高考物理二輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)知識(shí)再重溫 倒數(shù)第7天 電場與磁場教案

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倒數(shù)第7天　電場與磁場 考點(diǎn)要求重溫 考點(diǎn)24　物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒(Ⅰ) 考點(diǎn)25　靜電現(xiàn)象的解釋(Ⅰ) 考點(diǎn)26　點(diǎn)電荷(Ⅰ) 考點(diǎn)27　庫侖定律(Ⅱ) 考點(diǎn)28　靜電場(Ⅰ) 考點(diǎn)29　電場強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場強(qiáng)(Ⅱ) 考點(diǎn)30　電場線(Ⅰ) 考點(diǎn)31　電勢(shì)能、電勢(shì)(Ⅰ) 考點(diǎn)32　電勢(shì)差(Ⅱ) 考點(diǎn)33　勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(Ⅱ) 考點(diǎn)34　帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ) 考點(diǎn)35　示波管(Ⅰ) 考點(diǎn)36　常見電容器，電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系(Ⅰ) 考點(diǎn)37　磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ) 考點(diǎn)38　通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)39　安培力、安培力的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)40　勻強(qiáng)磁場中的安培力(Ⅱ) 考點(diǎn)41　洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)42　洛倫茲力公式(Ⅱ) 考點(diǎn)43　帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ) 考點(diǎn)44　質(zhì)譜儀和回旋加速器(Ⅰ) 要點(diǎn)方法回顧 1.請(qǐng)回答庫侖定律的內(nèi)容、公式和適用條件分別是什么？ 答案　(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上. (2)公式：F＝k，式中的k＝9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量. (3)適用條件：①點(diǎn)電荷；②真空中. 2.電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，它有三個(gè)表達(dá)式：E＝，E＝k和E＝，這三個(gè)公式有何區(qū)別？如果空間某點(diǎn)存在多個(gè)電場，如何求該點(diǎn)的場強(qiáng)？電場的方向如何確定？ 答案　(1)區(qū)別 ①電場強(qiáng)度的定義式E＝，適用于任何電場，E由場源電荷和點(diǎn)的位置決定，與F、q無關(guān). ②真空中點(diǎn)電荷所形成的電場E＝k，其中Q為場源電荷，r為某點(diǎn)到場源電荷的距離. ③勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系式E＝，其中d為兩點(diǎn)沿電場方向的距離. (2)用疊加原理求該點(diǎn)的場強(qiáng) 若空間的電場是由幾個(gè)“場源”共同激發(fā)的，則空間中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于每個(gè)“場源”單獨(dú)存在時(shí)所激發(fā)的電場在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和——疊加原理. (3)電場方向是正電荷的受力方向、負(fù)電荷受力的反方向、電場線的切線方向、電勢(shì)降低最快的方向. 3.比較電勢(shì)高低的方法有哪些？ 答案　(1)順著電場線方向，電勢(shì)逐漸降低. (2)越靠近正場源電荷處電勢(shì)越高；越靠近負(fù)場源電荷處電勢(shì)越低. (3)根據(jù)電場力做功與電勢(shì)能的變化比較 ①移動(dòng)正電荷，電場力做正功，電勢(shì)能減少，電勢(shì)降低；電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，電勢(shì)升高. ②移動(dòng)負(fù)電荷，電場力做正功，電勢(shì)能減少，電勢(shì)升高；電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，電勢(shì)降低. 4.比較電勢(shì)能大小最常用的方法是什么？ 答案　不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力對(duì)電荷做正功，該電荷的電勢(shì)能就減少；只要電場力對(duì)電荷做負(fù)功，該電荷的電勢(shì)能就增加. 5.電場力做功有什么特點(diǎn)？如何求解電場力的功？ 答案　 (1)電場力做功的特點(diǎn) 電荷在電場中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)能的變化量是確定的，因而電場力對(duì)移動(dòng)電荷所做的功的值也是確定的，所以，電場力對(duì)移動(dòng)電荷所做的功，與電荷移動(dòng)的路徑無關(guān)，僅與初、末位置的電勢(shì)差有關(guān)，這與重力做功十分相似. (2)電場力做功的計(jì)算及應(yīng)用 ①W＝Flcos α，常用于勻強(qiáng)電場，即F＝qE恒定. ②WAB＝qUAB，適用于任何電場，q、UAB可帶正負(fù)號(hào)運(yùn)算，結(jié)果的正負(fù)可反映功的正負(fù)，也可帶數(shù)值運(yùn)算，但功的正負(fù)需結(jié)合移動(dòng)電荷的正負(fù)以及A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低另行判斷. ③功能關(guān)系：電場力做功的過程就是電勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，如圖，且W＝－ΔE其他. 6.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中分別滿足什么條件可以做加速直線運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)？處理帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的方法有哪些？ 答案　(1)加速——?jiǎng)驈?qiáng)電場中，帶電粒子的受力方向與運(yùn)動(dòng)方向共線、同向. 處理方法：①牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程相結(jié)合. ②功能觀點(diǎn)：qU＝mv－mv (2)偏轉(zhuǎn)——帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場. 