（新課標(biāo)卷）河北省廊坊市2013年高考物理押題猜想 電場和磁場

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1、廊坊2013年高考押題猜想 電場和磁場 一、大綱解讀 二、重點剖析 “場”的本質(zhì)源自電荷，電荷的周圍存在電場，運動電荷產(chǎn)生磁場，因此知識鏈條的頂端是電荷；同時電場或磁場又反過來對電荷或運動電荷施加力的作用，體現(xiàn)了知識體系的完整，因果輪回．知識結(jié)構(gòu)如圖7－1．分“場”的產(chǎn)生、場對物質(zhì)（電荷或?qū)w）的作用和能量關(guān)系三個版塊． 　　　　　　　　　　　　　　　圖7－1 三、考點透視 考點1、“場”的性質(zhì) 從力和能兩個角度去描述場的性質(zhì)．電場強度E和磁感應(yīng)強度B分別描述電場和磁場對放入其中的物質(zhì)（電荷、通電導(dǎo)體）力的作用；電勢就是從電場能的角度引入的物理量，雖然中學(xué)物理沒有直接對磁

2、場的能給出量度，但安培力做功則反映了放入磁場中的通電導(dǎo)體與磁場共同具有能量． 點撥：勻強電場的電場線與等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，在公式U=Ed中，計算時d雖然是一定要用沿場強方向的距離，但在同一個勻強電場E中，電勢差U與距離d的關(guān)系卻可以演變?yōu)椤叭我庖蛔迤叫芯€上等距離的兩點的電勢差相等”，體現(xiàn)知識運用的“活”字，平時練習(xí)時要注意． 運動電荷 磁場 電場 產(chǎn)生 作用于 產(chǎn)生 作用于 圖6-1 電荷 電流 圖7－3 考點2、“場”對物質(zhì)的作用 電場對放入其中的電荷有力的作用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場中運

3、動的試題；電場對放入其中的導(dǎo)體的作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象． 磁場只對運動電荷和電流可能有磁場力作用，當(dāng)帶電粒子的速度和導(dǎo)體與磁感線平行時不受磁場力．洛倫茲力一般與帶電粒子的平衡和勻速圓周運動問題相關(guān)． 點撥：該題綜合考查了麥克斯韋電磁理論、電磁感應(yīng)原理以及楞次定律，“突然減弱”的磁場不僅使帶電粒子所受洛倫茲力單純減小，由變化的磁場產(chǎn)生的電場會對帶電粒子做功而改變其動能，使用楞次定律判斷電場的方向是難點．同學(xué)們一般都只將問題放在帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動中去分析判斷，認(rèn)為洛倫茲力不做功，帶電粒子的動能不變而錯選A． 解析：靜電平衡時，整個導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面，a、b電勢相等

4、，導(dǎo)體內(nèi)場強處處為零，AD錯；d點場強方向即正點電荷產(chǎn)生的場強方向，即由d指向b，沿電場線方向電勢降低，故b端的電勢比d點的低，B對C錯； 答案：B 點撥：這部分只要求掌握靜電平衡時導(dǎo)體的特性即可．一是不要以帶電正、負來判斷電勢高低，二是要區(qū)分靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部的三種場強：場源電荷的場強、感應(yīng)電荷的場強和實際場強． 四、熱點分析： 例4：在如圖所示的空間中，存在場強為E的勻強電場，同時存在沿x軸負方向，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運動。據(jù)此可以判斷出 A．質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運動中電勢能減小，沿著z軸方向電勢升高 B．質(zhì)

5、子所受電場力大小等于eE，運動中電勢能增大，沿著z軸方向電勢降低 C．質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運動中電勢能不變，沿著z軸方向電勢升高 D．質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運動中電勢能不變，沿著z軸方向電勢降低 圖7－6 例5：如圖7－6所示，一根長L＝1.5 m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E＝1.0×105 N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強電場中．桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q＝+4.5×10-6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q＝+1.0×10-6 C，質(zhì)量m＝1.0×10-2 kg．現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動

6、．（靜電力常量k＝9.0×109 N·m2／C2，取g＝l0 m/s2) ⑴小球B開始運動時的加速度為多大？ ⑵小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大？ ⑶小球B從N端運動到距M端的高度h2＝0.6l m時，速度為v＝1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？ 解得： 代人數(shù)據(jù)解得：h1＝0.9 m 反思：由于點電荷A在空間各點產(chǎn)生的場強并不相等，使小球B的運動加速度也不恒定，因此不能從運動規(guī)律求高度h1，必須對小球B在運動中受力情況的變化作出分析和判斷，得到“小球B速度最大時合力為零”的結(jié)論，然后通過求合力來計算高度h1；第⑶問是本題的難點，拋開考生熟悉的點電

