2020版高考物理二轮复习专题五电场和磁场第1课时电场和磁场基本问题讲义(共23页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第1课时电场和磁场基本问题高考命题点命题轨迹情境图电场性质的理解20151卷15,2卷1415(1)15题15(2)14题16(1)20题16(2)15题17(1)20题17(3)21题18(1)16题18(1)21题18(2)21题19(3)21题20161卷14、20,2卷15,3卷1520171卷20,3卷2120181卷16、21,2卷2120192卷20,3卷21磁场性质的理解20151卷2415(1)24题17(1)19题17(2)21题17(3)18题18(2)20题19(1)17题20171卷19,2卷21,3卷1820182卷2020191卷17带电
2、粒子在磁场中的匀速圆周运动20151卷14,2卷1916(2)18题16(3)18题17(2)18题17(3)24题19(2)17题19(3)18题20162卷18,3卷1820172卷18,3卷2420192卷17,3卷18“带电粒子或带电体”在电场和磁场中的运动20152卷2415(2)24题17(2)25题19(2)24题20171卷25,2卷2520192卷24,3卷241电场强度的三个公式(1)E是电场强度的定义式,适用于任何电场电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷q无关,试探电荷q充当“测量工具”的作用(2)Ek是真空中点电荷所形成的电场场强的决定式,E由场源电荷Q和场
3、源电荷到某点的距离r决定(3)E是场强与电势差的关系式,只适用于匀强电场注意:式中d为两点间沿电场方向的距离2电场能的性质(1)电势与电势能:.(2)电势差与电场力做功:UABAB.(3)电场力做功与电势能的变化:WEp.3等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且从电势高的等势面指向电势低的等势面(2)电场线越密的地方,等差等势面也越密(3)沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,电场力一定做功4带电粒子在磁场中的受力情况(1)磁场只对运动的电荷有力的作用,对静止的电荷无力的作用(2)洛伦兹力的大小和方向:F洛qvBsin,注意:为v与B的夹角F的方向由左手定则判定,四指
4、的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向5洛伦兹力做功的特点由于洛伦兹力始终和速度方向垂直,所以洛伦兹力永不做功1主要研究方法(1)理想化模型法如点电荷(2)比值定义法如电场强度、电势的定义方法,是定义物理量的一种重要方法(3)类比的方法如电场和重力场的类比;电场力做功与重力做功的类比;带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比2静电力做功的求解方法(1)由功的定义式WFlcos来求;(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求,即WEp;(3)利用WABqUAB来求3电场中的曲线运动的分析采用运动合成与分解的思想方法4匀强磁场中的圆周运动解题关键找圆心:若已知进场点的
5、速度和出场点,可以作进场点速度的垂线,依据是F洛v,与进出场点连线的垂直平分线的交点即为圆心;若只知道进场位置,则要利用圆周运动的对称性定性画出轨迹,找圆心,利用平面几何知识求解问题1电场线假想线,直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密程度表示电场的强弱2电势高低的比较(1)沿着电场线方向,电势越来越低;(2)将带电荷量为q的电荷从电场中的某点移至无穷远处,电场力做功越多,则该点的电势越高;(3)根据电势差UABAB,若UAB0,则AB,反之,则A0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点则()图4Aa点和b点的电势
6、相等Ba点和b点的电场强度大小相等Ca点和b点的电场强度方向相同D将负电荷从a点移到b点,电势能增加答案BC解析a、b两点到两点电荷连线的距离相等,且关于两点电荷连线中点对称,可知a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,选项B、C正确;电荷量分别为q和q(q0)的点电荷(等量异种点电荷)固定在正方体的两个顶点上,正方体的另外两个顶点a、b在两点电荷q和q连线的垂直平分面两侧,故a点和b点电势不相等,且ba,将负电荷从a点移到b点,电场力做正功,电势能减少,选项A、D错误拓展训练3(多选)(2019全国卷20)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一
7、点,则()A运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行答案AC解析在两个同种点电荷的电场中,一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自M点(非两点电荷连线的中点)由静止开始运动,粒子的速度先增大后减小,选项A正确;带电粒子仅在电场力作用下运动,若运动到N点的动能为零,则带电粒子在N、M两点的电势能相等;仅在电场力作用下运动,带电粒子的动能和电势能之和保持不变,可知若粒子运动到N点时动能不为零,则粒子在N点的电势能小于其在M点的电势能,故粒子在M点的电势能
8、不低于其在N点的电势能,选项C正确;若静电场的电场线不是直线,带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹不会与电场线重合,选项B错误;若粒子运动轨迹为曲线,根据粒子做曲线运动的条件,可知粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行,选项D错误拓展训练4(多选)(2019湖南衡阳市第二次联考)如图5所示,水平线a、b、c、d为匀强电场中的等差等势线,一个质量为m,电荷量绝对值为q的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两个点,已知该粒子在A点的速度大小为v1,在B点的速度大小为v2,且方向与等势线平行A、B连线长为L,连线与竖直方向的夹角为,不计粒子受到的重力,则()图5A该粒子一定
