高中物理电磁学重点难点突破

1、2011年高考物理学科二轮复习电磁学重点难点突破主要内容:静电场的基本性质 带电粒子在匀强电场中的运动 带电粒子在匀强磁场中的运动l 动生感应电动势与感生感应电动势电磁学重点难点突破O-静电场的基本性质静电场的电场强度静电场概念:静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。场：如果在全部空间（或部分空间）里的每一点，都对应着某个物|=:1=r1理量的一个确定值，就说在这个空间里确定了该物理量的一个场。静电场基本性质:O矢暈场申场强度O标量场电势O牙旋场静电场的电场强度1 定义式：E=F/q单位正电荷所受的力静电场的电场强度静电场的电场强度2 孤立点电荷所形成的电场场强的决定式:E=F/qF=kQ

2、q/r2.孤立点电荷所形成的电场电场线的分布p2kQ2kQ23、222+ x2(2丿+兀2(2丿+ x2+ x2场强分布特点：在O点，即*0处，场强最大，兀越大，即距O点越 远场强越小，两侧电场强度大小关于O点对称。场强方向均垂直中垂线指向负电荷一侧。静电场的电场强度3静电场的电场强度4.等量、同种电荷所形成的电场场强分布：(1)在两电荷连线上： l A P OBkQ kQ尸场强分布特点：在两电荷连线中点0处场强最小且为零，从0点向两侧场强大小逐渐增大，数值关于0点对称。场强方向相反，均沿中垂线指向O点。从中点沿中垂线向两侧，电场强度的数值先增大后减小, 场强分布特点：关于。点对称的点数值相等

3、。两侧场强方向相反，均沿着中垂线背离O点。.静电场的电场强X(L、2 7371 XX +_ XX X+x 2x22； 32X +2j313x23x2x2时，坊有最大值6y3kQ9L24静电场的电场强度5等量异、同种电荷产生的电场电场线的平面分布等量、异种电荷产生的电场等量、同种电荷产生的电场静电场的电场强度6 几种典型的静电场电场线的空间分布：静电场的电场强度7 基于等量同种电荷连线中垂线上场强分布特点的场强的矢量叠加均匀带电圆环均匀带电圆盘静电场的电场强度均匀带电球体和均匀带电球壳所产生的场强+0EP=KQ/r2静电场的电场强度9 基于均匀带电球体和均匀带电球壳所产生的场强分布特点的矢量叠加

4、例1电量为Q的均匀带电实心球体半径为球心为O点.在球的右侧挖去一个半 径为矽2的小球，如图所示，则大球剩余部分对距离大球球心4R处的P点所引入 的电量为g的试探电荷的库仑力F为多少？静电场的电场强度例2已知均匀带电薄球壳内部电场场强处处为零，求：半径为电量为0的均 匀带电实心球体内部距离球心为人/2处的P点的电场强度大小。静电场的电势1.定义式：0=旳单位正电荷所具有的电势能2 孤立点电荷所形成的电场电势的决定式: 无穷远电势为零 孤立的正点电荷形成的电场各点电势为正 孤立的负点电荷形成的电场各点电势为负孤立的点电荷形成的电场等势面为球面静电场的电势孤立的正点电荷形成的电场等势面分布静电场的电

5、势电势分布特点:由正电荷至负电荷电势降低0静电场的电势星、异种电荷所形成的电场电势分布:电势分布特点:由正电荷至负电荷电势降低0静电场的电势电势分布特点:由正电荷至负电荷电势降低0静电场的电势_e0A POBkQ kQ kQ(L 2x)x (L - x) x(L 一 x)电势分布特点:由正电荷至负电荷电势降低0静电场的电势(2)两点电荷连线中垂线上：&A电势分布特点：连线中垂线上电势处处为零，中垂线是等势线。连线中垂面上电势处处为零，中垂面是等势面。连线中垂面正电荷一侧空间电势为正，负电荷一侧空间电势为负4等量、同种电荷所形成的电场电势分布:(1)在两电荷连线上:工APOB0尸kQkQHkQL

6、x (L - %)x(L - x)电势分布特戌.在O点，电势最低且为正值，兀越小，即在连线上距O点越远电势越高，两侧电势数值关于o点对称。(2)两点电荷连线中垂线上:电势分布特点：在o点，电势最高且为正值，距o点越远电势越低，两侧电势数值关于o点对称。延伸至无穷远电势为零。5等量异、同种电荷产生的电场等势线的平面分布青争电场场强和电势的关系空间矢量场 标量场功是能量转化的量度，力在空间上的积累是能量转化的量度W=qU匀强电场W=qEdE= U / dU =Ed青争电场场强和电势的关系Ecos 0 =（02-（p3）/L = 一 IL电场中某一点的电场强度沿某一方向的分量的大小，等于这一点 的电

