2019-2020年高三物理復習 專題六 電場與磁場 第1課時 電場與磁場的理解講義.doc
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2019-2020年高三物理復習 專題六 電場與磁場 第1課時 電場與磁場的理解講義 專題定位 本專題主要是綜合應用動力學方法和功能關系解決帶電粒子在電場和磁場中的運動問題．這部分的題目覆蓋的內容多，物理過程多，且情景復雜，綜合性強，常作為試卷的壓軸題．高考對本專題考查的重點有以下幾個方面：①對電場力的性質和能的性質的理解；②帶電粒子在電場中的加速和偏轉問題；③帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動問題；④帶電粒子在電場和磁場的組合場中的運動問題；⑤帶電粒子在電場和磁場的疊加場中的運動問題；⑥帶電粒子在電場和磁場中運動的臨界問題． 應考策略 針對本專題的特點，應“抓住兩條主線、明確兩類運動、運用兩種方法”解決有關問題．兩條主線是指電場力的性質(物理量——電場強度)和能的性質(物理量——電勢和電勢能)；兩類運動是指類平拋運動和勻速圓周運動；兩種方法是指動力學方法和功能關系． 第1課時 電場與磁場的理解 1． 對電場強度的三個公式的理解 (1)E＝是電場強度的定義式，適用于任何電場．電場中某點的場強是確定值，其大小和方向與試探電荷q無關．試探電荷q充當“測量工具”的作用． (2)E＝k是真空中點電荷所形成的電場的決定式．E由場源電荷Q和場源電荷到某點的距離r決定． (3)E＝是場強與電勢差的關系式，只適用于勻強電場，注意：式中d為兩點間沿電場方向的距離． 2． 電場能的性質 (1)電勢與電勢能：φ＝. (2)電勢差與電場力做功：UAB＝＝φA－φB. (3)電場力做功與電勢能的變化：W＝－ΔEp. 3． 等勢面與電場線的關系 (1)電場線總是與等勢面垂直，且從高電勢的等勢面指向低電勢的等勢面． (2)電場線越密的地方，等差等勢面也越密． (3)沿等勢面移動電荷，電場力不做功，沿電場線移動電荷，電場力一定做功． 4． 帶電粒子在磁場中的受力情況 (1)磁場只對運動電荷有力的作用，對靜止電荷無力的作用．磁場對運動電荷的作用力叫洛倫茲力． (2)洛倫茲力的大小和方向：其大小為F＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角．F的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應為正電荷運動的方向或負電荷運動方向的反方向． 5． 洛倫茲力做功的特點 由于洛倫茲力始終和速度方向垂直，所以洛倫茲力永不做功，但洛倫茲力的分力可以做功． 1． 本部分內容的主要研究方法有：(1)理想化模型．如點電荷、電場線、等勢面；(2)比值定義法．電場強度、電勢的定義方法是定義物理量的一種重要方法；(3)類比的方法．電場和重力場的比較；電場力做功與重力做功的比較；帶電粒子在勻強電場中的運動和平拋運動的類比． 2． 靜電力做功的求解方法：(1)由功的定義式W＝Fscos α來求；(2)利用結論“電場力做功等于電荷電勢能增量的負值”來求，即W＝－ΔE；(3)利用WAB＝qUAB來求． 3． 研究帶電粒子在電場中的曲線運動時，采用運動合成與分解的思想方法；帶電粒子在組合場中的運動實際是類平拋運動和勻速圓周運動的組合，類平拋運動的末速度就是勻速圓周運動的線速度． 題型1 對電場性質的理解 例1 (xx江蘇6)將一電荷量為＋Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖1所示，金屬球表面的電勢處處相等．a、b為電場中的兩點，則 ( ) 圖1 A．a點的電場強度比b點的大 B．a點的電勢比b點的高 C．檢驗電荷－q在a點的電勢能比在b點的大 D．將檢驗電荷－q從a點移到b點的過程中，電場力做負功 解析 根據(jù)題圖中電場線的疏密可知a點場強比b點的大，A項正確；由電場線的方向可知a點電勢比b點的高，則B項正確；由電場力做功和電勢能變化關系可判斷C項錯誤，D項正確． 答案 ABD 以題說法 1.