2017_2018学年高二物理上学期期末复习备考专题复习讲义（培优版）新人教版.docx

专题复习讲义（培优版）【知识体系】 知识点一、库仑定律的理解及其应用1对库仑定律的两点理解(1)Fk，r指两点电荷间的距离。对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距。(2)当两个电荷间的距离r0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。2应用库仑定律的四条提醒(1)在用库仑定律公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均代入电量的绝对值计算库仑力的大小。(2)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向。(3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。(4)库仑力存在极大值，由公式Fk可以看出，在两带电体的间距及电量之和一定的条件下，当q1q2时，F最大。3“三个自由点电荷平衡”的问题(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的电场强度矢量和为零的位置。(2) 4共点力作用下的平衡问题解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤：库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力。具体步骤如下： 5库仑力作用下的动力学问题解决与电场力有关的动力学问题的一般思路：(1)选择研究对象(多为一个带电体，也可以是几个带电体组成的系统)；(2)对研究对象进行受力分析，包括电场力、重力(电子、质子、正负离子等基本粒子在没有明确指出或暗示时一般不计重力，带电油滴、带电小球、带电尘埃等带电体一般计重力)；(3)分析研究对象所处的状态是平衡状态(静止或匀速直线运动)还是非平衡状态(变速运动等)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解。【典型例题】【例题1】两个分别带有电荷量Q和+3Q的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（ ）A B C D12F【答案】C【针对训练】如图所示，光滑水平面上相距为L的A、B两个带电小球，电荷量分别为+Q和-25Q,要引入第三个带电小球C（三小球半径都远小于L），使三个小球都只在电场力相互作用下而处于平衡，求：(1)小球C的具体位置；(2)小球C的电性及电荷量。 【答案】（1）距C点（2） 知识点二、电场强度和电场线1电场强度三个表达式的比较EEkE公式意义电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场真空点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定，与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定，d为沿电场方向的距离相同点矢量，遵守平行四边形定则单位：1 N/C1 V/m2电场强度的叠加(1)叠加原理：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。(2)运算法则：平行四边形定则。3计算电场强度常用的五种方法(1)电场叠加合成法。(2)平衡条件求解法。(3)对称法。(4)补偿法。(5)等效法。4电场线的三个特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处；(2)电场线在电场中不相交；(3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。5六种典型电场的电场线 图61106两种等量点电荷的电场比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图电荷连线上的电场强度沿连线先变小后变大O点最小，但不为零O点为零中垂线上的电场强度O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小关于O点对称位置的电场强度A与A、B与B、C与C等大同向等大反向 7电场线的四个应用 特别提醒电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系1电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合。(1)电场线为直线；(2)带电粒子初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)带电粒子仅受电场力或所受其他力的合力方向与电场线平行。2电场线与轨迹问题判断方法(1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况。(2)“三不知时要假设”电荷的正负、电场强度的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向中若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知，则要用“假设法”分别讨论各种情况。【典型例题】【例题2】下列关于电场线的说法中正确的是（ ）A电场线是电场中实际存在的线B在复杂电场中的电场线是可以相交的C沿电场线方向，场强必定越来越小D电场线越密的地方，同一试探电荷所受的静电力越大【答案】D【针对训练】如图所示，abcde是半径为r的圆的内接正五边形，当在顶点a、b、c、d、e处各固定有电荷量为Q的点电荷时，O点的电场强度为零；若在e处固定有电荷量为3Q的点电荷，a、b、c、d各处仍为电荷量为Q的点电荷，则圆心O处的电场强度大小为( ) A. B.C. D.【答案】A【解析】假设在e处固定电荷量为+Q的点电荷，则O点的电场强度大小为零若取走e处的点电荷，则其余点电荷在O处的电场强度大小为，方向指向e处若换取-3Q的点电荷，则在O处产生的电场强度大小为，方向也指向e处，因此方向相同叠加而得，圆心O处的电场强度大小，故A正确，BCD错误；故选A.知识点三、电势和电势差、电场中的功能关系1.电势高低的判断 判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据场源电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电场力做功根据UAB，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断A、B的高低依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大2.电势能大小的判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小电场力做负功，电势能增加电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大负电荷在电势低的地方电势能大公式法将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Epq，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加3.