2018屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題三電場和磁場第1講電場和磁澄件20180105232

2018屆高三物理二輪(èrlún)復(fù)習(xí)專題三電場和磁場第1講電場和磁澄件20180105232第一頁，共67頁?？季V精解高頻考點1.電場局部：以帶電粒子運(yùn)動軌跡與電場線或等勢面間的關(guān)系為核心考查電場的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速、偏轉(zhuǎn)為考查重點，兼顧帶電粒子在非勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)軌跡分析．2.磁場局部：以考察帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動為主，其次是通電導(dǎo)線在磁場中受安培力作用問題．3.綜合局部：帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題和臨界問題是考查的重點，并應(yīng)關(guān)注在生產(chǎn)(shēngchǎn)科技中的應(yīng)用.第二頁，共67頁。備考策略1.要熟悉各種電場的電場線、等勢面分布特點，運(yùn)用動力學(xué)方法、功能關(guān)系解決粒子的運(yùn)動(yùndòng)軌跡和能量變化問題．2.對于帶電粒子在電場、磁場和復(fù)合場中的運(yùn)動(yùndòng)問題，要善于聯(lián)系力學(xué)中的運(yùn)動(yùndòng)模型(類平拋運(yùn)動(yùndòng)和勻速圓周運(yùn)動(yùndòng))，從受力情況、運(yùn)動(yùndòng)規(guī)律、能量轉(zhuǎn)化等角度分析，綜合運(yùn)用動力學(xué)方法和功能關(guān)系加以解決．3.了解速度選擇器、質(zhì)譜儀、盤旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等構(gòu)造，明確它們的工作原理.第三頁，共67頁。第1講電場(diànchǎng)及帶電粒子在電場(diànchǎng)中的運(yùn)動第四頁，共67頁。欄目(lánmù)導(dǎo)航2年考情回顧熱點題型突破對點規(guī)范演練熱點題源預(yù)測逐題對點特訓(xùn)第五頁，共67頁。2年考情回顧設(shè)問方式①電場的基本性質(zhì)[例](2017·全國卷Ⅰ，20題)

(2017·全國卷Ⅲ，21題)

(2017·江蘇卷，8題)(2017·天津卷，7題)

(2016·全國卷Ⅰ，20題)

(2016·全國卷Ⅱ，15題)②電容器的問題[例](2016·全國卷Ⅰ，14題)

(2016·天津卷，4題)③帶電粒子在電場中的運(yùn)動[例](2017·全國卷Ⅰ，25題)

