高考物理 三精考点 考点3 电场、磁场、电磁感应名卷考点汇.doc

考点3 电场、磁场、电磁感应【原题再现】10. 一空间有垂直纸面向里的匀强磁场b，两条电阻不计的平行光滑导轨竖直放置在磁场内，如图所示，磁感应强度b0.5 t，导体棒ab、cd长度均为0.2 m，电阻均为，重力均为0.1 n，现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好)，此时cd静止不动，则ab上升时，下列说法正确的是（ ）a. 经过cd的电流方向为从c到db. ab受到的拉力大小为2nc. ab向上运动的速度为d. 在2s内，拉力做功，有0.6j的机械能转化为电能【答案】ac【点睛】要使cd始终保持静止不动，cd棒受到的安培力与重力平衡，ab匀速上升，受力也平衡，对两棒组成的整体研究，由平衡条件可求得推力的大小对ab研究，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解速度由焦耳定律求解2s内产生的电能电场、磁场、电磁感应1、对电场线的理解及应用(1)判断电场强度的方向电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向(2)判断电场力的方向正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反(3)判断电场强度的大小(定性)电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小(4)判断电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向（5）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：电场线为直线；电荷初速度为零或速度方向与电场线平行；电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行2、电场力做功与电场中的功能关系（1）求电场力做功的几种方法由公式wflcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为weqlcos .由wabquab计算，此公式适用于任何电场由电势能的变化计算：wabepaepb.由动能定理计算：w电场力w其他力ek.（2）电场中的功能关系若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化（3）处理电场中能量问题的基本方法在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律，有时也会用到功能关系应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系有电场力做功的过程机械能不一定守恒，但机械能与电势能的总和可以守恒3、带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动是力电综合的重点和高考热点这类问题的特点是电场、磁场或重力场依次出现，包含空间上先后出现和时间上先后出现，磁场或电场与无场区交替出现相组合的场等其运动形式包含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动等，涉及牛顿运动定律、功能关系等知识的应用复习指导：理解掌握带电粒子的电偏转和磁偏转的条件、运动性质，会应用牛顿运动定律进行分析研究，掌握研究带电粒子的电偏转和磁偏转的方法，能够熟练处理类平抛运动和圆周运动学会按照时间先后或空间先后顺序对运动进行分析，分析运动速度的承前启后关联、空间位置的距离关系、运动时间的分配组合等信息将各个运动联系起来 解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等 要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态 分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键4、导体切割磁感线产生感应电动势的理解（1）公式eblv的使用条件匀强磁场b、l、v三者相互垂直（2）eblv的“四性”正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需b、l、v三者互相垂直瞬时性：若v为瞬时速度，则e为相应的瞬时感应电动势有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度相对性：eblv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系（3）特别提醒：公式eblvsin 求的是瞬时感应电动势，e与某个时刻或某个位置相对应切割磁感线的那部分导体就相当于电源本题中ut图象实际上可以转化为vt图象(ueblv)，因此，此运动类似于机车启动模型以图象形式给出题目已知条件的，要竭力挖掘图象中的隐含信息1、等量点电荷的电场线比较比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点o处的场强最小，指向负电荷一方为零连线上的场强大小(从左到右)沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大沿中垂线由o点向外场强大小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点对称的a与a、b与b的场强等大同向等大反向2、带电粒子(带电体)在叠加场中运动的分析方法（1）弄清叠加场的组成（2）进行受力分析（3）确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合（4）画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的运动规律当带电粒子在叠加场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解当带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解对于临界问题，注意挖掘隐含条件（5）记住三点：能够正确对叠加场中的带电粒子从受力、运动、能量三个方面进行分析受力分析是基础：一般要从受力、运动、功能的角度来分析这类问题涉及的力的种类多，含重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等运动过程分析是关键：包含的运动种类多，含匀速直线运动、匀变速直线运动、类平抛运动、圆周运动以及其他曲线运动根据不同的运动过程及物理模型，选择合适的定理列方程（牛顿运动定律、运动学规律、动能定理、能量守恒定律等）求解3、电磁感应中的“杆导轨”模型（1）模型构建“杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点“杆导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等（2）模型分类及特点单杆水平式物理模型动态分析设运动过程中某时刻棒的速度为v，加速度为，a、v同向，随v的增加，a减小，当a0时，v最大，恒定收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征a0v恒定不变电学特征i恒定单杆倾斜式物理模型动态分析棒释放后下滑，此时agsin ，速度veblvfbila，当安培力fmgsin 