shí)的速度要變大電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線從A到B進(jìn)程中，電場(chǎng)對(duì)電荷做功為qELEE【解析】電荷在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中都受到力的作用，電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，洛侖茲力不做功，所以A錯(cuò)。由力可知，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，且W=Fscos9中。s是在力的方向的位移，應(yīng)為h，按照動(dòng)能定理，電荷的速度增大，所以B對(duì)D錯(cuò)。電荷受洛侖茲力作用做圓周運(yùn)動(dòng)，不是平拋運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)?！敬鸢浮緽【點(diǎn)評(píng)】掌握電場(chǎng)力與洛侖茲力的特點(diǎn)，區(qū)分粒子在其中的運(yùn)動(dòng)軌跡的不同。題型四電場(chǎng)線、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)及電勢(shì)能的轉(zhuǎn)變【例4】在固定的等量異種電荷連線上，a點(diǎn)是連線的中點(diǎn)，如圖7—5所示，靜止a點(diǎn)的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力作用下向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中，以下判定正確的是（）點(diǎn)電荷的速度愈來愈大點(diǎn)電荷的加速度不變點(diǎn)電荷的電勢(shì)能愈來愈大點(diǎn)電荷通過的各點(diǎn)電勢(shì)愈來愈高【解析】按照電場(chǎng)線的特點(diǎn)，沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，所以D不正確。由于放入a處的電荷靜止時(shí)從a運(yùn)動(dòng)到b，說明該電荷是正電荷，且電場(chǎng)力一直做正功，所以電勢(shì)能減少，C不正確。按照動(dòng)能定理，可知速度愈來愈大，所以A正確。加速度的大小由合外力決定，合外力F=qE，按照等量異種電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)，可知E是轉(zhuǎn)變的，故B不正確?！敬鸢浮緼【點(diǎn)評(píng)】要充分利用幾種常見的電場(chǎng)線特點(diǎn)進(jìn)行電勢(shì)的分析，要運(yùn)用動(dòng)能定理判定粒子的速度轉(zhuǎn)變，要學(xué)會(huì)按照運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變判定粒子的一些性質(zhì)。摸擬操練如圖7—6所示，在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，已知a、b兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,c、d兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零。甲、乙兩個(gè)帶粒子通過a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相同，甲粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為acb，乙粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為adb。判定錯(cuò)誤的是()甲粒子通過c點(diǎn)與乙粒子通過d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等甲、乙兩粒子帶異種電荷甲粒子通過c點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于乙粒子通過d點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能兩粒子通過b點(diǎn)時(shí)具有相同的動(dòng)能在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線()受到豎直向上的安培力受到豎直向下的安培力受到由南向北的安培力受到由西向東的安培力關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說法正確的是()磁感線就是細(xì)鐵屑連成的曲線磁感線能夠形象地描述各點(diǎn)的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向一致異名磁極彼此吸引，同名磁極彼此排斥，任何時(shí)候都是成立的磁感線老是從磁極的N極動(dòng)身，到S極終止4?有一電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖7—7所示，場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)別離用E、E和U、U表示，貝H)ABABA.￡申如映E<EpE、仁卜30上:禺仆倂5．兩個(gè)完全相同的金屬小球帶有異種電荷，其電量之比是1：7，當(dāng)它們彼此接觸后再置于原來的位置上，它們的作使勁是原來的()倍A?孚B-yU*D.；?6.條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)懸掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，圖7—8中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一剎時(shí)可能產(chǎn)生的情形是()圖丁一刃磁鐵對(duì)桌面的壓力減小磁鐵對(duì)桌面的壓力增大磁鐵不受摩擦力磁鐵受向左的摩擦力7．如圖7－9所示，絕緣滑膩半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，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(dòng)，下述說法正確的是()圖7-9小球在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中機(jī)械能守恒小球通過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大小球通過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為2mg小球通過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為3mg答案點(diǎn)撥