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2019高考物理總復(fù)習(xí) 提分策略一 臨考必記3 電場(chǎng)與磁場(chǎng)學(xué)案.docx

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2019高考物理總復(fù)習(xí) 提分策略一 臨考必記3 電場(chǎng)與磁場(chǎng)學(xué)案.docx

3.電場(chǎng)與磁場(chǎng)基本公式1電場(chǎng)強(qiáng)度2電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能、電功:WABqUABq(AB)(與路徑無(wú)關(guān))3電容器的電容4電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)(v0E)5安培力6洛倫茲力7帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)洛倫茲力充當(dāng)向心力:qvBmr2mmr42mrf2ma.(2)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r,周期T.8速度選擇器、電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、霍爾效應(yīng)穩(wěn)定時(shí),電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡9回旋加速器(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周,被加速兩次;交變電場(chǎng)的頻率與粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相同T電場(chǎng)T回旋T.(2)粒子在電場(chǎng)中每加速一次,都有qUEk.(3)粒子在邊界射出時(shí),都有相同的圓周半徑R,有R.(4)粒子飛出加速器時(shí)的動(dòng)能為Ek.(在粒子質(zhì)量、電荷量確定的情況下,粒子所能達(dá)到的最大動(dòng)能只與加速器的半徑R和磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān),與加速電壓無(wú)關(guān))二級(jí)結(jié)論1順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)一定降低2等量異種電荷連線的中垂線(面)的電勢(shì)與無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)相等(等于零)3在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,長(zhǎng)度相等且平行的兩線段的端點(diǎn)的電勢(shì)差相等4電容器充電電流,流入正極、流出負(fù)極;電容器放電電流,流出正極,流入負(fù)極5帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中做豎直方向的圓周運(yùn)動(dòng)用等效法:當(dāng)重力和電場(chǎng)力的合力沿半徑且背離圓心處速度最大,當(dāng)其合力沿半徑指向圓心處速度最小6同向電流相吸,反向電流相斥,交叉電流有轉(zhuǎn)到同向的趨勢(shì)7圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對(duì)稱的規(guī)律:(1)從直線邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的粒子,從同一邊界射出時(shí),速度與邊界的夾角相等,如圖甲所示;(2)在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),沿徑向射入的粒子,必沿徑向射出,如圖乙所示8最小圓形磁場(chǎng)區(qū)域的計(jì)算:找到磁場(chǎng)邊界的兩點(diǎn),以這兩點(diǎn)的距離為直徑的圓面積最小9帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)中,如果做直線運(yùn)動(dòng),一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)如果做勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力和電場(chǎng)力一定平衡,只有洛倫茲力提供向心力臨考必練1.如圖所示,一均勻的帶電荷量為Q的細(xì)棒,在過中點(diǎn)c垂直于細(xì)棒的直線上有a、b、d三點(diǎn),且abbccdL,在a點(diǎn)處有一電荷量為的固定點(diǎn)電荷已知b點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則d點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(k為靜電力常量)()AkB.kCkDk解析:電荷量為的點(diǎn)電荷在b處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E,方向向右在b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知細(xì)棒與點(diǎn)電荷在b處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,則知細(xì)棒在b處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向向左根據(jù)對(duì)稱性可知細(xì)棒在d處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為,方向向右;而電荷量為的點(diǎn)電荷在d處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E,方向向右所以d點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EdEE,方向向右,故選A.答案:A2.平行板電容器的兩極板M、N接在一恒壓電源上,N板接地板間有a、b、c三點(diǎn)若將上板M向下移動(dòng)少許至圖中虛線位置,則()Ab點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)減小B.b、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差減小Cc點(diǎn)電勢(shì)升高 Da點(diǎn)電勢(shì)降低解析:電源電壓不變,即電容器的極板間電壓不變,當(dāng)M向下移動(dòng)時(shí),極板間距減小,根據(jù)E,故極板間的場(chǎng)強(qiáng)增大,所以b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;b、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差UbcEbc,E增大,而bc不變,故Ubc增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同理c、N間的電勢(shì)差也增大,而N點(diǎn)的電勢(shì)為0,由電源的正極連接下極板可知,UNcNcc,所以c點(diǎn)的電勢(shì)降低,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;同理a點(diǎn)的電勢(shì)也降低,選項(xiàng)D正確答案:D3.(多選)如圖所示,虛線為某電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線1、2、3,實(shí)線表示某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn),則下列說(shuō)法中正確的是()A粒子在a點(diǎn)的加速度大小小于在b點(diǎn)的加速度大小B粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能C粒子在a點(diǎn)的速度大小大于在b點(diǎn)的速度大小Da點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)解析:由題圖知a處電場(chǎng)線比b處稀疏,即Ea<Eb,由牛頓第二定律知qEma,則粒子在a點(diǎn)的加速度大小小于在b點(diǎn)的加速度大小,A項(xiàng)正確由粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的條件知粒子受到指向軌跡凹側(cè)的電場(chǎng)力,且電場(chǎng)線上某點(diǎn)電場(chǎng)力的方向一定沿該點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向,若粒子由a向b運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)方向與其所受電場(chǎng)力方向成銳角,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,速度增大;若粒子由b向a運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)方向與其所受電場(chǎng)力方向成鈍角,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減小,速度減小,即不論粒子的運(yùn)動(dòng)方向和電性如何,粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能,在a點(diǎn)的速度大小小于在b點(diǎn)的速度大小,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤由于電場(chǎng)線的方向不能確定,故無(wú)法判斷a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低,D項(xiàng)錯(cuò)誤答案:AB4(多選)一質(zhì)量為m、電荷量為q的負(fù)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞固定的正電荷沿固定的光滑軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面,且作用在負(fù)電荷的電場(chǎng)力恰好是磁場(chǎng)力的3倍,則負(fù)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度可能是()A. B.C. D.