7、荷在單一電場中電勢能變化與電場力做功的關(guān)系模式，考生必須從能量轉(zhuǎn)化與做功的關(guān)系的角度出發(fā)，確定小球B電勢能的改變與兩個力做功有關(guān)：勻強電場的電場力和小球A對小球B的庫侖力，且電場力做的功等于電荷電勢能的減少量，才能確定． C．粒子穿過電場的過程中，電場力做功 D．粒子穿過電場的過程中，電勢能減小 反思：帶電粒子飛出電場時速度恰好沿y軸的正方向，反過來看，從粒子飛出點到原點O，該曲線就是一條類平拋運動的拋物線，即粒子的運動為類平拋運動，因此y方向速度不變，x方向做勻減速運動，飛出時速度恰好減小到零． 例7：a b c θ 圖7－8 如圖7－8所示，帶正電的小球穿在絕緣粗糙傾角為

8、θ的直桿上，整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直于桿斜向上的勻強磁場，小球沿桿向下滑動，在a點時動能為100J，到C點時動能為零，則b點恰為a、c的中點，則在此運動過程中（ ） A．小球經(jīng)b點時動能為50J B．小球電勢能增加量可能大于其重力勢能減少量 C．小球在ab段克服摩擦力所做的功與在bc段克服摩擦力所做的功相等 D．小球到c點后可能沿桿向上運動 解析：電場力方向豎直向上，因此電場力與重力的合力P恒定且一定在豎直方向上；小球到C點時動能為零，說明小球有減速運動．若小球先做加速運動，則隨速度的增大洛倫茲力（垂直于桿）增大，小球受到桿的彈力增大，因此滑動摩擦力增大，加

9、速度減小，當(dāng)加速度減小到零時速度最大，然后做勻速運動，不合題意，故小球一開始就做減速運動，由于速度減小而洛倫茲力減小，則滑動摩擦力隨之減小，因此從a到b的平均摩擦力大于從b到c，兩段合力做功不行，A、C錯；若合力P若向下，mg>qE，則運動過程中電勢能的增加量小于重力勢能的減小量，若P＝0，則二者相等，若P向上，則B正確；P向上，當(dāng)小球速度為零時若有，則小球可沿桿向上運動，D對． 解析：帶電粒子射出電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為θ，如圖7－10所示，有： v0 M N B 圖7－10 φ v r θ d O (b) (a) θ v v0 ，又，而 ，A正確． 答案

10、：A 反思：由于粒子的偏轉(zhuǎn)角與U有關(guān)，不少考生由此計算粒子射出電場時的速度v與d、U的關(guān)系，無端多出幾個未知量使判斷受阻．第一直覺是d與粒子在電場的偏轉(zhuǎn)角有關(guān)沒錯，但偏轉(zhuǎn)角和粒子在磁場中的軌道半徑又都與粒子射出電場時的速度相關(guān)，因此直接圍繞偏轉(zhuǎn)角列方程求解即可． 例9、如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方 ， 解得　，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿足方程的點即為所求位置。 答案： 解析：⑴由平衡條件有： mg O’ 圖7－15 O C θ A D E

11、 B qE F F C’ [ 帶負電荷 ⑵電場反向后，電場力和重力的合力F大小仍為不變，方向與豎直方向夾角為θ＝37°指向右下方，小球的平衡位置O’，O O’與OC的夾角為2θ＝74°，故小球從C點開始向O’做加速運動，到達O’時速度最大，根據(jù)對稱性，小球會繼續(xù)運動到與OO’成2θ＝74°的C’點，即在CC’之間振動．由圖7－15可知，C點與同O等高的D點間電勢差最大，由U＝Ed得 即 由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫? 答案：⑴負電荷，q=3.00×10-3C；⑵Um=320V,FN=1.24N 反思:帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題，解答采用了等效場、對稱性等解題

12、常用方法．此類試題的“平衡位置”的確定是要點，正確的受力分析和運動狀態(tài)分析是前提． 4．三個確定：當(dāng)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，相關(guān)問題的解答關(guān)鍵在三個確定，如圖7－16所示： O’ B A υ υ φ O θ 圖7－16 F F α ⑴圓心O：總是位于粒子在不同位置的兩點A、B處所受洛侖茲力F作用線的交點上或弦AB的中垂線OO′與任一個洛侖茲力F作用線的交點上； ⑵半徑R：①物理方法——； ②幾何方法——一般由三角計算來確定. ⑶圓心角α與時間t：粒子的速度偏向角φ等于回旋角α，并等于弦AB與切線的夾角(弦切角)θ的2倍，且有 Ｂ.空氣阻

