高考物理 考前三个月 专题六 电场与磁场精讲课件 新人教版.ppt

专题6 电场与磁场 第一部分专题复习篇 本专题知识是高考的重点和难点 常考知识内容 电场强度 磁感应强度 电场的基本性质 磁场的基本性质 带电粒子在电磁场中的运动 高考命题趋势 对电场强度 电势 电场力做功与电势能变化的关系 磁场的基本概念 安培力的应用等知识多以选择题的形式考查 带电粒子在电场 磁场中的运动与控制 与牛顿运动定律 功能关系相结合 多以计算题的形式考查 高考定位 目录索引 考题1对电场性质的理解 考题2电场矢量合成问题 考题3带电粒子在有界磁场中的临界 极值问题 考题4带电粒子在匀强磁场中的多过程问题 考题1对电场性质的理解 单选 2014 山东 19 如图1所示 均匀带正电薄球壳 其上有一小孔a 已知壳内的场强处处为零 壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心o时在壳外产生的电场一样 一带正电的试探电荷 不计重力 从球心以初动能ek0沿oa方向射出 下列关于试探电荷的动能ek与离开球心的距离r的关系图象 可能正确的是 例1 图1 审题突破试探电荷的动能ek与离开球心的距离r的关系根据动能定理列式 分析图象斜率的意义 1 单选 2014 重庆 3 如图2所示为某示波管的聚焦电场 实线和虚线分别表示电场线和等势线 两电子分别从a b两点运动到c点 设电场力对两电子做的功分别为wa和wb a b点的电场强度大小分别为ea和eb 则 a wa wb ea ebb wa wb ea ebc wa wb ea ebd wa wb ea eb 突破训练 图2 解析因a b两点在同一等势线上 故uac ubc wa euac wb eubc 故wa wb 由题图可知a点处电场线比b点处电场线密 故ea eb 选项a正确 答案a 2 多选 真空中存在一点电荷产生的电场 其中a b两点的电场强度方向如图3所示 a点的电场方向与ab连线成60 b点的电场方向与ab连线成30 另一带正电粒子以某初速度只在电场力作用下由a运动到b 以下说法正确的是 a a b两点的电场强度ea 3ebb a b两点的电势 aekbd 带正电粒子在a b两点的电势能epa epb 图3 3 单选 2014 江苏 4 如图4所示 一圆环上均匀分布着正电荷 x轴垂直于环面且过圆心o 下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是 图4a o点的电场强度为零 电势最低b o点的电场强度为零 电势最高c 从o点沿x轴正方向 电场强度减小 电势升高d 从o点沿x轴正方向 电场强度增大 电势降低 解析根据电场的对称性和电场的叠加原理知 o点的电场强度为零 在x轴上 电场强度的方向自o点分别指向x轴正方向和x轴负方向 且沿电场线方向电势越来越低 所以o点电势最高 在x轴上离o点无限远处的电场强度为零 故沿x轴正方向和x轴负方向的电场强度先增大后减小 选项b正确 答案b 方法提炼 3 电势能 1 根据ep q 判断ep的大小 2 根据电场力做功与电势能的关系判断 无论正电荷还是负电荷 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增加 单选 如图5所示 在正方形区域的四个顶点固定放置四个点电荷 它们的电量的绝对值相等 电性如图中所示 k l m n分别为正方形四条边的中点 o为正方形的中心 下列关于各点的电场强度与电势的判断正确的是 a k点与m点的电场强度大小相等 方向相反b o点的电场强度为零c n点电场强度的大小大于l点电场强度的大小d k o m三点的电势相等 考题2电场矢量合成问题 例2 图5 审题突破该题实质上考查常见电场的电场分布与特点 可以结合等量同种点电荷的电场特点 把两个相互垂直的等量同种点电荷的电场叠加在一起 进行分析可以得出结论 解析根据点电荷的电场即电场的叠加可得 k点与m点的电场强度大小相等 方向相同 所以a错误 o点的电场强度方向水平向右 不为零 所以b错误 由对称性知 n点的电场强度大小等于l点的电场强度大小 所以c错误 k o m三点的电势都等于零 所以d正确 答案d 4 单选 如图6所示 在真空中的a b两点分别放置等量异种点电荷 在ab两点间取一正五角星形路径abcdefghija 五角星的中心与ab连线的中点重合 其中af连线与ab连线垂直 现将一电子沿该路径逆时针方向移动一周 下列判断正确的是 a e点和g点的电场强度相同b h点和d点的电势相等c 电子在e点的电势能比g点电势能大d 电子从f点到e点再到d点过程中 电场力先做正功后做负功 突破训练 图6 解析由对称性可知 e点和g点的电场强度大小相同 但方向不同 