(2017·全國卷Ⅱ，25題)第六頁，共67頁。審題要點①要從文字信息中注意審清跟電場有關(guān)的矢量大小和方向，跟電場有關(guān)的標(biāo)量(q，φ，Ep，ΔEp，UAB，W)的大小和正負(fù)．②要善于從三圖中(電場線分布圖、等勢面分布圖、帶電粒子的運(yùn)動軌跡圖)提取有用信息解題模板①根據(jù)六大關(guān)系(電場力與電場強(qiáng)度、電勢與電勢能，電勢與電勢差，電勢與電場強(qiáng)度，電勢能變化與電場力做功，電場線與等勢面)分析電場的基本性質(zhì)及各量的比較．②帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動，若不涉及時間，可選擇功能關(guān)系求解，否則必須選擇力和運(yùn)動關(guān)系求解．帶電粒子在非勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動，一般選擇功能關(guān)系求解第七頁，共67頁。熱點題型突破題型一對電場性質(zhì)的理解(lǐjiě)與應(yīng)用命題規(guī)律靜電場的性質(zhì)及電場分布特征是高考命題的熱點，題型一般(yībān)為選擇題．考查知識點有：(1)電場的疊加．(2)電場分布與電場強(qiáng)度，電勢、電勢能的大小比較與判斷．(3)電場力做功與電勢能的變化之間的關(guān)系．(4)E－x圖和φ－x圖的分析和應(yīng)用．第八頁，共67頁。方法點撥1．由電場中的“點、線、面、跡〞判斷相關(guān)問題(1)由軌跡向合外力的方向彎曲，確定(quèdìng)粒子所受電場力方向；(2)根據(jù)粒子電性判斷電場線方向；(3)根據(jù)“沿電場線方向電勢降低〞判斷電勢上下；(4)根據(jù)公式Ep＝qφ(代入正負(fù)號)判斷電勢能大??；(5)根據(jù)電場力做功的正負(fù)判斷電勢能的變化或動能的變化；(6)根據(jù)電場線或等差等勢面疏密判斷加速度大?。诰彭?，共67頁。第十頁，共67頁。(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根據(jù)UAB＝φA－φB比較正負(fù)，判斷(pànduàn)φA、φB的大??；(3)電勢能①根據(jù)Ep＝qφ，判斷(pànduàn)Ep的大??；②根據(jù)電場力做功與電勢能的關(guān)系判斷(pànduàn)：無論正電荷還是負(fù)電荷，電場力做正功，電勢能減小；電場力做負(fù)功，電勢能增加．第十一頁，共67頁。1．(2017·全國卷Ⅲ)(多項選擇)一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如下圖，三點的電勢分別為10V、17V、26V.以下說法正確的選項是()A．電場強(qiáng)度(qiángdù)的大小為2.5V/cmB．坐標(biāo)原點處的電勢為1VC．電子在a點的電勢能比在b點的低7eVD．電子從b點運(yùn)動到c點，電場力做功為9eVABD第十二頁，共67頁。 突破點撥(1)勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，在平面xOy內(nèi)如何根據(jù)三點電勢能上下求勻強(qiáng)電場大小，由于ac垂直于bc，所以可以通過這兩個方向上電勢變化(biànhuà)和距離求出勻速電場沿這兩個方向的電場強(qiáng)度分量，再根據(jù)矢量合成求合場強(qiáng)．(2)根據(jù)Ep＝qφ比較電子在a和b的電勢能大小，要注意電子帶負(fù)電．第十三頁，共67頁。第十四頁，共67頁?！咀兪娇挤ā吭谏鲜鲱}1中求勻強(qiáng)電場(diànchǎng)的方向．第十五頁，共67頁。2.(2017·全國(quánɡuó)卷Ⅰ)(多項選擇)在靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如下圖．電場中四個點a、b、c和d的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed.點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖中用坐標(biāo)(ra，φa)標(biāo)出，其余類推．現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.以下選項正確的選項是()A．Ea∶Eb＝4∶1 B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1 D．Wbc∶Wcd＝1∶3AC第十六頁，共67頁。第十七頁，共67頁。3．(2017·天津卷)(多項選擇)如下圖，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，實線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡．設(shè)電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢(diànshì)能分別為EpA、EpB.以下說法正確的選項是()A．電子一定從A運(yùn)動到BB．假設(shè)aA>aB，那么Q靠近M端且為正電荷C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD．B點電勢(diànshì)可能高于A點電勢(diànshì)BC第十八頁，共67頁。解析電子僅在電場力作用(zuòyòng)下可能從A運(yùn)動到B，也可能從B運(yùn)動到A，所以選項A錯誤；假設(shè)aA>aB，說明電子在A點受到的電場力大于在B點受到的電場力，所以A距離點電荷較近，B距離點電荷較遠(yuǎn)，又因為電子受到的電場力指向軌跡凹側(cè)，因此Q靠近M端且為正電荷，選項B正確；無論Q是正電荷還是負(fù)電荷，假設(shè)電子從A運(yùn)動到B，一定是克服電場力做功，假設(shè)電子從B運(yùn)動到A，一定是電場力做正功，即一定有EpA<EpB，選項C正確；對于同一個負(fù)電荷，電勢低處電勢能大，B點電勢一定低于A點電勢，選項D錯誤．第十九頁，共67頁。電場性質(zhì)的判斷(pànduàn)思路第二十頁，共67頁。題型二與平行板電容器有關(guān)的電場(diànchǎng)問題命題(mìngtí)規(guī)律與平行板電容器有關(guān)的電場問題是高考命題(mìngtí)的熱點之一，命題(mìngtí)特點是：(1)平行板電容器的電容、電場強(qiáng)度、電勢差、電勢、電勢能等物理量比較與判斷．(2)涉及帶電粒子在電容器中的平衡和加速問題．第二十一頁，共67頁。第二十二頁，共67頁。1．