高考物理押題系列Ⅰ專題7電場和磁場

1、2012 高考物理押題系列專題7 電場和磁場一、 2012 大綱解讀二、重點剖析“場”的本質(zhì)源自電荷，電荷的周圍存在電場，運動電荷產(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7 1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圖 7 1三、考點透視考點 1、“場”的性質(zhì)從力和能兩個角度去描述場的性質(zhì)電場強度 e 和磁感應(yīng)強度b分別描述電場和磁場對放入其中的物質(zhì)（電荷、通電導體）力的作用；電勢就是從電場能的角度引入的物理量，雖然中學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

2、中的通電導體與磁場共同具有能量2點撥 ：勻強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，計算時 d 雖然是一定要用沿場強方向的距離，但在同一個勻強電場 e中，電勢差 u與距離 d 的關(guān)系卻可以演變?yōu)?“任意一族平行線上等距離的兩點的電勢差相等”，體現(xiàn)知識運用的“活”字，平時練習時要注意考點 2、“場”對物質(zhì)的作用電場對放入其中的電荷有力的作電荷電場產(chǎn)生用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場中作用于運動電荷運動的試題； 電場對放入其中的導體的磁場產(chǎn)生作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象電流作用于磁場只對運動電荷和電流可能有圖 73圖磁場力作用， 當

3、帶電粒子的速度和導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動問題相關(guān)點撥 ：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”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同學們一般都只將問題放在帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動中去分析判斷，認為洛倫茲力不做功，帶電粒子的動能不變而錯選a3解析 ：靜電平衡時，整個導體是等勢體，導體表面是等勢面，a、 b電勢相等，導體內(nèi)場強處處為零， ad錯； d點場強方向即正點電荷產(chǎn)生的場強方向，即由d指向 b，沿電場線方向電勢降低

4、，故 b端的電勢比 d點的低， b對 c錯；答案 ： b點撥 ：這部分只要求掌握靜電平衡時導體的特性即可一是不要以帶電正、負來判斷電勢高低， 二是要區(qū)分靜電平衡時導體內(nèi)部的三種場強： 場源電荷的場強、 感應(yīng)電荷的場強和實際場強四、熱點分析：例 4：在如圖所示的空間中，存在場強為e 的勻強電場，同時存在沿x 軸負方向，磁感應(yīng)強度為 b 的勻強磁場。一質(zhì)子 ( 電荷量為 e) 在該空間恰沿 y 軸正方向以速度 v 勻速運動。據(jù)此可以判斷出a質(zhì)子所受電場力大小等于ee，運動中電勢能減小，沿著z軸方向電勢升高b質(zhì)子所受電場力大小等于ee，運動中電勢能增大，沿著z軸方向電勢降低4c質(zhì)子所受電場力大小等于

5、 evb，運動中電勢能不變，沿著 z 軸方向電勢升高d質(zhì)子所受電場力大小等于 evb，運動中電勢能不變，沿著 z 軸方向電勢降低例 5：如圖 76 所示，一根長 l1.5 m 的光滑絕緣細直桿 mn，豎直固定在場強為e1.0 105 n/c、與水平方向成 30角的傾斜向上的勻強電場中桿的下端m固定一個帶電小球，電荷量+4.5 10-6 c；另一帶電小球b穿在桿上可自由滑動，電aq荷量 q +1.0 10-6 c，質(zhì)量 m 1.0 10-2 kg現(xiàn)將小球 b從桿的上端 n靜止釋放，小球 b 開始運動（靜電力常量k 9.0 109 nm2c2，取 g l0 m/s 2)小球 b開始運動時的加速度為

6、多大？小球 b的速度最大時，距m端的高度 h 為多大？1圖 7 6小球 b從 n端運動到距 m端的高度 h2 0.6l m 時，速度為 v 1.0 m/s ，求此過程中小球 b的電勢能改變了多少？kqq解得： h1mgqe sin5代人數(shù)據(jù)解得：h1 0.9 m反思： 由于點電荷a在空間各點產(chǎn)生的場強并不相等，使小球 b 的運動加速度也不恒定，因此不能從運動規(guī)律求高度h1，必須對小球b在運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算高度h1；第問是本題的難點，拋開考生熟悉的點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)

7、化與做功的關(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e pw2w3 c粒子穿過電場的過程中，電場力做功1 mv02 cos22d粒子穿過電場的過程中，電勢能減小1 mv02 cos226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，從粒子飛出點到原點，o該曲線就是一條類平拋運動的拋物線，即粒子的運動為類平拋運動，因此y 方向速度不變，x 方向做勻減速運動，飛出時速度恰好減小到零例 7：如圖 7 8 所示，帶正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

8、的勻強電場和垂直于桿斜向上的勻a強磁場，小球沿桿向下滑動，在a 點時動能為 100j，到 c 點時動能bc為零，則 b 點恰為 a、 c 的中點，則在此運動過程中（）圖 78a小球經(jīng)b 點時動能為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 點后可能沿桿向上運動解析：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點時動能為零， 說明小球有減速運動若小球先做加速運動，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，當加速度減小到零時速度最

