2022高中物理“微课程”的设计与实现研究--以电磁学部分为例.docx

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1、2022高中物理“微课程”的设计与实现研究-以电磁学部分为例篇一：高中物理微课程 高中物理微课程 本课程高一二三通用，区别是所选例题和练习题的难度不同 专题一：质点的直线运动 第一讲：所有公式和推论的推导和应用 第二讲：自由落体和竖直上抛运动和图像专题 第三讲：追及相遇和多过程问题 专题二：相互作用 第一讲：三种常见的力、力的合成与分解和求未知力的题型 第二讲：动态平衡的五种解题方法 第三讲：整体与隔离法、求极值的三种方法 专题三：牛顿运动定律 第一讲：牛顿第一定律、牛顿第二定律、利用牛顿第二定律求加速度的常见模型 第二讲：瞬时加速度的求法、整体与隔离法和临界极值问题 第三讲：多过程传送带模型

2、、图形问题、牛顿第三定律和超重失重问题 专题四：曲线运动 第一讲：运动的合成与分解（关联速度和小船过河问题） 第二讲：平抛物体的运动（与斜面有关的平抛、平抛中的临界极值问题） 第三讲：圆周运动（匀速圆周、竖直面内的圆周、临界极值问题） 专题五：万有引力与航天 第一讲：开普勒三定律、万有引力定律以及其在天文学上的应用 第二讲：万有引力和重力的关系、绕同一中心天体运动的小天体模型的两个推论 第三讲：三个宇宙速度、卫星变轨问题、双星多星系统问题。 专题六：机械能及其守恒定律 第一讲：功和功率（变力做功问题、机车启动问题） 第二讲：动能定理（定理的推导、多过程问题、多物体的系统问题） 第三讲：机械能守

3、恒定律（系统机械能守恒定律、能量守恒定律、功能关系总结） 专题七：电场 第一讲：电场的基本性质（库仑定律、电场强度的矢量性、场强 电势 电势差 电势能等物理量的判断） 第二讲：等势面的应用、电容器相关题型、两种图像题的解法 第三讲：带电粒子在匀强电场中的两种运动（匀变速直线运动和类平抛运动） 第四讲：电场与共点力平衡、牛顿运动定律、机械能相结合的综合题型讲解与总结 专题八：恒定电流 第一讲：电流的定义式、串并联特点总结、电动机三个功率的求解、电源的三个功率以及效率的求解 第二讲:闭合电路的动态分析、含容电路、两种伏安特性曲线题型 专题九：磁场 第一讲：磁场的基本性质（常见磁场磁感线分布、磁场对

4、电流的作用力、磁场对运动电荷的作用力） 第二讲：带电粒子在匀强磁场中运动（题型分单磁场、连续场、临界极值问题） 第三讲：速度选择器、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、等离子发电机、磁强计、霍尔效应 专题十：电磁感应 第一讲：感应电流产生的条件、楞次定律的应用 第二讲：法拉第电磁感应定律的三种形式以及应用 第三讲：电磁感应与动力学、能量相结合的综合题 专题十一：交变电流 第一讲：正余弦交流电的四个值（瞬时值、最大值、有效值、平均值） 第二讲：变压器工作原理、远距离输电 专题十二：力学实验 第一讲：实验一研究匀变速直线运动 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三验证力的平行四边形定则 第二讲：实验四

5、验证牛顿运动定律 实验五探究动能定理 实验六验证机械能守恒定律 专题十三：电学实验 第一讲：实验一测定金属的电阻率（包括测未知电阻、测电表内阻几种设计型实验） 第二讲：实验二测定电源的电动势和内阻（包括三种方法和实验误差分析） 第三讲：实验三描绘小电珠的伏安特性曲线 实验四多用表的使用 专题十四：选修3-3 第一讲：分子动理论与统计观点、固体、液体与气体 第二讲：热力学定律与能量守恒、用油膜法估测分子的大小的实验 专题十五：选修3-4 第一讲：机械振动和机械波 第二讲：光学 专题十六：选修3-5 第一讲：动量守恒定律 第二讲：原子物理 篇二：高中物理电磁学经典例题 高中物理典型例题集锦 (电磁

6、学部分) 25、如图22-1所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点时速度恰好为零， 然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变，则： A. 若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。 B. 若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。 C. 若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N 孔继续下落。 D. 若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N 孔继续下落。 分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间