(2017·湖南長沙模擬)如下圖，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻(nèizǔ)不計)連接，下極板接地．閉合開關(guān)，一帶電油滴位于兩板中央的P點且恰好處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向下移動一小段距離，那么()A．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動B．帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動C．P點的電勢將降低D．電容器的電容減小，電容器的帶電量將減小A第二十三頁，共67頁。第二十四頁，共67頁。 突破點撥(1)“平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接，下極板接地〞說明(shuōmíng)，平行板電容器上極板的電勢數(shù)值上等于電源電動勢．(2)“帶電油滴位于兩板中央的P點且恰好處于平衡狀態(tài)〞說明(shuōmíng)：帶電油滴受重力、電場力而平衡．第二十五頁，共67頁?！咀兪娇挤ā?1)在上述題1中，試分析帶電油滴的電勢能和重力勢能之和如何變化．(2)在上述題1中，假設(shè)電容器充電穩(wěn)定后，斷開電源，試分析當(dāng)電容器下極板豎直向上(xiàngshàng)移動一小段距離后，帶電油滴將如何運(yùn)動，其電勢能如何變化．第二十六頁，共67頁。答案(dáàn)見解析第二十七頁，共67頁。2．(2016·天津卷)如下圖，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示(biǎoshì)兩板間的電場強(qiáng)度，Ep表示(biǎoshì)點電荷在P點的電勢能，θ表示(biǎoshì)靜電計指針的偏角．假設(shè)保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，那么()A．θ增大，E增大B．θ增大，Ep不變C．θ減少，Ep增大D．θ減少，E不變D第二十八頁，共67頁。解析平行板電容器帶有等量異種(yìzhǒnɡ)電荷，當(dāng)極板正對面積不變時，兩極板之間的電場強(qiáng)度E不變．保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至題圖中虛線位置，由U＝Ed可知，兩極板之間的電勢差減小，靜電計指針的偏角θ減小，由于下極板接地(電勢為零)，兩極板之間的電場強(qiáng)度不變，所以點電荷在P點的電勢能Ep不變．綜上所述，選項D正確．第二十九頁，共67頁。3．如圖，一平行(píngxíng)板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為d，在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中，當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運(yùn)動，重力加速度為g.粒子運(yùn)動加速度為()A第三十頁，共67頁。第三十一頁，共67頁。第三十二頁，共67頁。題型三帶電粒子在電場(diànchǎng)中的運(yùn)動命題規(guī)律帶電粒子在電場中的運(yùn)動是高考的重點和熱點，題型有選擇題和計算題．命題規(guī)律是：(1)利用運(yùn)動的合成和分解分析帶電粒子的類拋體運(yùn)動(pāotǐyùndònɡ)，考查粒子的運(yùn)動軌跡，受力情況和能量轉(zhuǎn)化．(2)結(jié)合牛頓運(yùn)動定律，運(yùn)動學(xué)方程，動能定理等知識，考查力電綜合問題的分析能力．第三十三頁，共67頁。方法點撥1．解決帶電粒子在電場中運(yùn)動問題的一般思路(1)選取研究對象；(2)分析研究對象受力情況；(3)分析運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程(初始狀態(tài)及條件，直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動等)；(4)建立正確的物理(wùlǐ)模型，恰中選用規(guī)律或其他手段(如圖線等)找出物理(wùlǐ)量間的關(guān)系，建立方程組解題；(5)討論所得結(jié)果．第三十四頁，共67頁。2．帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動性質(zhì)：受恒力作用，是勻變速曲線運(yùn)動．沿電場線方向做勻加速直線運(yùn)動，垂直于電場線方向做勻速直線運(yùn)動．(2)處理方法：運(yùn)動的合成與分解．如下圖，四個物理量滿足的關(guān)系(guānxì)．(設(shè)兩極板間電壓為U)第三十五頁，共67頁。3．粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場射出時的偏轉(zhuǎn)角度總是相同(xiānɡtónɡ)的．(2)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點為粒子水平位移的中點．第三十六頁，共67頁。1．(2017·全國(quánɡuó)卷Ⅰ)真空中存在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場，一帶正電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運(yùn)動，速度大小為v0，在油滴處于位置A時，將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值，但保持其方向不變．持續(xù)一段時間t1后，又突然將電場反向，但保持其大小不變；再持續(xù)同樣一段時間后，油滴運(yùn)動到B點．重力加速度大小為g.(1)求油滴運(yùn)動到B點時的速度；(2)求增大后的電場強(qiáng)度的大??；為保證后來的電場強(qiáng)度比原來的大，試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件．不存在電場時，油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍．第三十七頁，共67頁。 突破點撥(1)一帶正電油滴在該電場中豎直方向上做勻速直線運(yùn)動，可判斷勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E1的方向和大?。?2)在油滴處于位置A時，將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值，但保持其方向不變，油滴做勻加速直線運(yùn)動，持續(xù)一段時間以后(yǐhòu)，又突然將電場反向，但保持其大小不變；再持續(xù)同樣一段時間又做勻減速直線運(yùn)動，這兩段運(yùn)動加速度可以根據(jù)牛頓第二定律分析．