1、二轮物理 专题六 电场和磁场 二轮物理 展示考纲明晰考向 方法归纳重点点拨 锁定考点高效突破 二轮物理 展示考纲明晰考向 重要考点考题预测1.库仑定律.()2.电场强度、点电荷的场强.()3.电势差.()4.带电粒子在匀强电场中的运 动.()5.匀强磁场中的安培力.()6.洛伦兹力公式.()7.带电粒子在匀强磁场中的运 动.()带电粒子在电场中的运动和磁场中的偏转是命题的热点.2016年高考对带电粒子在电场和磁场中的运动仍以选择题的形式考查的可能性较大,往往与牛顿运动定律、功能关系、平抛运动和圆周运动等知识结合命题.二轮物理 方法归纳重点点拨 一、电场力做功的求解方法 1.利用电功的定义式W=
2、Flcos 来求.2.利用结论“电场力做功等于电势能增量的负值”来求,即W=-Ep.3.利用WAB=qUAB来求.4.对只在电场力作用下运动的带电体W=Ek.二轮物理 二、带电粒子的“磁偏转”和“电偏转”的比较 匀强磁场中的“磁偏转”匀强电场中的“电偏转”受力 特征 vB 时,F=qvB(变力,只改变 v 的方向)无论 v 是否与 E 垂直,F=qE(恒力)运动 规律 匀速圆周运动(vB),轨迹为圆周或圆弧 轨道半径:r=mvqB(粒子与磁场的参量共同决定)运动周期:T=2mqB(运动周期与粒子速度无关)类平抛运动(vE),轨迹为抛物线 初速度方向:vx=v0,x=v0t(匀速直线运动)电场力
3、方向:vy=qEm t,y=22qEtm (初速度为零的匀加速直线运动)二轮物理 偏转 时间 t=2 T 或 t=360。T t=0 xv 偏转角 =t 在相等的时间内偏转角度 相等 tan =yxvv 在相等的时间内偏转角度往往不等 偏转 位移 y=r(1-cos )或 y=r-22rx y=22qEtm 处理 方法 找准几何关系,确定圆心,求解半径、周期 运动的合成与分解、类平抛运动规律 力做 功及 能量 的转 化情 况 洛伦兹力对带电粒子均不做功,粒子的动能不变 W=Eqx=-Ep=Ek=12 m2yv 二轮物理 锁定考点高效突破 考点一 电场性质的应用 典例(2015 全国新课标理综)
4、如图,直线 a,b 和 c,d 是处于匀强电场中的两组平行线,M,N,P,Q 是它们的交点,四点处的电势分别为 M,N,P,Q.一电子由 M 点分别运动到 N 点和 P 点的过程中,电场力所做的负功相等.则()A.直线 a 位于某一等势面内,M Q B.直线 c 位于某一等势面内,M N C.若电子由 M 点运动到 Q 点,电场力做正功 D.若电子由 P 点运动到 Q 点,电场力做负功 二轮物理 思路探究(1)匀强电场的等势面具有什么特点?答案:匀强电场的等势面为与电场线垂直的一簇平行直线.(2)由WMN=WMP可得出什么结论?答案:说明 UMN=UMP,进而可得出 N=P,从而可以得出 N,
5、P 两点在同一等势面上.(3)如何确定电场力做功的正负?答案:可根据力的方向与位移方向的夹角来判断,也可应用WAB=qUAB来判断.解析:由电子从 M 点分别运动到 N 点和 P 点的过程中,电场力所做的负功相等可知,M N=P,故过 N,P 点的直线 d 位于某一等势面上,则与直线d 平行的直线 c 也位于某一等势面上,选项 A 错误,B 正确;M=Q,则电子由 M 点运动到 Q 点,电场力不做功,选项 C 错误;由于 P M=Q,电子由 P点运动到 Q 点,电势能减小,电场力做正功,选项 D 错误.答案:B 二轮物理 以例说法 判断电场性质的常用方法(1)判断场强强弱2QEk r电场线势场
6、强叠根据或等面的疏密 根据公式和加原理 (2)判断电势高低pEq电场线根据的方向根据(3)判断电势能大小=ppEqEW电，由电场 力做功情况判断根据根据 二轮物理 题组训练 1.电场力做功与电势能变化(2015浙江五校联考)(多选)如图(甲)所示,Q1,Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a,b,c三点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动经过b,c两点(粒子只受电场力作用),粒子经过a,b,c三点时的速度分别为va,vb,vc,其速度图象如图(乙)所示.以下说法中错误的是()A.Q2一定带负电 B.Q2的电荷量一定大于Q1的电荷量 C.b点的电
7、场强度最大 D.粒子由a点运动到c点的过程中,粒子的电势能先增大后减小 ABC 二轮物理 解析:从速度图象上看,从a到b做加速度减小的减速运动,在b点时粒子运动的加速度为零,则电场力为零,所以该点Q1,Q2的合场强为零,故Q2带正电,故选项A,C错误;b点场强为零,根据库仑定律知,b到Q1的距离大于到Q2的距离,所以Q1的电荷量大于Q2的电荷量,故选项B错误;粒子由a点运动到c点的过程中,动能先减小后增大,根据能量守恒电势能先增大后减小,故选项D正确.二轮物理 2.电势、等势面的应用(2014 新课标全国理综)(多选)如图,在正点电荷 Q 的电场中有 M,N,P,F四点,M,N,P 为直角三角