7、的电压保持不变，当带电质点从M向N运动时，要克服电场力做功，W=qUAB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2d=qUAB 若把A板向上平移一小段距离，因UAB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回，应选A。 若把B板下移一小段距离，因UAB保持不变，质点克服电场力做功不变，而重力做功增加，所以它将一直下落，应选D。 由上述分析可知：选项A和D是正确的。 想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何?(选A、B)。 26、两平行金属板相距为d，加上如图23-1(b)所示的方波形电压，电压的最大值为U0，周期为T。现有一离子束

8、，其中每个离 子的质量为m，电量为q，从与两板等 距处沿着与板平行的方向连续地射入 两板间的电场中。设离子通过平行板 所需的时间恰为 T(与电压变化周期图23-1 图23-1(b) 图22-1 相同)，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上。试求：离子击中荧光屏上的位置的范围。(也就是与O点的最大距离与最小距离)。重力忽略不计。 分析与解： 各个离子在电场中运动时，其水平分运动都是匀速直线运动，而经过电场所需时间都是T，但不同的离子进入电场的时刻不同，由于两极间电压变化，因此它们的侧向位移也会不同。 当离子在t=0，T，2T时刻进入电场时，两板间在T/2时间内有电压U0，因而侧向做匀

9、加速运动，其侧向位移为y1，速度为V。接着，在下一个T/2时间内，两板间没有电压，离子以V速度作匀速直线运动，侧向位移为y2，如图23-2所示。这些离子在离开电场时，侧向位移有最大值，即(y1+y2)。 当离子在T=t/2,3/2T,5/2T时刻进入电场 时，两板间电压为零，离子在水平方向做匀速直线 运动，没有侧向位移，经过T/2时间后，两板间有 电压U0，再经过T/2时间，有了侧向位移y1，如图 23-3所示。这些离子离开电场时有侧向位移的最小 值，即y1。 当离子在上述两种特殊时刻之外进入电场的，其侧向位移值一定在(y1+y2)与y1之间。根据上述分析就可以求出侧向位移的最大值和最小值。

10、图23-3 所以，离子击中荧光屏上的位置范围为： 27、如图24-1所示，R1=R2=R3=R4=R，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C 的正中间有一质量为m，带电量为q的小球恰好处于静止状态；电键S断开时，小球向电容器一个极板运动并发生碰撞，碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷。设碰撞过程中没有机械能损失，小球反弹后恰好能运动到电容器另一极板。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动势， (2)小球与极板碰撞后的带电量。 分析与解：(1)电键S闭合时，R1、R3并联与R4串 联，(R2中没有电流通过) UC=U4=(2/3) 对带电小球有：mg=qE=qUC/d=(2/3)q/d 图24-1

11、得：=(3/2)mgd/q (2)电键S断开后，R1、R4串联，则UC=/2=(3/4)mgd/q 1 小球向下运动与下极板相碰后，小球带电量变为q，向上运动到上极板，全过程由动能定理得：mgd/2qUC/2mgd+qUC=0 2 由12式解得：q=7q/6。 28、如图25-1所示为矩形的水平光滑导电轨道abcd，ab边和cd边的电阻均为5R0，ad边和bc边长均为L，ad边电阻为4R0，bc边电阻为2R0，整个轨道处于与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度为B。轨道上放有一根电阻为R0的金属杆mn，现让金属杆mn在平行轨道平面的未知拉力F作用下，从轨道右端以速率V匀速向左端滑动，设滑动中金属

12、杆mn始终与ab、cd两边垂直，且与轨道接触良好。ab和cd边电阻分布均匀，求滑动中拉力F的最小牵引功率。 分析与解：mn金属杆从右端向左端匀速滑动切割磁 感线产生感应电动势，mn相当于电源（），其电路为内 电路，电阻为内电阻。当外电阻最大时，即当mn滑到 图25-1 距离ad=(2/5)ab时，此时电阻Rmadn=Rmbcn=8R0时，外 阻最大值Rmax=4R0，这时电路中电流最小值：Imin= /(Rmax+r)=BLV/(4R0+R0)=BLV/5R0 所以，Pmin=FminV=BLIminV=BLVBLV/5R0=BLV/5R0 29、如图26-1所示，用密度为D、电阻率为的导线做