9、大，然后做勻速運動，不合題意，故小球一開始就做減速運動，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， mgqe，則運動過程中電勢能的增加量小于重力勢能的減小量，若 0，則二者相等，若p向上，則 b 正確；p向上，當小球速度為零p時若有 f sin n ，則小球可沿桿向上運動，d對7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：cos = v0 ，又 r= mv ，而vbqd= 2r cos= 2 mv cos= 2mv0 ， a 正確nbqbqv0v0dob答案 ：

10、au有關(guān)，不少考生由此計算粒vr反思： 由于粒子的偏轉(zhuǎn)角與m v 與 d、u的關(guān)系，無端多出幾個未知量使v子射出電場時的速度(a)(b)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，但圖 7 10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 9、如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在 oxy平面的 abcd區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為e 的勻強電場 i 和 ii ，兩電場的邊界均是邊長為l 的正方82eex1mv22yy1 at 21 eel222 mv2eellvyatmv2， yvy nv2解得xyl211，即在

11、電場 i 區(qū)域內(nèi)滿足方程的點即為所求位置。2n49答案： d2mvbe解析 ：由平衡條件有：tan=qemg10q= mg tan = 4.0010-2 100.75 c =3.00 10-3 c bee100oc帶負電荷adqec電場反向后， 電場力和重力的合力f 大小仍為mg = 0.5 nocosfmgf不變，方向與豎直方向夾角為 37指向右下方，小球的平衡圖 7 15位置o， oo與的夾角為2 74，故小球從c點開始向o做加速運動，到達ooc時速度最大， 根據(jù)對稱性， 小球會繼續(xù)運動到與 oo 成 2 74的 c點，即在 cc之間振動由圖 7 15可知， c點與同 o等高的 d點間電勢

12、差最大，由ued 得u m =er 1+ sin= 320v即fn =f+q v b+m v2 =1.24 nr由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫n=f n = 1.24 n答案： 負電荷， q=3.00 10 -3 c； um=320v, fn=1.24n反思 : 帶電粒子在復合場中的運動問題，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，正確的受力分析和運動狀態(tài)分析是前提4三個確定：當帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，相關(guān)問題的解答關(guān)鍵在三個確定，如圖 7 16 所示：11圓心 o：總是位于粒子在不同位置的兩點a、b處所受洛侖茲力f作用線的交點上或弦的中

13、垂線oo與任一個洛侖茲力f作用線oab的交點上；bm半徑 r：物理方法 r；fqb幾何方法一般由三角計算來確定.o圓心角 與時間 taf：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，且有圖 7162t2t ,或s 幾何方法 ，tr ()sr或t12. 空氣阻力做負功，使其動能減小 . 向南北兩極磁感應(yīng)強度不斷增強. 太陽對粒子的引力做負功135. 如圖 4 所示，勻強電場方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運動，經(jīng)過點時動能是100，經(jīng)過點時，動能是點的141 ，減少的動能有 3 轉(zhuǎn)化成電勢能，那么，當它再次經(jīng)過點時動能為（）55 .16 .

14、8 .4 .20 8. 如圖 7 所示，在重力加速度為的空間中， 有一個帶電量為的場源電荷置于點，、為以）為圓心，半徑為的豎直圓周上的兩點，、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q 的有孔小球，沿光滑絕緣細桿從點由靜止開始下滑，滑至點時速度的大小為5gr , 下列說法正確的是（） . 從到小球做勻加速運動. 從到小球的機械能守恒. 、兩點間的電勢差為mgr2 q . 若小球不通過桿從點自由釋放，則下落到點時的速度大小為3gr16. 小球重力在點的瞬時功率為mgv2 sin10.如圖 9 所示，絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場中，場強為e，在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為

15、m、帶電q 的小球，由靜止開始沿軌道運動，下述說法正確的是()a、小球在運動過程中機械能守恒b、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大c、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為3（mg+qe）d、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為（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）17當兩探針和分別與環(huán)上，環(huán)內(nèi)導電紙接觸時，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零” ）當兩探針和分別與環(huán)上、導電紙上點接觸時，電流表指針將。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）12. 如圖 11 所示，實驗中如果探針在導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

16、導電紙的電壓，電壓正常，再測電極對導電紙的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓處處相等，且等于電源的電動勢，這說明18（）小球達到點時對軌道的壓力（）要使小球剛好能運動到點，小球開始運動的位置應(yīng)離點多遠？16.設(shè)在討論的空間范圍內(nèi)有磁感應(yīng)強度為的勻強磁場，的方向垂直于紙面向里，如圖15 所示，在紙平面上有一長為h 的光滑絕緣空心細管，管的端內(nèi)有一帶正電的小球，在紙平面上端的正右前方2h 處有一個不帶電的小球，開始時1相對管靜止，管1219向運動，小球 2 在紙平面上沿著以于延長線方向成450 角的速度 u2 運動，設(shè)管的質(zhì)量遠大于 1 的質(zhì)量， 1 在管內(nèi)的運動對管的運動的影響可以忽略。已知 1 離開的管的端時相對紙面的速度大小恰好為2u ，且在離開管后最終能與2 相1碰，試求：（）1 的比荷（） u1 和 u2 的比值20參考答案：1.bcd2. bc3.d4.a5. c6.ad7.c8. cd9. ab10.b