8、形的三个顶点,F 为 MN 的中点,M=30,M,N,P,F四点处的电势分别用 M,N,P,F表示,已知 M=N,P=F,点电荷 Q 在M,N,P 三点所在平面内,则()A.点电荷 Q 一定在 MP 的连线上 B.连接 PF 的线段一定在同一等势面上 C.将正试探电荷从 P 点搬运到 N 点,电场力做负功 D.P大于 M AD 二轮物理 解析:点电荷电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇同心圆,所以任意两个等势点连线的垂直平分线都经过点电荷,如图所示,MN的垂直平分线和PF的垂直平分线相交于一点E,E点即点电荷Q所在的位置,根据几何关系可得E点在MP边,即点电荷一定在MP连线上,故选项A正确,B错
9、误;正试探电荷从P点移动到N点,远离场源正电荷,电场力做正功,选项C错误;根据几何关系可得EP0,故 P 球将沿斜面下滑,故选项 D 正确.二轮物理 考点二 带电体在电场中的运动 典例(2015四川理综)如图所示,粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上,B端与桌面边缘对齐,A是轨道上一点,过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.5106 N/C,方向水平向右的匀强电场.带负电的小物体P电荷量是2.010-6C,质量m=0.25 kg,与轨道间动摩擦因数=0.4.P从O点由静止开始向右运动,经过0.55 s到达A点,到达B点时速度是5 m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为,且tan
10、=1.2.P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用,F大小与P的速率v的关系如表所示.P视为质点,电荷量保持不变,忽略空气阻力,取g=10 m/s2.求:v/(ms-1)0v22vf,因此,P 在到达 A 点之前做匀加速直线运动,设经过时间 t1物体速度达到 v1=2 m/s,此时物块位移为 x0.则(F1-f)x0=12 m21v-0 x0=12v t1 联立解得 t1=0.5 s0.55 s.说明物体 P 速度达到 v=2 m/s 时未到达 A 点.二轮物理(2)由表格知 2 m/sv5 m/s 时,F2=6 N,设 P 到达 A 点时速度为 v2,则v2=v1+a2t2 其中 a
11、2=2Ffm t2=0.55 s-0.5 s=0.05 s.联立可得 v2=3 m/s.在 AB 段物体受力如图所示 设 AB 段距离为 x2,由动能定理得(F2-f-qE)x2=12 m2Bv-12 m22v 解得 x2=1 m.二轮物理 电场力做功 WAB=-qEx2=-3 J 根据表格数据,当物体 P 到达 B 点后,水平外力 F3=3 N=qE,因此,物体 P 离开水平桌面后,将做平抛运动,设运动至 D 点时其水平位移为x3,时间为 t3,则在水平方向上有 x3=vBt3 根据几何知识 tan=Byvv=3Bvgt 联立得 x3=2512 m.则 BD 段电场力做功为 WBD=-qEx
12、3=-6.25 J.故整个过程中电场力做功为 W=WAB+WBD=-9.25 J.答案:(1)0.5 s(2)-9.25 J 二轮物理 以例说法 带电粒子在电场中运动问题的分析思路(1)如果是带电粒子受恒定电场力作用下的直线运动问题,应用牛顿第二定律找出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等.(2)如果是非匀强电场中的直线运动,一般利用动能定理研究全过程中能的转化,研究带电粒子的速度变化、运动的位移等.(3)匀强电场中的曲线运动问题,一般是类平抛运动模型,通常采用运动的合成与分解方法处理.通过对带电粒子的受力分析和运动规律分析,借助运动的合成与分解,寻找两个分运动,再应用牛顿运动定律
13、或运动学方程求解.(4)当带电粒子从一个电场区域进入另一个电场区域时,要注意分析带电粒子的运动规律的变化及两区域电场交界处的有关联的物理量,这些关联量往往是解决问题的突破口.二轮物理 题组训练 1.带电微粒在电场中的平衡和加速问题(2015全国新课标理综)如图,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态.现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将()A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动 D 二轮物理 解析:最初带电微粒处于静止状态,受力如图(甲)