几种常见的典型电场等势面的对比分析电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇等间距平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂面上的电势为零等量同种正点电荷的电场两点电荷连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。关于中点左右对称或上下对称的点电势相等 4求电场力做功的四种方法(1)定义式：WABFlcos qEdcos (适用于匀强电场)。(2)电势的变化：WqUABq(AB)。(3)动能定理：W电W其他Ek。(4)电势能的变化：WABEpBAEpAEpB。5电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量。(4)所有外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化。【典型例题】【例题3】如图所示,实线表示某电场的电场线，虚线表示等势线，A、B、C 是电场中的三点，下列关于电场强度 E 和电势j 的大小关系正确的是 A EA EA C j A jC DjB j A【答案】D【解析】电场线的疏密程度反映场强的大小，A处电场线最密，场强最大，则有EAEB，EAEC故AB错误沿电场线方向电势越来越低，则知BA因B=C故CA，故C错误，D正确故选D。【针对训练】a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图由此可知c点的电势为( ) A4 V B8 V C12 V D24 V【答案】B知识点四、平行板电容器的动态分析1平行板电容器动态变化的两种情况(1)电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。(2)充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。2平行板电容器动态问题的分析思路 3平行板电容器问题的一个常用结论电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变的情况下，电场强度与极板间的距离无关。特别提醒解决电容器问题的两个常用技巧1.在电荷量保持不变的情况下，由E知，电场强度与板间距离无关。2.对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住C、QCU和E 进行判定即可。【典型例题】【例题4】如图所示，A、B两个平行金属板充电后与电源断开，A板带正电，B板带负电且接地，两个定点C、D始终位于A、B两板间，以下说法正确的是AA板不动，将B板向上平行移动一小段距离，则C、D两点间电势差增大BA板不动，将B板向下平行移动一小段距离，则C点电势升高CB板不动，将A板向上平行移动一小段距离，则C点电势降低DB板不动，将A板向下平行移动一小段距离，则C点电势降低【答案】B【针对训练】（多选）如图所示，平行板电容器 A、B 间有一带电油滴 P 正好静止在极板正中间，现将 B 板向下移动一点，其它条件不变，则 A油滴将向下加速，电流计中电流由 b 流向 aB油滴将向下加速，电流计中电流由 a 流向 bC油滴运动的过程中电势能将增大D油滴运动的过程中电势能将减少【答案】BC知识点五、带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的直线运动1带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。2解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路(1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况。此方法只适用于匀强电场。(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解。此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。带电粒子在匀强电场中的偏转1基本规律设粒子带电荷量为q，质量为m，两平行金属板间的电压为U，板长为l，板间距离为d(忽略重力影响), 则有(1)加速度：a。(2)在电场中的运动时间：t。(3)速度v，tan 。(4)位移2两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的。证明：由qU0mv02及tan 得tan 。(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到电场边缘的距离为。3带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUymv2mv02，其中Uyy，指初、末位置间的电势差。特别提醒1.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法 2.分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键(1)条件分析：不计重力，且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。(2)运动分析：一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动。【典型例题】【例题5】如图所示，在真空中，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系XOY，在x轴上方有一沿x轴正方向的匀强电场E（电场强度E的大小未知）。有一质量为m，带电量为+q的小球，从坐标原点O由静止开始自由下落，当小球运动到P（0，-h）点时，在x轴下方突然加一竖直向上的匀强电场，其电场强度与x轴上方的电场强度大小相等。其小球从P返回到O点与从O点下落到P点所用的时间相等，重力加速度为g，试求： （1）小球返回O点时的速度大小；（2）匀强电场的电场强度E的大小；（3）小球运动到最高点时的位置坐标。【答案】（1）（2）（3）（16h，4h）（2）因为， 根据牛顿第二定律可得所以（3）在竖直方向，设小球进入x轴上方运动到最高点所用时间为，则因为所以，故小球运动到最高点的位置坐标为（16h，4h）【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解【针对训练】三个质量相等，分别为带正电、负电和不带电的颗粒，从平行带电金属板左侧中央以相同的水平初速度V0先后垂直电场进入，分别落在正极板的A、B、C三处，如图9所示，关于三个颗粒的运动有下列说法正确的是（ ） A三个颗粒在电场中运动时间相同 B落在A处的颗粒带负电、B处颗粒不带电、C处颗粒正负电 C三个颗粒在电场中运动时的加速度大小关系是aAaBaC D三个颗粒到达正极板时的动能大小关系是EKAEKBEKC 【答案】D知识点六、欧姆定律、电阻定律和焦耳定律欧姆定律与伏安特性曲线的理解和应用1图甲为线性元件的伏安特性曲线，图乙为非线性元件的伏安特性曲线。2图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaQWUItI2RtW其他PUII2RP其他如电风扇、电动机、电解槽等2关于非纯电阻电路的两点提醒(1)在非纯电阻电路中，t既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。只有在电动机转动时为非纯电阻电路，UIR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。3额定功率与实际功率(1)用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率，即P实P额。