高三物理复习研讨会交流材料：电磁学综合题的命题趋势及应对策略.doc

电磁学综合题的命题趋势及应对策略一、近三年江苏高考试题回顾（2010）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示，加在极板a、b间的电压作周期性变化，其正向电压为，反向电压为，电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0时，极板b附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板a，且不考虑重力作用。（1）若，电子在02r时间内不能到达极板a，求d应满足的条件；（2）若电子在02r时间未碰到极板b，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；（3）若电子在第n个周期内的位移为零，求k的值。(2011)某种加速器的理想模型如题15-1图所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b，两极板间电压uab的变化图象如图15-2图所示，电压的最大值为u0、周期为t0，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间t0后恰能再次从a 孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了。(粒子在两极板间的运动时间不计，两极板外无电场，不考虑粒子所受的重力)(1)若在t=0时刻将该粒子从板内a孔处静止释放，求其第二次加速后从b孔射出时的动能；(2)现在利用一根长为l的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁场的影响)，使题15-1图中实线轨迹(圆心为o)上运动的粒子从a孔正下方相距l处的c孔水平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；(3)若将电压uab的频率提高为原来的2倍，该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速，才能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？(16 分)如图所示,待测区域中存在匀强电场和匀强磁场,根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场. 图中装置由加速器和平移器组成,平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成,极板长度为l、间距为d,两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反. 质量为m、电荷量为+q 的粒子经加速电压u0 加速后,水平射入偏转电压为u1 的平移器,最终从a 点水平射入待测区域. 不考虑粒子受到的重力.(1)求粒子射出平移器时的速度大小v1;(2)当加速电压变为4u0 时,欲使粒子仍从a 点射入待测区域,求此时的偏转电压u;(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域,刚进入时的受力大小均为f. 现取水平向右为x 轴正方向,建立如图所示的直角坐标系oxyz. 保持加速电压为u0 不变,移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域,粒子刚射入时的受力大小如下表所示. 请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向.二、命题特点及应对策略：带电粒子在电场、磁场和重力场等复合场中的运动近3年都是最后一题，虽考查的角度不同，但能力要求都很高。高考主要考以下几种形式：1带电粒子在复合场中做直线运动带电粒子在复合场中做匀速直线运动：粒子所受合外力为零时，所处状态一定静止或匀速直线运动。主要有两种题型：粒子运动方向与磁场平行时（洛伦兹力为零），电场力与重力平衡，做匀速直线运动；粒子运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力、电场力与重力平衡，做匀速直线运动。正确画出受力分析图是解题的关键。带电粒子在复合场中做变速直线运动。主要有两种题型：粒子在复合场中受轨道、支撑面、轻绳或轻杆等有形的约束做变速直线运动，解题时只要从受力分析入手，明确变力、恒力及做功等情况，就可用动能定理、牛顿运动定律、运动学相关知识进行求解；在无有形约束条件下，粒子受洛伦兹力、电场力、重力作用下，使与速度平行的方向上合力不等于零，与速度垂直的方向上合力等于零，粒子将做匀变速直线运动。明确这一条件是解题的突破口。2带电粒子在复合场中的曲线运动带电粒子在复合场中做圆周运动。主要有两种题型：带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，必定有其它力与恒定的重力相抵消，以确保合力大小不变，方向时刻指向圆心；带电粒子运动的空间存在轨道、支撑面、轻绳、轻杆等有形的约束时，带电粒子在复合场中做匀变速圆周运动，一般应用牛顿运动定律和动能定理求解。带电粒子在复合场中做一般曲线运动若带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则带电粒子在复合场中将做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。处理此类问题，一般应用动能定理和能量守恒定律求解。3带电粒子在组合式复合场中的分阶段运动这类问题往往是粒子依次通过几个并列的场，如电场与磁场并列；其运动性质随区域场的变化而变化，解题的关键在于分析清楚在各个不同场中的受力及运动时的速度的关系，画出运动的草图。三、练习题：1. 