14、,Eq=mg;当两板绕过a点的轴逆时针转过45时,带电微粒的受力如图(乙),其合力指向左下方,故微粒从静止开始向左下方做匀加速运动,选项D正确.二轮物理 2.带电粒子在匀强电场中的偏转(2015浙大附中全真模拟)(多选)一个质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔、竖直高度相等,电场区水平方向无限长,已知每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.小球在水平方向一直做匀速直线运动 B.若场强大小等于mg/q,则小球经过每一电场区的时间均相同 C.若场强
15、大小等于2mg/q,则小球经过每一无电场区的时间均相同 D.无论场强大小如何,小球通过所有无电场区的时间均相同 AC 二轮物理 解析:将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,水平方向不受外力,以 v0做匀速直线运动,故选项 A 正确;竖直方向,在无电场区只受重力,加速度为 g,竖直向下,有电场区除重力外,电场强度等于 mgq 时,电场力等于 mg,故在电场区小球所受合力为零,在无电场区匀加速运动,故经过每个电场区,小球的速度均不等,因而小球经过每一无电场区的时间均不相等,故选项 B错误;当电场强度等于 2mgq时,电场力等于 2mg,故在电场区小球所受的合力大小等于 mg,方向竖直向上,加
16、速度大小等于 g,方向竖直向上,根据运动学公式,有经过第一个无电场区 y=12 g21t v1=gt1 经过第一个电场区 二轮物理 y=v1t2-12 g22t v2=v1-gt2 联立解得 t1=t2 v2=0 接下来小球的运动重复前面的过程,即竖直方向每次通过无电场区都是自由落体运动,每次通过电场区都是末速度为零的匀减速直线运动,故选项 C正确;综合分析可知,小球通过每个无电场区的初速度不一定相同,所以,通过无电场区的时间不一定相同,故选项 D 错误.二轮物理 3.带电粒子在电场中运动的综合问题(2015 宁波效实高考模拟)如图所示,一固定的水平玻璃圆环均匀带上电荷,其中心 O 的正上方和
17、正下方分别有两点 A,B,OA=OB=h.现将一质量为 m 的带正电小球放在 A 点时恰好处于静止状态,若给小球一个沿竖直向下的初速度v0,重力加速度为 g,则下列判断正确的是()A.带电圆环在 B 点产生的场强方向竖直向上 B.小球从 A 点运动到 B 点的过程中电场力一直做负功 C.小球从 A 点运动到 B 点的过程中通过 O 点时速度最大 D.小球通过 B 点时的速度为204vgh D 二轮物理 解析:小球原来静止在A 点,电场力与重力平衡,电场力方向竖直向上,所以A 点的场强方向竖直向上,由对称性分析知 B 点的场强方向竖直向下,故选项A错误;小球从A点运动到B点的过程中电场力先竖直向
18、上,后竖直向下,则电场力先做负功后做正功,重力一直做正功,由动能定理知,通过 B 点时的速度最大,故选项 B,C 错误;从 A 到 B,由对称性可知电场力做的总功为0,由动能定理得 2mgh=12 m2Bv-12 m20v,则 vB=204vgh,故选项 D 正确.二轮物理 考点三 安培力作用下的平衡与运动问题 典例 如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场,金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 的直流电源.现把一个质量m=0.04 kg 的导
19、体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 ,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2.已知sin 37=0.60,cos 37=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力的大小;(3)导体棒受到的摩擦力.二轮物理 审题突破 二轮物理 规范解答:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有 I=0ERr=1.5 A.(2)导体棒受到的安培力F安=BIL=0.3 N.(3)导体棒受力如图所示,由于导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力F1=mgsin 37=0.24 Nrn 即 rn=13 232212dnn 且 rn2 d 故 n 为大于 1 的正整数.Bn=nmvr e=22113 23221nBn=4.20nnB 故 n4.2,又因为 n 为正整数,故 n=2,3,4.故磁场可能值为 B10.91B B2=2.5B B3=20B.二轮物理 答案:(1)负电子(2)2 23 edBm 616meB (3)0.91B或2.5B或20B 二轮物理 点击进入限时训练