(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率，若U实U额，则P实P额，用电器可能被烧坏。【典型例题】【例题6】一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后，消耗功率66 W，问：（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流是多少，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？【答案】（1）0.3安（2）内能的功率是1.8瓦 ；机械能的功率是64.2瓦；机械能的效率是97.3（3）通过电动机的电流是11A；电动机消耗的电功率和发热功率是相等的是2420瓦。 【针对训练】把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，可以断定() A.P甲P乙B. P甲RgRARg 【典型例题】【例题7】如图所示的电路中，已知R18 ，当开关K闭合时电压表读数为2 V，电流表读数为0.75 A，当开关K断开时，电压表读数为3.2 V，电流表读数为0.8 A，求电源电动势和内阻各是多少？ 【答案】1 ；4 V.【针对训练】（多选）如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的图像，则下列说法中正确的是 A电动势，发生短路时的电流B电动势，内阻C电动势，内阻D当电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大【答案】ACD知识点八、电路动态变化的分析1.判定总电阻变化情况的规律当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)；若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小；在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。 2.分析思路 电路的动态分析常用方法1程序法：固定支路2“串反并同”结论法：(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。即：R3极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。特别提醒电路的动态分析技巧(1)遵循“部分整体部分”的程序，逐一判断。(2)先分析串联电阻，后分析并联电阻；先分析定值电阻，后分析可变电阻。(3)分析每一电阻的电压和电流的变化情况。【典型例题】【例题8】如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表A示数变化量的绝对值为，正确的是（） A的示数增大B电源输出功率在减小C与的比值在减小D大于【答案】D【针对训练】在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则（ ） AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮 BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮【答案】D知识点九、闭合电路中的功率及效率问题电源总功率任意电路：P总EIP出P内纯电阻电路：P总I2(Rr)电源内部消耗的功率P内I2rP总P出电源的输出功率任意电路：P出UIP总P内纯电阻电路：P出I2RP出与外电阻R的关系电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%由P出与外电阻R的关系图像可知当Rr时，电源的输出功率最大为Pm。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2r2。两类UI图线的比较与应用两种图像的比较电源UI图像电阻UI图像图形物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小斜率(绝对值)电源电阻r电阻大小特别提醒(1)电源UI图线的纵坐标U不以零开始的话，横轴的截距小于短路电流，但直线的斜率的绝对值仍为电源的内阻。(2)电源和电阻的UI图线的交点表示该电源与电阻组成回路的该电阻的工作电压和工作电流。【典型例题】【例题9】如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 ，保护电阻R00.5 ，求：当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。 【答案】R0 P0max8 W 变式1 例题中条件不变，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。【答案】R1.5 PRmax6 W【解析】这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当RR0r即R(10.5) 1.5 时，PRmax W6 W。变式2 在例题中，若电阻箱R的最大值为3 ，R05 ，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。【答案】R3 P W 变式3 例题中条件不变，求电源的最大输出功率。【答案】9 W【解析】由电功率公式P出2R外，当R外r时，P出最大，即RrR00.5 时，P出max W9 W。变式4 如图所示，电源电动势E2 V，内阻r1 ，电阻R02 ，可变电阻的阻值范围为010 。求可变电阻为多大时，R上消耗的功率最大，最大值为多少？ 图728【答案】R P W【解析】方法一：PR，根据闭合电路欧姆定律，路端电压UE，所以PR， 代入数据整理得PR，当R 时，R上消耗的功率最大，PRmax W。方法二：采用等效电源法分析，把定值电阻等效到电源的内部，即把电源和定值电阻看作电动势为EE，内阻为r的电源，当Rr时，电源对外电路R的输出功率最大PR。把数值代入各式得：E等EE V；r等r 。所以：PR W。【针对训练】（多选）在如图所示的图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图象可知( ) A电源的电动势为3 V，内阻为 0.5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 WD电源的效率为50%【答案】ABC知识点十、电路故障分析及含电容器电路分析电路故障的分析与判断(1)故障特点断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。(2)检查方法电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路；电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程；欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路。在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源；假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。含电容器的电路1电路的简化不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2电路稳定时电容器的处理方法电容器所在的支路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不降低电压，是等势体。