在點電荷形成的電場中，通常利用電場線和等勢面的兩個關系分析電場的性質：一是二者一定處處垂直；二是電場線密的地方，等勢面也密，且電場線由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面． 2．在分析電場性質時，要特別注意應用點電荷形成電場的對稱性來分析電場的性質． 如圖2所示，真空中M、N處放置兩等量異種電荷，a、b、c為電場中的三點，實線PQ為M、N連線的中垂線，a、b兩點關于MN對稱，a、c兩點關于PQ對稱．已知一帶正電的試探電荷從a點移動到c點時，試探電荷的電勢能增加，則以下判斷正確的是 ( ) 圖2 A．a點的電勢高于c點的電勢 B．a點的場強與c點的場強完全相同 C．M點處放置的是正電荷 D．若將帶正電的試探電荷沿直線由a點移動到b點，則電場力先做正功，后做負功 答案 D 解析 帶正電的試探電荷由a點移動到c點，電勢能增大，電場 力做負功，是逆著電場線運動，因此M處電荷應為負電荷，選項 C錯誤；等量異種點電荷周圍電場線的分布如圖所示，由于沿著 電場線方向電勢降低，可知a點電勢低于c點電勢，選項A錯誤；a點和c點場強大小 相等、方向不同，選項B錯誤；將帶正電的試探電荷沿直線由a點移到b點，電場力 先做正功后做負功，選項D正確． 如圖3所示，電場中的一簇電場線關于y軸對稱分布，O點是坐標原點，M、N、P、Q是以O為圓心的一個圓周上的四個點，其中M、N在y軸上，Q點在x軸上，則 ( ) 圖3 A．M點電勢比P點電勢高 B．OM間的電勢差等于NO間的電勢差 C．一正電荷在O點的電勢能小于在Q點的電勢能 D．將一負電荷從M點移到P點，電場力做正功 答案 D 解析 如題圖所示的電場為帶正電的點電荷形成的電場，所有電場線反向延長的交點即為該點電荷所在的位置，P點離該點電荷的距離比M點更近，所以P點的電勢比M點電勢高，選項A錯誤；NO之間的電場線比OM之間的電場線密，所以NO之間的場強大，電勢差也大，選項B錯誤；O點到該點電荷的距離比Q點近，O點電勢高，正電荷在電勢高的位置電勢能大，故正電荷在O點的電勢能比在Q點大，選項C錯誤；P點的電勢比M點電勢高，將負電荷由電勢低的位置移動到電勢高的位置電場力做正功，選項D正確． 題型2 電場矢量合成問題 例2 (xx新課標Ⅱ18)如圖4，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負電．整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中．已知靜電力常量為k.若三個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為 ( ) 圖4 A. B. C. D. 審題突破 a、b對c的靜電力的合力方向如何？勻強電場場強的方向能確定嗎？ 解析 因為a、b小球對c的靜電力的合力方向垂直于a、b連線向 上，又因c帶負電，所以勻強電場的場強方向為垂直于a、b連線向 上． 分析a球受力：b對a的排斥力F1、c對a的吸引力F2和勻強電場對a的電場力F3＝qE.根據(jù)受力平衡可知，a受力情況如圖所示 利用正交分解法： F2cos 60＝F1＝k F2sin 60＝F3＝qE. 解得E＝. 答案 B 以題說法 1.熟練掌握常見電場的電場線和等勢面的畫法． 2．對于復雜的電場場強、電場力合成時要用平行四邊形定則． 3．電勢的高低可以根據(jù)“沿電場線方向電勢降低”或者由離正、負場源電荷的關系來確定． 如圖5所示，真空中同一水平線上固定兩等量異種點電荷A、B，其中A帶負電、B帶正電．C、D、O是分布在AB連線的垂線上的三個點，且AO>BO.下列判斷正確的是 ( ) 圖5 A．C、D兩點的電勢相等 B．C、D兩點的電場強度的方向均水平向左 C．同一帶負電的試探電荷在C點的電勢能大于在D點的電勢能 D．同一試探電荷在C點受到的電場力比在D點受到的電場力小 答案 CD 解析 由等量異種點電荷的電場線和等勢面分布可知，φO>φD>φC，選項A錯誤；在AB連線中垂線上的各點電場強度方向水平向左，EC和ED的方向斜向左上，選項B錯誤；負電荷在電勢低處電勢能大，所以EpC>EpD，選項C正確；EC
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