解析:依題中條件“磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面”,磁場(chǎng)方向有兩種可能當(dāng)負(fù)電荷所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力方向相同時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可知4Bqvm得v,負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的角速度為;當(dāng)負(fù)電荷所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力方向相反時(shí),則2Bqvm,v,負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的角速度為.答案:AC5.如圖所示,豎直線MNPQ,MN與PQ間的距離為a,其間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,O是MN上一點(diǎn),O處有一粒子源,某時(shí)刻放出大量速率均為v(方向均垂直磁場(chǎng)方向)、比荷一定的帶負(fù)電粒子(粒子重力及粒子間的相互作用力不計(jì)),已知沿圖中與MN成60角射入的粒子恰好垂直PQ射出磁場(chǎng),則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為()A. B.C. D.解析:當(dāng)60時(shí),粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示,則aRsin 30,即R2a.設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為,則其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tT,即越大,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),最大時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與磁場(chǎng)的右邊界相切,如圖乙所示,因R2a,此時(shí)圓心角m為120,即最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,而T,所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為,C正確答案:C6.如圖所示,梯形abdc位于某勻強(qiáng)電場(chǎng)所在平面內(nèi),兩底角分別為60、30,cd2ab4 cm,已知a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為4 V、0 V,將電荷量q1.6103 C的正電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),克服電場(chǎng)力做功6.4103 J,則下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是()A垂直ab向上,大小為400 V/mB垂直bd斜向上,大小為400 V/mC平行ca斜向上,大小為200 V/mD平行bd斜向上,大小為200 V/m解析:由WqU知Uac V4 V,而a4 V,所以c8 V,過b點(diǎn)作beac交cd于e,因在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,任意兩條平行線上距離相等的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等,所以UabUce,即e4 V,又因cd2ab,所以Ucd2Uab,即d0 V,所以bd為一條等勢(shì)線,又由幾何關(guān)系知ebbd,由電場(chǎng)線與等勢(shì)線的關(guān)系知電場(chǎng)強(qiáng)度必垂直bd斜向上,大小為E V/m400 V/m,B項(xiàng)正確答案:B7如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于同一豎直平面內(nèi),其中x軸水平、y軸豎直,xOy平面內(nèi)長(zhǎng)方形區(qū)域OABC內(nèi)有方向垂直O(jiān)A的勻強(qiáng)電場(chǎng),OA長(zhǎng)為l,與x軸間的夾角30.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球(可看作質(zhì)點(diǎn))從y軸上的P點(diǎn)沿x軸方向以一定速度射出,恰好從OA的中點(diǎn)M垂直O(jiān)A進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域已知重力加速度為g.(1)求P的縱坐標(biāo)yP及小球從P射出時(shí)的速度v0;(2)已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,若小球不能從BC邊界離開電場(chǎng),OC長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件?解析:(1)設(shè)小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用時(shí)間為t1,則在豎直方向上有yPsin gt水平方向上有cos v0t1又gt1由以上幾式聯(lián)立解得yPl,v0.(2)設(shè)小球到達(dá)M時(shí)速度為vM,進(jìn)入電場(chǎng)后加速度為a,有vM又mgcos qE小球在電場(chǎng)中沿vM方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿與vM的方向垂直的方向做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)邊界OC的長(zhǎng)度為d時(shí),小球不能從BC邊界射出,且在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2.由牛頓第二定律得mgsin mad>vMt2.在豎直方向上at解得d>l.答案:(1)l(2)d>l8如圖所示,三角形區(qū)域磁場(chǎng)的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c在直角坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)分別為(0,2 cm)、(2 cm,0)、(2 cm,0),磁感應(yīng)強(qiáng)度B4104 T,大量比荷2.5105 C/kg、不計(jì)重力的正離子,從O點(diǎn)以相同的速率v2 m/s沿不同方向垂直磁場(chǎng)射入該磁場(chǎng)區(qū)域求:(1)離子運(yùn)動(dòng)的半徑(2)從ac邊離開磁場(chǎng)的離子,離開磁場(chǎng)時(shí)距c點(diǎn)最近的位置坐標(biāo)值(3)從磁場(chǎng)區(qū)域射出的離子中,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間解析:(1)由qvBm得,R,代入數(shù)據(jù)可解得R2 cm.(2)設(shè)從ac邊離開磁場(chǎng)的離子距c最近的點(diǎn)的坐標(biāo)為M(x,y),M點(diǎn)為以a為圓心,以aO為半徑的圓周與ac的交點(diǎn),則xRsin 30 cmyRRcos 30(23)cm離c最近的點(diǎn)的坐標(biāo)值為M(,23)(3)依題意知,所有離子的軌道半徑相同,則可知弦越長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的圓心角越大,易知從a點(diǎn)離開磁場(chǎng)的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),其軌跡所對(duì)的圓心角為60T st s.答案:(1)2 cm(2)(,23)(3) s

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