電場(chǎng)和磁場(chǎng)專題復(fù)習(xí)2015石嘴山三中李向東

專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)2015二輪專題復(fù)習(xí)石嘴山市第三中學(xué)李向東高考命題趨勢(shì)：①對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系、磁場(chǎng)的基本概念、安培力的應(yīng)用等知識(shí)多以選擇題的形式考查；②帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系相結(jié)合，多以計(jì)算題的形式考查．本專題知識(shí)是高考的重點(diǎn)和難點(diǎn)。第一講帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第二講帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第三講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

第一講帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電場(chǎng)的特點(diǎn)與性質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能的表達(dá)式及特點(diǎn)二、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能的比較1．電場(chǎng)強(qiáng)度(1)根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度判斷，電場(chǎng)線越密處電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)。(2)根據(jù)等差等勢(shì)面的疏密程度判斷，等差等勢(shì)面越密處電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)。2．電勢(shì)(1)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，且電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面。(2)判斷UAB的正負(fù)，根據(jù)UAB＝φA－φB，比較φA和φB的大小。3．電勢(shì)能電場(chǎng)力做正功，電荷(無(wú)論正電荷還是負(fù)電荷)從電勢(shì)能較大處移向電勢(shì)能較小處；反之，如果電荷克服電場(chǎng)力做功，那么電荷將從電勢(shì)能較小處移向電勢(shì)能較大處。三、注意：

電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)不一定高，處于該點(diǎn)的電荷具有的電勢(shì)能也不一定大。1(單選).(2014·重慶)如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場(chǎng)，實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線。兩電子分別從a、b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，設(shè)電場(chǎng)力對(duì)兩電子做的功分別為Wa和Wb，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb，則(

)A．Wa＝Wb，Ea>Eb

B．Wa≠Wb，Ea>EbC．Wa＝Wb，Ea<Eb

D．Wa≠Wb，Ea<Eb2.(多選)真空中存在一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，其中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向如圖所示，a點(diǎn)的電場(chǎng)方向與ab連線成60°，b點(diǎn)的電場(chǎng)方向與ab連線成30°.另一帶正電粒子以某初速度只在電場(chǎng)力作用下由a運(yùn)動(dòng)到b.以下說(shuō)法正確的是(

)A.a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度Ea＝3EbB.a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)φa<φbC.帶正電粒子在a、b兩點(diǎn)的動(dòng)能Eka>EkbD.帶正電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能Epa>Epb3.(單選)(2014·江蘇)如圖所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O.下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是(

)A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最低B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)升高D.從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電勢(shì)降低4.(單選)(2014·北京)如圖所示，實(shí)線表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線表示該電場(chǎng)的等勢(shì)面。下列判斷正確的是(

)A．1、2兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等B．1、3兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等C．1、2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D．2、3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等1．充電后與電池兩極相連：2．充電后與電池兩極斷開(kāi)：1.(多選)(2014·河北質(zhì)檢)如圖所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓恒定為U的電源兩極連接，極板M帶正電?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時(shí)極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則(

)2.(單選)(2014·東北三省三校模擬)如圖所示，平行板電容器與恒壓電源連接，電子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入并穿過(guò)平行板間的電場(chǎng)，若僅使電容器上極板上移，設(shè)電容器極板上所帶電荷量Q，電子穿出平行板時(shí)在垂直于板面方向偏移的距離y，以下說(shuō)法正確的是A．Q減小，y不變 B．Q減小，y減小C．Q增大，y減小 D．Q增大，y增大解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵：

分析研究對(duì)象受力情況和運(yùn)動(dòng)過(guò)程(直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)等)；建立正確的物理模型，找出物理量間的關(guān)系，建立方程組解題。(單選)(2014·山東)如圖，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)。不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于(