9、带正电B匀强电场的电场强度大小为C粒子在B点的电势能一定大于在A点的电势能D等势线b的电势比等势线d的电势高答案BC解析做曲线运动的物体受的合力指向曲线的内侧,可知粒子所受电场力方向竖直向上,沿电场线方向的位移为:yLcos由A到B,电场力做负功,由动能定理得:qEymvmv,所以E,故B正确;由B项分析知,A到B过程中电势能增大,故C正确;根据题意可确定粒子受到的电场力方向,但无法确定电场线的方向,所以无法确定等势面的电势高低及粒子的电性,故A、D错误1电流产生的磁场的合成对于多个电流在空间某点的合磁场方向,首先应用安培定则判断出各电流在该点的磁场方向(磁场方向与该点和电流连线垂直),然后应
10、用平行四边形定则合成2磁场力做的功磁场力包括洛伦兹力和安培力,由于洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直,洛伦兹力不做功,但是安培力可以做功3电流与电流的相互作用通常画出一个电流的磁场方向,分析另一电流在该磁场中的受力,来判断电流的受力情况例3(2019全国卷17)如图6,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()图6A2FB1.5FC0.5FD0答案B解析设三角形边长为l,通过导体棒MN的电流大小为I,则根据并联电路的规律可知通过导
11、体棒ML和LN的电流大小为,如图所示,依题意有FBlI,则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1BlIF,方向与F的方向相同,所以线框LMN受到的安培力大小为FF11.5F,选项B正确拓展训练5(2019河南周口市上学期期末调研)如图7所示,在直角三角形acd中,a60,三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点,其中b为ac的中点三根导线中的电流大小分别为I、2I、3I,方向均垂直纸面向里通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B,其中I表示电流强度,r表示该点到导线的距离,k为常数已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0,则d点的磁感应强度大小为()图7AB0B2B0C.B
12、0D4B0答案D解析设直角三角形的ad边长为r,则ac边长为2r,根据直导线产生的磁感应强度公式可得a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0k,由安培定则知方向水平向左;同理有c点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B1kB0,方向竖直向下;b点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B2k2B0,方向垂直于bd斜向左下方;如图所示:因tan60,可知B1和B0的合磁感应强度沿B2的方向,故d点的磁感应强度大小为B合B24B0,方向垂直于bd斜向左下方,故选D.1基本思路(1)画轨迹:确定圆心,用几何方法求半径并画出轨迹(2)找联系:轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角度与圆心角、运动时间相
13、联系,在磁场中运动的时间和周期相联系(3)用规律:利用牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式和半径公式2临界问题(1)解决带电粒子在磁场中运动的临界问题,关键在于运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,根据粒子的速度方向找出半径方向,同时由磁场边界和题设条件画好轨迹,定好圆心,建立几何关系(2)粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切例4(2019全国卷17)如图8,边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外ab边中点有一电子发射源O,可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子已知电子的比荷为k.则从a、d两点射出的电
14、子的速度大小分别为()图8A.kBl,kBlB.kBl,kBlC.kBl,kBlD.kBl,kBl答案B解析电子从a点射出时,其运动轨迹如图线,轨迹半径为ra,由洛伦兹力提供向心力,有evaBm,又k,解得va;电子从d点射出时,运动轨迹如图线,由几何关系有rl2(rd)2,解得:rd,由洛伦兹力提供向心力,有evdBm,又k,解得vd,选项B正确拓展训练6(多选)(2019云南昆明市4月质检)如图9所示,边长为L的正三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,BC边的中点O有一粒子源,可以在ABC平面内沿任意方向发射速率为v的相同的正粒子,若从AB边中点D射出磁场的粒子
15、,从O到D的过程中速度方向偏转了60,不计粒子的重力及带电粒子之间的相互作用,下列说法正确的是()图9A粒子运动的轨道半径为LB粒子不可能从A点射出磁场C粒子的比荷为D从B点射出的粒子在磁场中的运动时间为答案BC解析由题意从O点到D点的过程中速度方向偏转了60,则从D点射出的粒子,由弦长公式OD2rsin30,解得:r,故A错误;若粒子从A点射出,则弦长为L,得:L2sin,解得:60,即粒子以与竖直方向成60角射入,由几何关系可得,粒子将从AC边射出,故粒子不可能从A点射出磁场,故B正确;qvBm得:r,即,解得:,故C正确;OBr,则从B点射出的粒子的圆心角为60,所以运动时间为t,故D错
16、误拓展训练7(2019山东泰安市第二轮复习质量检测)如图10所示,正方形区域abcd内存在磁感应强度为B的匀强磁场,e是ad的中点,f是cd的中点,如果在a点沿对角线方向以速率v射入一带负电的粒子(重力不计),恰好从e点射出若磁场方向不变,磁感应强度变为,粒子的射入方向不变,速率变为2v.则粒子的射出点位于()图10Ae点Bd点Cdf间Dfc间答案C解析当磁感应强度为B,粒子速度为v时,半径R;当磁感应强度变为,粒子速度变为2v时,半径R4R如图所示,过a点作速度v的垂线,即为粒子在a点所受洛伦兹力的方向,并延长cd交于O点,由题图可知Oa4R,Odad2ae2RR,因此粒子出射点应在df间1
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- 2020 高考 物理 二轮 复习 专题 电场 磁场 课时 基本 问题 讲义 23
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