13、成正方形线框，从静止开始沿竖直平面自由下落。线框经过方向垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场，且磁场区域高度等于线框一边之长。为了使线框通过磁场区域的速度恒定，求线框开始下落时的高度h。(不计空气阻力) 分析与解：线框匀速通过磁场的条件是受到的竖直向上的安培力与重力平衡，即： 222 F安=mg 1 设线框每边长为L，根据线框进入磁场的速度为，则安培力可表达为： F安 =BIL= 设导线横截面积为S，其质量为：m=4LSD 3 其电阻为：R=4L/S 4 联立解1、2、3、4式得： 2 h=128D22g/B4 想一想：若线框每边长为L，全部通过匀强磁场的时间 为多少?(t=2L/V) t=t1

14、+t2,t1=L/V=t2; 图26-1 线框通过匀强磁场产生的焦耳热为多少？(Q=2mgL)（能量守恒） 30、如图27-1所示，光滑导轨EF、GH等高平行放置，EG间宽度为FH间宽度的3倍，导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高。ab、cd是质量均为m的金属棒，现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑，设导轨足够长。试求：(1)ab、cd棒的最终速度，(2)全过程中感应电流产生的 焦耳热。 分析与解：ab下滑进入磁场后切 割磁感线，在abcd电路中产生感应电 流，ab、cd各受不同的磁场力作用而 分别作变减速、变加速运动，电路中图27-1 感应电流逐渐减小，当感应电流为零时，a

15、b、cd不再受磁场力作用，各自以不同的速度匀速滑动。全过程中系统内机械能转化为电能再转化为内能，总能量守恒。 (1) ab自由下滑，机械能守恒：mgh=(1/2)mV 1 由于ab、cd串联在同一电路中，任何时刻通过的电流总相等，金属棒有效长度 Lab=3Lcd，故它们的磁场力为：Fab=3Fcd 2 在磁场力作用下，ab、cd各作变速运动，产生的感应电动势方向相反，当ab=cd时，电路中感应电流为零，(I=0)，安培力为零，ab、cd运动趋于稳定，此时有：BLabVab=BLcdVcd 所以Vab=Vcd/3 3 2 ab、cd受磁场力作用，动量均发生变化，由动量定理得： Fabt=m(V-

16、Vab) 4Fcdt=mVcd 5 联立以上各式解得：Vab=(1/10)，Vcd=(3/10) 2 2(2)根据系统能量守恒可得：Q=E机=mgh-(1/2)m(Vab+Vcd)=(9/10)mgh 说 明：本题以分析ab、cd棒的受力及运动情况为主要线索求解。 注意要点：明确ab、cd运动速度稳定的条件。 理解电磁感应及磁场力计算式中的“L”的物理意义。 电路中的电流、磁场力和金属棒的运动之间相互影响制约变化复杂， 解题时抓住每一瞬间存在Fab=3Fcd及终了状态时Vab=(1/3)Vcd的关系，用动量定理求解十分方便。 金属棒所受磁场力是系统的外力，且FabFcd时，合力不为零，故系统动

17、量不守恒，只有当Lab=Lcd时，Fab=Fcd，方向相反，其合力为零时， 系统动量才守恒。 31、如图28-1所示，X轴上方有匀强磁场B，下方 有匀强电场E。电量为q、质量为m、重力不计的粒子在 y轴上。X轴上有一点N(L，0)，要使粒子在y轴上由静 止释放而能到达N点，问：(1)粒子应带何种电荷? (2) 释放点M应满足什么条件? (3)粒子从M点运动到N点经 历多长的时间? 分析与解：(1) 粒子由静止释放一定要先受电场力作用 (磁场对静止电荷没有作用力)，所以 M点要在-Y轴上。要进入磁场必先向上运动，静上的电荷要向上运动必须受到向上的电场力作用，而场强 E方向是向下的，所以粒子带负电

18、。 (2)粒子在M点受向上电场力，从静止出发做匀加速运动。在 O点进入匀强磁场后，只受洛仑兹力(方向沿+X轴)做匀速周围运动，经半个周期，回到X轴上的P点，进入匀强电场，在电场力作用下做匀减速直线运动直到速度为零。然后再向上做匀加速运动，在X轴上P点进入匀强磁场，做匀速圆运动，经半个周期回到X轴上的Q点，进入匀强电场，再在电场力作用下做匀减速运动直到速度为零。此后，粒子重复上述运动直到 X轴上的N点，运动轨迹如图28-2所示。 设释放点M的坐标为(0.-yO)，在电场中由静 止加速，则：qEyO=mV 1 2图 28-1篇三：高中物理电磁学习题 电磁学 一、选择题 1.（09年全国卷）17.如