)第二講帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

一、導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中所受安培力問(wèn)題1．安培力的大小(1)若磁場(chǎng)和電流垂直：F＝BIL；(2)若磁場(chǎng)和電流平行：F＝0。2．安培力的方向(1)左手定則可判定安培力的方向。(2)特點(diǎn)：電流所受的安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，所以安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所確定的平面。3.解決安培力問(wèn)題的關(guān)鍵：

利用左手定則判斷通電導(dǎo)線所受安培力的方向；結(jié)合物體的平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行求解。1.(2014·和平區(qū))如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于斜面，當(dāng)導(dǎo)體棒內(nèi)通有垂直紙面向里的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒恰好靜止在斜面上。則2.如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)L、三邊電阻相同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入，從C點(diǎn)流出)，電流強(qiáng)度I，則金屬框受到的磁場(chǎng)力為(

)二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：1．洛倫茲力(1)大小①v∥B時(shí)，F(xiàn)＝0。②v⊥B時(shí)，F(xiàn)＝qvB。(2)方向：F、v、B三者的關(guān)系滿足左手定則。(3)特點(diǎn)：由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功。4．注意：

三個(gè)角：速度偏轉(zhuǎn)角、圓心角、弦切角，其中偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，也等于弦切角的兩倍。A．經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)一定大于從d點(diǎn)離開(kāi)的粒子經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)B．經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)一定小于從e點(diǎn)離開(kāi)的粒子經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)C．運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定大于從d點(diǎn)離開(kāi)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間D．運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定大于從e點(diǎn)離開(kāi)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間2.(2014·唐山模擬)如圖所示，在OA和OC兩射線間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，∠AOC為30°，正負(fù)電子(質(zhì)量、電荷量大小相同，電性相反)以相同的速度均從M點(diǎn)以垂直于OA的方向垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法可能正確的是(

)A．若正電子不從OC

邊射出，正負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比可能為3∶1B．若正電子不從OC

邊射出，正負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比可能為6∶1C．若負(fù)電子不從OC

邊射出，正負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比可能為1∶1D．若負(fù)電子不從OC

邊射出，正負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比可能為1∶6第三講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是力電綜合的重點(diǎn)和高考的熱點(diǎn)，常見(jiàn)的考查形式有：

組合場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)依次出現(xiàn))、疊加場(chǎng)(空間同一區(qū)域同時(shí)存在兩種以上的場(chǎng))、周期性變化的電磁場(chǎng).

近幾年高考試題中，涉及本專題內(nèi)容的頻度極高，特別是計(jì)算題，題目難度大，涉及面廣．

試題多把電場(chǎng)和磁場(chǎng)的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、功能關(guān)系揉合在一起．主要考查考生的空間想象能力、綜合分析能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力．

1．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況分析(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中所受合外力為零時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)(如速度選擇器)。(2)當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場(chǎng)力等值反向，洛倫茲力提供向心力時(shí)，帶電粒子在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2.注意：（1）電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，

洛倫茲力永不做功。（2）帶電體的重力是否忽略。一般一些微觀粒子如電子、質(zhì)子、α粒子等的重力忽略不計(jì)，

而一些宏觀帶電體，如帶電小球、帶電液滴等重力一般不能忽略。（3）．帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，往往會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)或隱含條件，應(yīng)以題目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等詞語(yǔ)為突破口，挖掘隱含條件，并根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解。一、帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)在組合場(chǎng)中的關(guān)鍵：(1)由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)情況，

正確地畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。(2)注意：帶電粒子通過(guò)不同場(chǎng)區(qū)的交界處時(shí)速度的大小和方向關(guān)系。2.帶電粒子的“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較現(xiàn)有質(zhì)量m＝3.2×10－26kg，帶電荷量q＝－1.6×10－19C的某種負(fù)離子，從圓形磁場(chǎng)區(qū)域A的左側(cè)邊緣以水平速度v＝106m/s沿正對(duì)圓心A的方向垂直磁場(chǎng)射入，求：(1)該離子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間。(2)離子離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的出射點(diǎn)到粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向所在直線的距離是多大？(3)若在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)豎直放置一個(gè)小擋板MN，欲使離子打到擋板MN上的位置是粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向所在直線與MN的交點(diǎn)，則擋板MN應(yīng)放在何處？勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向如何？2.(2014·東北三省三校模擬)如圖所示，某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，射入兩水平放置、電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))(