选项a错误 h点电势高于d点的电势 选项b错误 因为g点的电势高于e点 故电子在e点的电势能比g点电势能大 选项c正确 电子从f点到e点再到d点过程中 电势先降低再升高 电势能先增大后减小 电场力先做负功后做正功 选项d错误 答案c 5 2014 福建 20 如图7所示 真空中xoy平面直角坐标系上的abc三点构成等边三角形 边长l 2 0m 若将电荷量均为q 2 0 10 6c的两点电荷分别固定在a b点 已知静电力常量k 9 0 109n m2 c2 求 图7 1 两点电荷间的库仑力大小 2 c点的电场强度的大小和方向 计算结果保留两位有效数字 方法提炼 1 熟练掌握常见电场的电场线和等势面的画法 2 对于复杂的电场场强 电场力合成时要用平行四边形定则 3 电势的高低可以根据 沿电场线方向电势降低 或者由离正 负场源电荷的关系来确定 2014 江苏 14 某装置用磁场控制带电粒子的运动 工作原理如图8所示 装置的长为l 上 下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场 磁感应强度大小均为b 方向与纸面垂直且相反 两磁场的间距为d 装置右端有一收集板 m n p为板上的三点 m位于轴线oo 上 n p分别位于下方磁场的上 下边界上 在纸面内 质量为m 电荷量为 q的粒子以某一速度从装置左端的中点射入 方向与轴线成30 角 经过上方的磁场区域一次 恰好到达p点 改变粒子入射速度的大小 可以控制粒子到达收集板的位置 不计粒子的重力 考题3带电粒子在有界磁场中的临界 极值问题 例3 图8 1 求磁场区域的宽度h 2 欲使粒子到达收集板的位置从p点移到n点 求粒子入射速度的最小变化量 v 3 欲使粒子到达m点 求粒子入射速度大小的可能值 审题突破 1 粒子在磁场中做圆周运动 根据圆的性质可明确粒子如何才能到达p点 由几何关系可求得磁场区域的宽度 2 带电粒子在磁场中运动时 洛伦兹力充当向心力 由 1 中方法确定后来的轨道半径 则可求得两次速度大小 即可求出速度的差值 3 假设粒子会经过上方磁场n次 由洛伦兹力充当向心力可求得粒子入射速度的可能值 突破训练 图9 图10 要使离子从de射出 则其必不能从cd射出 其临界状态是离子轨迹与cd边相切 设切点与c点距离为x 其轨迹如图甲所示 甲 由几何关系得 计算可得x 设此时de边出射点与d点的距离为d1 则由几何关系有 l x 2 r d1 2 r2 解得d1 而当离子轨迹与de边相切时 离子必将从ef边射出 设此时切点与d点距离为d2 其轨迹如图乙所示 由几何关系有 乙解得 方法提炼 1 解决带电粒子在磁场中运动的临界问题 关键在于运用动态思维 寻找临界点 确定临界状态 根据粒子的速度方向找出半径方向 同时由磁场边界和题设条件画好轨迹 定好圆心 建立几何关系 2 粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切 20分 如图11所示 在xoy平面内 以o 0 r 为圆心 r为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场 x轴下方有垂直平面向里的匀强磁场 两区域磁感应强度大小相等 第四象限有一与x轴成45 角倾斜放置的挡板pq p q两点在坐标轴上 且o p两点间的距离大于2r 在圆形磁场的左侧0 y 2r的区间内 均匀分布着质量为m 电荷量为 q的一簇带电粒子 当所有粒子均沿x轴正向以速度v射入圆形磁场区域时 粒子偏转后都从o点进入x轴下方磁场 结果有一半粒子能打在挡板上 不计粒子重力 不考虑粒子间相互作用力 求 考题4带电粒子在匀强磁场中的多过程问题 审题破题真题演练 例4 图11 1 磁场的磁感应强度b的大小 2 挡板端点p的坐标 3 挡板上被粒子打中的区域长度 思维导图 解析 1 设一粒子自磁场边界a点进入磁场 该粒子由o点射出圆形磁场 轨迹如图甲所示 过a点做速度的垂线 长度为r c为该轨迹圆的圆心 连接ao co 可证得acoo 为菱形 根据图中几何关系可知 粒子在圆形磁场中的轨道半径r r 3分 3分 2分 3 设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的f点 如图丙所示 of 2r 1分 过o点作挡板的垂线交于g点 2分 2分 1分 挡板上被粒子打中的区域长度 2分 2014 重庆 9 18分 如图12所示 在无限长的竖直边界ns和mt间充满匀强电场 同时该区域上 下部分分别充满方向垂直于nstm平面向外和向内的匀强磁场 磁感应强度大小分别为b和2b kl为上 下磁场的水平分界线 在ns和mt边界上 距kl高h处分别有p q两点 ns和mt间距为1 8h 质量为m 带