时，a0，v最大收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征a0v最大电学特征i恒定（3）方法指导解决电磁感应中综合问题的一般思路是“先电后力再能量”如图所示，平行板电容器的两极板p、q与水平面成37角，电势差为u，建立平面直角坐标系，电容器极板p有下端无限靠近坐标原点，在d（0.2m，0）处有一垂直x轴的荧光屏，在荧光屏和y轴之间有竖直向上的匀强电场，电场e=0.4n/c，在以c（0.1m，0）点为圆心，半径为0.1m的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，一质量m=，电量q=的带电粒子，从a（m，0）点（a到两极板的距离相等）由静止开始沿x轴做直线运动，从坐标原点o进入圆形磁场区域，粒子最终打在荧光屏上n点，sin37=0.6，=3.14，=1.732（1）求两极板间电势差u以及p极板带电性质；（2）粒子到达坐标原点o时的速度；（3）粒子从a点到n点所用的时间（结果保留一位有效数字）【答案】（1），p板带负电（2）（3）【解析】根据牛顿第二定律和向心力公式可得，圆周运动半径，则所以cnd=30，粒子做圆周运动时间为从f到n用时故粒子从a点到n点所用时间【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径1、如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，m、n为板间同一电场线上的两点一带电粒子(不计重力)以速度vm经过m点向下运动，一段时间后返回，以速度vn经过n点向上运动，全过程未与下板接触，则a粒子一定带正电 b电场线方向一定竖直向上cm点的电势一定比n点的高 d粒子在n点的电势能一定比在m点的大【答案】 d【解析】【名师点睛】本题主要考查了电场线、 电势能、电势 。属于容易题。解决本题的关键在于由粒子的运动情景可得出粒子受到的电场力的方向，由电场力做功的性质可得出电势能及动能的变化 ，重点是掌握电场力做功与电势能变化的关系。2、图示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为b和e，平板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片，平板s下方有强度为的匀强磁场，下列表述错误的是（ ）a、质谱仪是分析同位素的重要工具b、速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内c、能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d、粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，粒子的比荷越大【答案】b【解析】【名师点睛】质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段。3、（多选）如图所示，将长度为l的直导线放置在y轴上，当通以大小为i、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为f、方向沿x轴正方向，则匀强磁场的磁感应强度可能为（ ）a、沿z轴正方向，大小为b、在平面内，大小为c、在平面内，大小为d、在平面内，大小为【答案】cd【解析】【名师点睛】本题关键掌握安培力的一般公式，知道是导线与磁场方向的夹角，当时，b有最小值。1、如图所示，a和b是带有异种电荷的两个金属导体，导体间有由其二者产生的稳定分别的电场，p点和q点是导体a表面上的两点，s是导体b表面上的一点，在a河b之间的电场中画有三条等势线，现有一带负电的粒子（重力不计）在电场中的运动轨迹如图虚线所示，不计此带电粒子对原电场的影响，不计空气阻力，则以下说法正确的是a、p和q两点的电势相等b、s点的电势低于p点的电势c、此带电粒子在f点的电势能大于其在e点的电势能d、此带电粒子一定是由w点射入经f点到e点【答案】ac【解析】p和q两点在带电体a的表面上，a是处于静电平衡状态的导体，其表面是一个等势面，故p和q两点的电势相等，故a正确；从粒子运动轨迹看出，轨迹向下弯曲，可知带电粒子受到了向下的排斥力作用，从e到f库仑力做负功，电势能增加，则粒子在e点的电势能小于在f点的电势能，因为粒子带正电，所以e点电势小于f点电势，则p点的电势大于s点的电势，故b错误c正确；根据题目条件无法判断粒子从那边射入，即从w点和e点都可以射入，故d错误 【名师点睛】从粒子运动轨迹看出，轨迹向左弯曲，可知带电粒子受到了向左的排斥力作用，从m到n过程中，电场力对粒子做负功，可判断电势能的大小、动能的大小根据q的电性，结合电场线的方向判断电势的高低2、如右图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，a为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为fn1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为fn2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是afn1fn2，弹簧的伸长量增大dfn1fn2，弹簧的伸长量减小【答案】c【解析】【名师点睛】本题的关键是知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析。3、（多选）如图（a）所示，ab是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿ab由点a运动到点b，所经位置的电势随距a点的距离变化的规律如图（b）所示，以下说法正确的是（ ）a、该电场是匀强电场b、电子在a、b两点的电势能c、电子在a、b两点的加速度关系是d、电子在a、b两点的速度【答案】bc【解析】【名师点睛】根据图象的斜率大小等于电场强度，分析场强的变化由图看出，电势逐渐降低，可判断出电场线的方向，确定电势的高低，由电场力做功正负，分析速度的大小并判断电子电势能的变化。4、（多选）下图甲是回旋加速器的工作原理图d1和d2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，a处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动若带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是a在ekt图中应该有tn1tntntn1b在ekt图中应该有tn1tntntn1c在ekt图中应该有en1enenen1d在ekt图中应该有en1enenen1【答案】ac【解析】洛伦兹力提供向心力，有，解得，故周期，与速度无关，故，则有；故a正确，b错误；根据电场力做功相等，则有动能的增量相等，即有，故c正确，d错误。【名师点睛】解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子，但是最终粒子的动能与电场的大小无关。5、如图甲所示，m、n 为一对竖直放置的平行金属板，中心各有一小孔 p 和 q，pq 连线 垂直金属板，现有质量 m=2.010-27 kg，电荷量 q=1.610-19c 带正电的粒子连续不断地从 小孔 p 飘入 m、n 板之间，带电粒子在小孔 p 处的初速可忽略。在 m、n 间加有如图乙所 示的交变电压，且 t=0 时 m 板电势高于 n 板电势。带电粒子在 m、n 间运动过程中，粒子 所受重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。（1）如果两平行金属板间距离 d=5.0cm，求：带电粒子从小孔 q 中射出时的最大速度值； 在 t=0.12510-5 s 时飘入小孔 p 的带电粒子到达小孔 q 时的动能；（2）如果在n-(n+0.25) 10-5 s 时间内（n=0，1，2，.），由小孔 p 飘入的带 电粒子都能从小孔 q 中射出，则两板间距离 d 应满足怎样的条件。【答案】（1）2.0104m/s 5.010-20j （2）d3.5cm【解析