空间存在一个匀强磁场b，其方向垂直纸面向里，还有一点电荷q的电场，如图所示，一带电粒子q以初速度v0从图示位置垂直于电场、磁场入射，初位置到点电荷q的距离为r，则粒子在电、磁场中的运动轨迹不可能为 (d)a以点电荷q为圆心，以r为半径，在纸平面内的圆周b初阶段在纸面内向右偏的曲线c初阶段在纸面内向左偏的曲线d沿初速度v0方向的直线2.如图所示，质量为m、带电量为+q的带电粒子，以初速度0垂直进入相互正交场强为e的匀强电场和磁感应强度为b匀强磁场中，从p点离开该区域，此时侧向位移为y，粒子重力不计，则（ c ）a粒子在p点所受的电场力一定比磁场力大b粒子在p点的加速度为（qeq0b）/mc粒子在p点的为动能为 d粒子在p点的动能为来源:z+xx+k.com3.水平放置的平行金属板m n之间存在竖直向上的匀强电场和垂直于纸面的交变磁场（如图a所示，垂直纸面向里为正），磁感应强度=50t，已知两板间距离d=0.3m，电场强度e=50v/m，m板中心上有一小孔p，在p正上方h=5cm处的o点，一带电油滴自由下落，穿过小孔后进入两板间，若油滴在t=0时刻进入两板间，最后恰好从n板边缘水平飞出。已知油滴的质量 m=10kg，电荷量q=+210c（不计空气阻力。重力加速度取g=10m/s2，取=3）求：（1）油滴在p点的速度；（2）n板的长度；（3）交变磁场的变化周期。4.如图，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直档板，板高h=9m，与板等高处有一水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s=3m板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度b=1t；质量、电量、直径略小于小孔宽度的带电小球（视为质点），以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与档板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都能从筐口的中心处落入筐中，求：（1）电场强度的大小与方向；（2）小球运动的最大速率；（3）小球运动的最长时间。来源:zxxk.com5.如图甲所示，竖直挡板mn的左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面的水平匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度的大小，磁感应强度b随时间变化的关系图象如图乙所示，选定磁场垂直纸面向里为正方向，在时刻，一质量，带电荷量的微粒在o点具有竖直向下的速度是挡板mn上一点，直线与挡板mn垂直，取。求：微粒下一次经过直线时到o点的距离。微粒在运动过程中离开直线的最大距离。水平移动挡板，使微粒能垂直射到挡板上，挡板与o点间距离应满足的条件。 6一个质量为m带电量为+q的小球以水平初速度v0自离地面h高度处做平抛运动。不计空气阻力。重力加速度为g。试回答下列问题：（1）小球自抛出到第一次落地至点p的过程中发生的水平位移x大小是多少？（2）若在空间加一个竖直方向的匀强电场，发现小球水平抛出后做匀速直线运动，则匀强电场强度e是多大？（3）若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球第一次落地点仍然是p。已知0p间的距离大于h。试问磁感应强度b是多大？四、自编习题：1.如图，长为的直导体棒一端用铰链固定在点，另一端可以在光滑的金属圆环上滑动，导体棒和金属环电阻不计，间连接导线，间连接阻值为的电阻。在外力作用下，金属棒绕过点的竖直轴以角速度匀速转动。空间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为（1）求使导体棒匀速转动的外力的做功功率（2）若其它条件不变，将磁场变为水平向右，取点的电势为零，求图示时刻（方向与磁场方向相同）上任一点的电势随该点离点的距离变化的函数表达式，并求出在转动一周的过程中外力所做的功。2.在光滑绝缘的水平台面上，存在平行于水平面向右的匀强电场，电场强度为。水平台面上放置两个静止的小球和（均可看作质点），两小球质量均为，球带电荷量为，球不带电，、连线与电场线平行。开始时两球相距，在电场力作用下，球开始运动（此时为计时零点，即），后与球发生对心碰撞，碰撞时两球交换速度，且、两球间无电量转移。求：（1）两球第一次碰撞的时刻；（2）两球第二次碰撞的位置；（3）从出发到两球发生第二次碰撞的过程中，电场力对a球做功的平均功率。3.如图所示，有质量为m，带电荷q的小物块，物块与水平的轨道之间的滑动摩擦因数为m，在如图所示的匀强磁场中以一定初速度从距离m点为l的某点处出发。在水平轨道的末端m处，连接一个半径为r的光滑半圆形轨道，小物块恰好能够沿水平轨道匀速运动，且能到达圆轨道的最高点p，到达p点的速度为v，整个过程用时为t0，求： （1）小物块从a点出发时的初速度v0 （2）求磁场的磁感应强度b和到达最高点时物块对轨道的压力；（3）若在p点以速度大小为v，向左推出小物块，物块刚好可回到距离m点为l的出发点。求返回的过程所用的时间；4.如图，半径为r的金属圆轨道被分成上下两部分，中间绝缘。在虚线的左侧和右侧有方向相反、磁感应强度均为b的磁场。导体棒可在圆轨道内以角速度逆时针匀速转动，导体棒的电阻为r，圆轨道用导线与阻值为r的电阻和一对极板相连，极板长为l，两板间距离为d。在t=0时刻，导体棒刚好在虚线所在的位置，同时有一质量为m、点电量为q的正电荷以一定的速度从左侧沿极板的中线射入极板。不计其它部分的电阻。（1）求导体棒转动时电阻r的发热功率；（2）若粒子刚好能从极板右侧水平飞出，粒子的初速度v0应满足什么条件。（3）若要能使粒子从极板的右侧中点水平飞出，粒子应在什么时候飞入极板？飞入时的速度v0又该满足什么条件？5.(1)已知两个点电荷之间的相互作用力，其中静电力常量，试证明在