电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压。3电容器所带电荷量及其变化的计算(1)利用QUC计算电容器所带的电荷量；(2)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(3)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和。特别提醒含容电路问题的解题思路第一步理清电路的串并联关系第二步确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U。第三步分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量QCU，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电。【典型例题】【例题10】如图所示的电路中，电源的电动势E3.0V，内阻r1.0；电阻R110，R210，R330，R435；电容器的电容C100F。电容器原来不带电，接通电键K。电流稳定后，求： (1)流过电源的电流；(2)电阻R3两端的电压；(3)从接通电键K至电路达到稳定的过程中流过R4的总电荷量。【答案】(1)A (2)2V (3)2.0104C【解析】(1)电键K闭合后，闭合电路的总电阻为通过电源的电流(2)电源两端的电压UEIrV电阻R3两端的电压。(3)通过R4的总电荷量就等于电容器所带的电荷量QCU2.0104C。【针对训练】如图所示的电路中吗，灯泡A和B原来都是正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些，试判断电路中什么地方出现的何种故障?(设只有一处出现了故障) 【答案】R2断路 知识点十一、磁场、磁感应强度和安培定则对磁感应强度的理解1理解磁感应强度的三点注意事项(1)磁感应强度由磁场本身决定，因此不能根据定义式B认为B与F成正比，与IL成反比。(2)测量磁感应强度时小段通电导线必须垂直磁场放入，如果平行磁场放入，则所受安培力为零，但不能说该点的磁感应强度为零。(3)磁感应强度是矢量，其方向为放入其中的小磁针N极的受力方向，也是自由转动的小磁针静止时N极的指向。2磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场强弱的物理量描述电场强弱的物理量定义式B(L与B垂直)E方向磁感线切线方向，小磁针N极受力方向(静止时N极所指方向)电场线切线方向，正电荷受力方向大小决定因素由磁场决定，与电流元无关由电场决定，与检验电荷无关场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合电场强度等于各电场的电场强度的矢量和 3地磁场的特点(1)在地理两极附近磁场最强，赤道处磁场最弱。(2)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。(3)在赤道平面(地磁场的中性面)附近，距离地球表面相等的各点，地磁场的强弱程度相同，且方向水平。安培定则的应用与磁场的叠加1常见磁体的磁感线 图8112电流的磁场及安培定则安培定则磁感线磁场特点直线电流的磁场无磁极、非匀强磁场，且距导线越远磁场越弱环形电流的磁场环形电流的两侧分别是N极和S极，且离圆环中心越远磁场越弱通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场3.磁场的叠加磁感应强度为矢量，合成与分解遵循平行四边形定则。【典型例题】【例题11】如图所示，直导线AB、螺线管E，电磁铁D三者相距较远，其磁场相互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极（黑色一端）指示磁场方向正确的是 Aa Bb Cc Dd【答案】C【针对训练】欧姆在探索通过导体的电流与电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生的电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30，问当他发现小磁针偏转的角度增大到60时，通过该直导线的电流为（直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）（ ）A2I B3I C I D无法确定【答案】B 知识点十二、安培力1电荷在电场和磁场中受力的对比(1)某点电场强度的方向与电荷在该点的受力方向相同或相反；而某点磁感应强度方向与电流元在该点所受磁场力的方向垂直。(2)电荷在电场中一定会受到电场力的作用；如果通电导体的电流方向与磁场方向平行，则通电导体在磁场中受到的磁场力为零。2安培力的大小应用公式FBIL计算(当磁场方向和电流方向垂直时)，但要注意L是电流元的有效长度，B是导线所在处的磁感应强度值。在实际应用中，导线可能不是直导线、磁场在导线处的磁感应强度也不相同，需要进行有效转化，如找等效长度、微分为电流元、转换研究对象等。3判定导体运动情况的基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。4五种常用判定方法电流元法分割为电流元左手定则安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 【典型例题】【例题12】（多选）如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计; 匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则（ ） A导体棒向左运动B开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为C开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为D开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为【答案】BD【针对训练】如图所示，水平放置的两导轨PQ间的距离L=0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场B=2T, 垂直于导轨放置的ab棒的质量m=1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G=3N的物块相连已知ab棒与导轨间的动摩擦因数=0.2，电源的电动势E=10V、内阻r=0.1，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？（g取10m/s2） 【答案】1.9R9.9 知识点十三、带电粒子在磁场中的运动 对洛伦兹力的理解1洛伦兹力的特点(1)利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意区分正、负电荷。(2)当电荷运动方向发生变化时，洛伦兹力的方向也随之变化。(3)运动电荷在磁场中不一定受洛伦兹力作用。(4)洛伦兹力一定不做功。2洛伦兹力与安培力的联系及区别(1)安培力是洛伦兹力的宏观表现，二者性质相同，都是磁场力。(2)安培力可以做功，而洛伦兹力对运动电荷不做功。3洛伦兹力与电场力的比较洛伦兹力电场力产生条件v0且v不与B平行电荷处在电场中大小FqvB(vB)FqE方向FB且Fv正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功 带电粒子在有界匀强磁场中的运动1圆心的确定 (1)已知入射点、入射方向和出射点、出射方向时，可通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示)。