)A．d隨U1變化，d與U2無(wú)關(guān)B．d與U1無(wú)關(guān)，d隨U2變化C．d隨U1變化，d隨U2變化D．d與U1無(wú)關(guān)，d與U2無(wú)關(guān)1．弄清疊加場(chǎng)的組成特點(diǎn)．2．正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．3．畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(1)若只有兩個(gè)場(chǎng)且正交，合力為零，則表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止．二.帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(2)若三場(chǎng)共存時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其中洛倫茲力F＝qvB的方向與速度v垂直．(3)若三場(chǎng)共存時(shí)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有mg＝qE(4)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)或有約束的變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解．1.(2014·黑龍江齊齊哈爾二模)如圖所示，絕緣的中空軌道豎直固定，圓弧段COD光滑，對(duì)應(yīng)圓心角為120°，C、D兩端等高，O為最低點(diǎn)，圓弧的圓心為O′，半徑為R；直線段AC、HD粗糙且足夠長(zhǎng)，與圓弧段分別在C、D端相切。整個(gè)裝置處于方向垂直于軌道所在平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在豎直虛線MC左側(cè)和虛線ND右側(cè)存在著電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向分別為水平向右和水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量恒為q、直徑略小于軌道內(nèi)徑、可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球，從軌道內(nèi)距C點(diǎn)足夠遠(yuǎn)的P點(diǎn)由靜止釋放。2.如圖1所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy，在其第三象限空間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5T，還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝2N/C.在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場(chǎng)強(qiáng)大小也為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并在y>h＝0.4m的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點(diǎn)得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運(yùn)動(dòng)(PO與x軸負(fù)方向的夾角為θ＝45°)，并從原點(diǎn)O進(jìn)入第一象限．已知重力加速度g＝10m/s2，問(wèn)：(1)油滴在第三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力的大小之比.

(2)油滴在P點(diǎn)得到的初速度大??；(3)油滴在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．1.引起多解的原因：(1)帶電粒子的電性不確定形成多解，可能出現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)軌跡。(2)磁場(chǎng)方向不確定形成多解，可能出現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)軌跡。(3)臨界狀態(tài)不唯一形成多解，需要根據(jù)臨界狀態(tài)的不同，分別求解。(4)圓周的周期性形成多解。三.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期性和多解性2.解決本類問(wèn)題的一般思路：(1)首先要明確帶電粒子的電性和磁場(chǎng)的方向；(2)正確地找出帶電粒子運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)；(3)結(jié)合帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡利用圓周運(yùn)動(dòng)的周期性進(jìn)行分析計(jì)算。1.(2014·山東)如圖甲所示，間距為d、垂直于紙面的兩平行板P、Q間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。取垂直于紙面向里為磁場(chǎng)的正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。t＝0時(shí)刻，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子(不計(jì)重力)，以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁場(chǎng)且平行于板面的方向射入磁場(chǎng)區(qū)。當(dāng)B0和TB取某些特定值時(shí)，可使t＝0時(shí)刻入射的粒子經(jīng)Δt時(shí)間恰能垂直打在P板上(不考慮粒子反彈)。上述m、q、d、v0為已知量。2.如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場(chǎng)強(qiáng)度為正)．在t＝0時(shí)刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為v0，方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子．已知v0、t0、B0，粒子的比荷為，不計(jì)粒子的重力．求：(1)t＝t0時(shí)，求粒子的位置坐標(biāo)；(2)若t＝5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)，求0～5t0時(shí)間內(nèi)粒子距x軸的最大距離；(3)若粒子能夠回到原點(diǎn)，求滿足條