(3)不存在電場時，油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍，應(yīng)分別計算油滴以初速度為v0做豎直上拋運(yùn)動的最大高度、由油滴在電場中的先勻加速直線運(yùn)動后做勻減速運(yùn)動計算B、A兩點間的距離．第三十八頁，共67頁。解析(1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q，油滴速度方向向上為正．油滴在電場強(qiáng)度(qiángdù)大小為E1的勻強(qiáng)電場中做勻速直線運(yùn)動，故勻強(qiáng)電場方向向上．在t＝0時，電場強(qiáng)度(qiángdù)突然從E1增加至E2時，油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動，加速度方向向上，大小a1滿足qE2－mg＝ma1， ①油滴在時刻t1的速度為v1＝v0＋a1t1， ②電場強(qiáng)度(qiángdù)在時刻t1突然反向，油滴做勻變速運(yùn)動，加速度方向向下，大小a2滿足qE2＋mg＝ma2， ③油滴在時刻t2＝2t1的速度為v2＝v1－a2t1， ④由①②③④式得v2＝v0－2gt1. ⑤第三十九頁，共67頁。第四十頁，共67頁。第四十一頁，共67頁?！咀兪娇挤ā可鲜鲱}1中，如果B點位置與A點位置重合，求增大后的電場強(qiáng)度的大?。粸楸ＷC(bǎozhèng)后來的電場強(qiáng)度比原來的大，試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的關(guān)系．答案(dáàn)見解析第四十二頁，共67頁。2.(2016·海南模擬)如圖，平行(píngxíng)板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45°角，上極板帶正電，一電荷量為q(q>0)的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動能Ek0豎直向上射出．不計重力，極板尺寸足夠大．假設(shè)粒子能打到上極板，那么兩極板間電場強(qiáng)度的最大值為()B第四十三頁，共67頁。第四十四頁，共67頁。3．(2017·全國卷Ⅱ)如圖，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場．自該區(qū)域上方的A點將質(zhì)量均為m，電荷量分別為q和－q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場的方向射出．小球在重力作用下進(jìn)入電場區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開．N離開電場時的速度方向豎直向下；M在電場中做直線運(yùn)動，剛離開電場時的動能為N離開電場時動能的倍，不計空氣阻力，重力加速度大小(dàxiǎo)為g.求：(1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比；(2)A點距電場上邊界的高度；(3)該電場的電場強(qiáng)度大小(dàxiǎo)．第四十五頁，共67頁。第四十六頁，共67頁。第四十七頁，共67頁。第四十八頁，共67頁。處理帶電粒子問題的要點(1)重力是否可忽略的問題在討論帶電粒子或其他帶電體的靜止與運(yùn)動問題時，重力是否要考慮(kǎolǜ)，關(guān)鍵看重力與其他力相比較是否能忽略．一般來說，除明顯暗示外，帶電小球、液滴的重力不能忽略，電子、質(zhì)子等帶電粒子的重力可以忽略．一般可根據(jù)微粒的運(yùn)動狀態(tài)判斷是否考慮(kǎolǜ)重力作用．第四十九頁，共67頁。(2)帶電粒子在電場中的運(yùn)動問題的解題技巧(1)對于直線運(yùn)動問題，可根據(jù)對粒子的受力分析與運(yùn)動分析，從以下兩種途徑分析：①如果是帶電粒子在恒定電場力作用下做勻變速直線運(yùn)動的問題，應(yīng)用牛頓第二定律求加速度．結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的速度，位移等；②如果是非勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動，一般用動能定理研究全過程中能的轉(zhuǎn)化．研究帶電粒子的速度變化，運(yùn)動的位移等．(2)對于曲線運(yùn)動(qǔxiànyùndònɡ)問題，一般是類平拋運(yùn)動模型．通過用運(yùn)動的合成和分解方法處理，通過對帶電粒子的受力分析和運(yùn)動分析，應(yīng)用動力學(xué)方法或功能方法求解．第五十頁，共67頁。熱點題源預(yù)測帶電粒子在交變電場(jiāobiàndiànchǎnɡ)中的運(yùn)動問題考向預(yù)測帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動問題涉及受力分析、運(yùn)動分析，以及對運(yùn)動性質(zhì)，運(yùn)動軌跡和運(yùn)動范圍的判斷．是對考生應(yīng)用動力學(xué)和功能觀點解決電學(xué)問題的綜合考查，題型既有選擇題又有計算題第五十一頁，共67頁。解題關(guān)鍵(1)對于帶電粒子在交變電場中的直線運(yùn)動，一般多以加速、勻速或減速交替出現(xiàn)的多運(yùn)動過程的情景出現(xiàn)．解決的方法：①根據(jù)力與運(yùn)動的關(guān)系分析帶電粒子一個變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律．②借助運(yùn)動圖象進(jìn)行運(yùn)動過程分析，找出每一運(yùn)動過程(或階段)中相關(guān)物理量之間的關(guān)系，進(jìn)行歸納、總結(jié)、推理，尋找?guī)щ娏Ｗ拥倪\(yùn)動規(guī)律．(2)對于帶電粒子在交變電場中的曲線運(yùn)動，解決的方法仍然是應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解的方法，把曲線運(yùn)動分解為兩個直線運(yùn)動，然后應(yīng)用動力學(xué)或功能關(guān)系加以解決第五十二頁，共67頁。第五十三頁，共67頁?！绢A(yù)測】如圖甲所示，M、N為一對豎直放置的平行金屬板，中心各有一小孔P和Q，PQ連線垂直金