(2)已知入射方向和入射点、出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示)。(3)带电粒子在不同边界磁场中的运动：直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示)。 平行边界(存在临界条件，如图所示)。 圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示)。 2半径的确定和计算利用平面几何关系，求出该圆的可能半径(或圆心角)，求解时注意以下几何特点：粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图)，即2t。 3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可由下式表示：tT(或tT)，t(l为弧长)。4重要推论(1)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。(2)当速率v变化时，圆心角大的运动时间长。特别提醒带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题三步法 【典型例题】【例题13】如图，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角= 30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围.（2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间. 【答案】（1）；（2） （2）由及可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越长，在磁场中运动的时间也越长。由图可知，在磁场中运动的半径时，运动时间最长，弧所对圆心角为，所以最长时间为。 【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是：画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹；找联系：轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系；用规律：牛顿第二定律和圆周运动的规律。【针对训练】如图所示为一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为（ ） A0 B C D 【答案】ABD知识点十四、电磁感应现象1磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变。(2)回路面积不变，磁场强弱改变。(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变。2判断感应电流的流程(1)确定研究的回路。(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量。(3)【典型例题】【例题14】下列情况能产生感应电流的是( ) A如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B如图乙所示，条形磁铁插入线圈中不动时C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器阻值时【答案】D【解析】感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，首先前提条件电路要闭合，再个就是闭合回路的磁通量发生变化，或者闭合回路部分导体做切割磁感线运动，所以D正确；【针对训练】下面属于电磁感应现象的是（ ）A通电导体周围产生磁场B磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C由于导体自身电流发生变化，而导体中产生自感电动势D电荷在磁场中定向移动形成电流【答案】C知识点十五、利用楞次定律判断感应电流的方向应用楞次定律判断感应电流的方向1楞次定律中“阻碍”的含义 2判断感应电流方向的两种方法方法一 用楞次定律判断 方法二 用右手定则判断该方法适用于切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。3. 一定律、三定则的综合应用（1）规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律 （2）相互联系应用楞次定律时，一般要用到安培定则。研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。4.利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律，对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下四种方式呈现：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”。(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”。【典型例题】【例题15】如图所示，两个相同的闭合铝环MN套在一根光滑的绝缘水平杆上，螺线管的轴线与铝环的圆心在同一直线上，闭合开关S后，向左快速移动滑动变阻器的滑片p，不考虑两环间的相互作用力，则在移动滑片p的过程中（ ） AM、N环向左运动，它们之间的距离增大 BM、N环向左运动，它们之间的距离减小 CM、N环向右运动，它们之间的距离增大 DM、N环向右运动，它们之间的距离减小【答案】C【解析】当滑动变阻器的滑动触头向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路电流变小，螺线管内部、外部的磁场均减小，穿过M、N两金属环的水平向右的磁通量减小，根据楞次定律，可知向右运动可以阻碍穿过线圈的磁通量减小，所以环将向右运动；结合条形磁铁的特点可知，靠近条形磁铁的N处的磁感应强度比较大，所以N环受到的安培力也比较大，加速度比较大，所以两环之间的距离将增大故选C【针对训练】（多选）如图所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a和b，当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时( ) Aa向左摆，b向右摆Bb环面积有缩小的趋势Ca向左摆，b不动 Da向右摆，b不动【答案】BC知识点十六、法拉第电磁感应定律的应用1法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量的大小、变化量的大小没有必然联系。(2)磁通量的变化率对应t图线上某点切线的斜率。2应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，BS，则En；(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，BS，则En；(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，末初，Enn。【典型例题】【例题16】如右图所示，甲图中的线圈为50匝，它的两个端点a、b与内阻很大的伏特表相连。穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如乙图所示，则伏特