處理方法：類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法. 沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)：l＝v0t 沿電場力方向的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)： y＝at2＝()2＝ 偏轉(zhuǎn)角tan θ＝＝ 7.電容的兩個(gè)表達(dá)式和平行板電容器的兩類問題是什么？ 答案　(1)①電容：C＝ ②平行板電容器的電容決定式：C＝∝. (2)平行板電容器的兩類問題： ①電鍵K保持閉合，則電容器兩端的電壓恒定(等于電源電動(dòng)勢(shì))，這種情況下帶電荷量Q＝CU∝C，而C＝∝，E＝∝. ②充電后斷開K，則電容器帶電荷量Q恒定，這種情況下C∝，U∝，E∝. 8.磁場的基本性質(zhì)是什么？安培定則和左手定則有何區(qū)別？ 答案　(1)磁場是一種物質(zhì)，存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍，產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場而相互作用. (2)兩個(gè)定則：①安培定則：判斷電流周圍的磁場方向. ②左手定則：判斷電流或運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中的受力方向. 9.通電導(dǎo)線在磁場中一定受到力的作用嗎？磁場對(duì)電流的力的作用有什么特點(diǎn)？ 答案　當(dāng)通電導(dǎo)線放置方向與磁場平行時(shí)，磁場對(duì)通電導(dǎo)線無力的作用.除此以外，磁場對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用.當(dāng)I⊥B時(shí)，磁場對(duì)電流的作用為安培力F＝BIL，其中L為導(dǎo)線的有效長度，安培力的方向用左手定則判斷，且安培力垂直于B和I確定的平面. 10.帶電粒子在磁場中的受力情況有何特點(diǎn)？洛倫茲力的大小與哪些物理量有關(guān)，它的方向如何判定？洛倫茲力為什么不做功？ 答案　(1)磁場只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，對(duì)靜止電荷無力的作用.磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)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洛＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角.F洛的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應(yīng)為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向的反方向. (3)因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚩偸谴怪庇谒俣确较?，所以洛倫茲力不做? 11.分析帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)圓心的確定：因?yàn)槁鍌惼澚洛指向圓心，根據(jù)F洛⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上任意兩點(diǎn)的(一般是射入和射出磁場的兩點(diǎn))F洛的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F洛的方向畫其延長線，兩延長線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中任意一根弦的中垂線上，作出圓心位置. (2)半徑的確定和計(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角). (3)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：利用回旋角α(即圓心角)與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360計(jì)算出圓心角α的大小，由公式t＝T可求出粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間. (4)注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)的對(duì)稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入粒子，必沿徑向射出. 12.當(dāng)帶電粒子在電場中分別做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，類平拋運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常用什么方法來處理？ 答案　(1)當(dāng)帶電粒子在電場中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用力的觀點(diǎn)來處理(即用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式)； (2)當(dāng)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法來處理； (3)當(dāng)帶電粒子在電場中做一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量的觀點(diǎn)來處理. 13.復(fù)合場通常指哪幾種場？大體可以分為哪幾種類型？處理帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題的思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)復(fù)合場及其分類 復(fù)合場是指重力場、電場、磁場并存的場，在力學(xué)中常有四種組合形式：①電場與磁場的復(fù)合場；②磁場與重力場的復(fù)合場；③電場與重力場的復(fù)合場；④電場、磁場與重力場的復(fù)合場. (2)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題的處理方法 ①正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問題的前提. ②靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解. 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解. 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中做非勻速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解. 14.回旋加速器加速帶電粒子時(shí)，是不是加速電壓越大，粒子獲得的動(dòng)能越大，粒子回旋的時(shí)間越短？ 答案　設(shè)粒子的最大速度為vm，由qvB＝知vm＝，則粒子的最大動(dòng)能Ekm＝mv＝.故對(duì)同種帶電粒子，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑?jīng)Q定. 粒子每加速一次獲得的動(dòng)能ΔEk0＝qU，帶電粒子每回旋一周被加速兩次，增加的動(dòng)能ΔEk＝2qU，則達(dá)到最大動(dòng)能的回旋次數(shù)n＝＝，若不考慮在電場中加速的時(shí)間，帶電粒子在磁場中回旋的總時(shí)間t＝nT＝＝，故對(duì)同種帶電粒子，加速電壓越大，粒子回旋的時(shí)間越短.