13、力做負功，使其動能減小 Ｃ.向南北兩極磁感應(yīng)強度不斷增強 Ｄ.太陽對粒子的引力做負功 5. 如圖4所示，勻強電場Ｅ方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運動，經(jīng)過Ａ點時動能是100Ｊ，經(jīng)過Ｂ點時　，動能是Ａ點的，減少的動能有轉(zhuǎn)化成電勢能，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過Ｂ點時動能為（　　　） Ａ.16Ｊ Ｂ.8Ｊ Ｃ.4Ｊ Ｄ.20Ｊ 8. 如圖7所示，在重力加速度為ｇ的空間中，有一個帶電量為＋Ｑ的場源電荷置于Ｏ點，Ｂ、Ｃ為以）為圓心，半徑為Ｒ的豎直圓周上的兩點，Ａ、Ｂ、Ｏ在同一豎直線上，ＡＢ＝Ｒ，Ｏ、Ｃ在同一水平線上，現(xiàn)在有一質(zhì)量為ｍ，電荷量為的有孔小

14、球，沿光滑絕緣細桿ＡＣ從Ａ點由靜止開始下滑，滑至Ｃ點時速度的大小為,下列說法正確的是（　　　） Ａ.從Ａ到Ｃ小球做勻加速運動 Ｂ.從Ａ到Ｃ小球的機械能守恒 Ｃ.Ｂ、Ａ兩點間的電勢差為 Ｄ.若小球不通過桿從Ａ點自由釋放，則下落到Ｂ點時的速度大小為 Ｄ.小球重力在Ｂ點的瞬時功率為 10. 如圖9所示，絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強電場中，場強為E，在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電q的小球，由靜止開始沿軌道運動，下述說法正確的是( ) A、小球在運動過程中機械能守恒 B、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時速度最大

15、C、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為3（mg+qE） D、小球經(jīng)過環(huán)的最低點時對軌道壓力為（mg+qE） 二、填空題（本題2小題，共18分，把答案填在題中的橫線上或按要求答題） ｃ當(dāng)兩探針Ⅰ和Ⅱ分別與環(huán)上，環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙接觸時，電流表指針將　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”） ｄ當(dāng)兩探針Ⅰ和Ⅱ分別與環(huán)上、導(dǎo)電紙上ａ點接觸時，電流表指針將　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”） 　 12.如圖11所示，實驗中如果探針在導(dǎo)電紙上不論如何移動，電流表指針都不動，若改用多用表直流電壓擋直接測Ａ、Ｂ兩極對導(dǎo)電紙的電壓，電壓正常，再測Ａ電極對導(dǎo)電紙的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓處處相等，且等于電

16、源的電動勢，這說明 （２）小球達到Ｃ點時對軌道的壓力 （３）要使小球剛好能運動到Ｄ點，小球開始運動的位置應(yīng)離Ｂ點多遠？ 16. 設(shè)在討論的空間范圍內(nèi)有磁感應(yīng)強度為Ｂ的勻強磁場，Ｂ的方向垂直于紙面向里，如圖15所示，在紙平面上有一長為h的光滑絕緣空心細管ＭＮ，管的Ｍ端內(nèi)有一帶正電的小球Ｐ1，在紙平面上Ｎ端的正右前方2h處有一個不帶電的小球Ｐ2，開始時Ｐ1相對管靜止，管向運動，小球Ｐ2在紙平面上沿著以于ＭＮ延長線方向成角的速度運動，設(shè)管的質(zhì)量遠大于Ｐ1的質(zhì)量，Ｐ1在管內(nèi)的運動對管的運動的影響可以忽略。 已知Ｐ1離開的管的Ｎ端時相

17、對紙面的速度大小恰好為，且在離開管后最終能與Ｐ2相碰，試求：（１）Ｐ1的比荷 （２）和的比值 參考答案： 1. BCD 2. BC 3.D 4.A 5. C 6. AD 7.C 8. CD 9. AB 10.BC 11.（１）ＣＤ（２）指零　　指零　　指零　　　左偏　 （２）當(dāng)Ａ球受到的合力為零即加速度為零時，動能最大，設(shè)此時Ａ球與Ｂ點間的距離為Ｒ，則，解得。 ，解得 即得： 所以： 17. 解：……①　 由于重力和電場力平衡，電粒子在洛倫茲力作用下做圓周運動，小球平拋且碰時動量守恒，根據(jù)條件，碰后反向 ……①