19、图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且 与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且 ?abc?bcd?1350。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到 的磁场的作用力的合力 （） A. 方向沿纸面向上，大小为1)ILB B. 方向沿纸面向上，大小为1)ILB C. 方向沿纸面向下，大小为1)ILB D. 方向沿纸面向下，大小为1)ILB 2.（09年北京卷）19如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向 下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电 场区域，恰好沿直线由区域右

20、边界的O点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场 而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同 初速度由O点射入，从区 域右边界穿出，则粒子b （） A穿出位置一定在O点下方 B穿出位置一定在O点上方 C运动时，在电场中的电势能一定减小 D在电场中运动时，动能一定减小 3.（09年广东物理）12图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进 入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S 上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子 位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（） A质谱仪是分析同位素的重要工具 B速度选

21、择器中的磁场方向垂直纸面向外 C能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 4.（09年广东理科基础）1发现通电导线周围存在磁场的科学家是（ ） A洛伦兹 B库仑 C法拉第 D奥斯特 5.（09年广东理科基础）13带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。 下列表述正确的（） A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C洛伦兹力的大小与速度无关 D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 6.(09年广东文科基础)61带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，其受到的洛伦兹力的方向， 下列表述正确的是 (） A与磁场方向相同B与运动方

22、向相同C与运动方向相反D与磁场方向垂直 7.（09年山卷）21如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有 磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场， 直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（） A感应电流方向不变 BCD段直线始终不受安培力 C感应电动势最大值EBav D感应电动势平均值E?1?Bav 4 8.（09年重庆卷）19.在题19图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时， 导线MM'与NN'之间的安培力的大小为fa 、fb ，判断这两段导线 （） A.相互吸

23、引，fa >fb B.相互排斥，fa > fb C.相互吸引，fa <fb D.相互排斥，fa <fb 9.（09年安徽卷）19. 右图是科学史上一张著名 的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场 中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可 知粒子 （ ） A. 带正电，由下往上运动B. 带正电，由上往下运动 C. 带负电，由上往下运动D. 带负电，由下往上运动 10.（09年宁夏卷）16. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速 度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和

24、S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时， 两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所 示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在 达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合 力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势 差为160V，磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近 似值和电极a、b的正负为 （） A. 1.3m/s ，a正、b负 B. 2.7m/s ， a正、b负 C1.3m/s，a负、b正 D. 2.7m/s ， a负、b正 1

25、1.（09年安徽卷）20. 如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平旋 转在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成450角，o、o 分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边obco 绕oo 逆时针900到图乙所示位置。在 这一过程中，导线中通过的电荷量是（ ） A. 12.（09年海南物理）2一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如 图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态：当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂 B. 2RBS C.D. RR 直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是（ ） 13.（09年海南物理

26、）4一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接， 木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所示的电路 中，其中R为滑线变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。下列情况中，可观测 到N向左运动的是 （ ） A在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间 B在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间 C在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时 D在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时 二、非选择题 14.（09年全国卷）26（21分）如图，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方 向垂直于x y平面向外。P是y轴上距原点为h的一点，N0为x轴上

27、距原点为a的一点。A 是一块平行于x轴的挡板，与x轴的距离为，A的中点在y轴上，长度略小于。带点 粒子与挡板碰撞前后，x方向的分速度不变，y方向的分速度反向、大 小不变。质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子从P点瞄准N0点入射， 最后又通过P点。不计重力。求粒子入射速度的所有可能值。 15.（09年全国卷）25.（18分）如图，在宽度分别为l1和l2的两个毗邻的条形区域分别 有匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里，电场方向与电、磁场分界线平行向右。 一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场， 然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场，最后从电场边界上的Q点射出。已知

28、PQ垂直于电场方向，粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d。不计重力,求电场强度与磁感应强度大小之比及粒子在磁场与电场中运动时间之比。 16.（09年天津卷）11.(18分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为?.不计空气阻力，重力加速度为g,求 (1) 电场强度E的大小和

29、方向； (2) 小球从A点抛出时初速度v0的大小; (3) A点到x轴的高度h. 17.（09年山东卷）25（18分）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在03t时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。 已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时，刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。（不 考虑粒子间相互影响及返回板间的情况） 图甲 图乙 v0 高中物理“微课程”的设计与实现研究-以电磁学部分为例出自：百味书屋链接地址： 转载请保留,谢谢!本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第24页 共24页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页第 24 页 共 24 页