7、势沿该方向单位长度上电势变化量的负值 静场场强的方向是电势在空间上降落最快的方向静电场场强方向与等势面处处垂直静电场场强和电势的关系静电场的场强和电势是对空间的变化率（导数） 和对空间的积累（积分）的关系以点电荷为例（P =kQ/r E（/）、 = -kQ/r2 丿等势面密集的处场强大基于考察静电场性质的几个问题基于考察静电场性质的几个问题1关于静电场，下列结论普遍成立的是（=77A. 电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关B. 电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低C. 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零D. 在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强

8、方向都指向电势降低最快的方向2如图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是（）Aa点的电势高于b点的电势B该点电荷带负电Ca点和b点电场强度的方向相同Da点的电场强度大于b点的电场强度基于考察静电场性质的几个问题3带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：在电场线上运动，在等 势面上做匀速圆周运动。该电场可能由（）A 个带正电的点电荷形成B 个带负电的点电荷形成C 两个分立的带等量负电的点电荷形成D 带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成基于考察静电场性质的几个问题X4如图所示，在常上关于O点对称的 B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷Q,且CO=OD, Z

9、ADO = 60，下列判断正确的是（）A. 0点电场强度为零B. D点电场强度为零C若将点电荷从张向C,电势能增大 D若将点电荷q从宠向C,电势能增大基于考察静电场性质的几个问题5图示为一个内、外半径分别为乩和R2的圆环状均 匀带电平面，其单位面积带电量为仁取环面中心0为 原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到0 点的的距离为x, P点电场强度的大小为E。下面给出E 的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个 是合理的。你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断o根据你的判断，E的合理表达式应为（）基于考察静电场性质的几个问题基于考察

10、静电场性质的几个问题6 空间某一静电场的电C点电场强度在X方向上I)EBx的大小大于E的大小 E处的方向沿x轴正方向的有（A.B.C.D.養幟豐驚示下iwh电荷在点O受到的电场力在X方向上的分量最大负电荷沿X轴从B移到C的过程中，电场力先做正功,后做负功RO C基于考察静电场性质的几个问题7空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随 X变 化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A. O点的电势最低B. X2点的电势最高C. X和-X两点的电势相等DX和禺两点的电势相等基于考察静电场性质的几个问题8空间有一均匀題电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系， M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标为

11、（0，a,0） , N点的坐标 为（a，0,0） , P点的坐标为（a,a/2,a/2）。已知电场方向平行于直线 MN, M点电势为0, N点电势为IV,贝!P点的龟势为（）8.更卩23D. -V斗电磁学重点难点突破带电粒子在匀强电场中的运动2 偏转带电粒子在交变电压下的加速例：如图，A板的电势乙=0, B板的电势乙随时间的变化规律如图 所示。则（）A.若电子是在匸0时刻进入的，它将一直向B板运动toB若电子是在（=778时刻进入的，它可能时而向B板运动, 时而向A板运动，最后打在B板上C若电子是在=3778时刻进入的，它可能时而向B板运动,时而向A板运动，最后打在B板上toD若电子是在t=7

12、72时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动toL/B/vUo -；:_；刁t/s若电子是在t=0时刻进入F=ma505daoa/m/s2a U0; ; i%v/m/s7讥F=Eq=qU(/da=qU(/md J若电子是在t= 778时刻进入的5V/y1 11 : 1 11 : 1 11 : 1 1-u0T/2:TpT/22T t/sa/m/s21L . L . . k . J .0%jr/2: tbr/2itt/s带电粒于在匀强电场中 的偏转#y1tit1 1 .x方向：匀速直线运动运动性质分析:y方向：初速度为零的匀加速直线运动带电粒子在匀强电场中 的偏转#y通过电场的时间了 =二vo

13、带电粒子的偏转位移V宀加qUx2mvd带电粒子速度偏转角tan 0 = 芈-带电粒子位移偏转角tan 0mv Qd速度反向延长线过水平位移中点带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在交变电压下的偏转示波管示波管原理十一my_ =22id(Luy打同理 片兀& U带电粒子在父变电压下的偏转0T2T04 运动的合成uT 2TT 2T基于示波管原理的几个问题例：图示为示波管构造的示意图，现在X0上加上 一信号， yy/上加上切，一信号，（如图甲、乙所示）。则在屏幕上看到 的图形是（）ABCD电磁学重点难点乡带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动(1)无速度 (2)有初速度 (vy/B)=匀

14、速直线运动 (3)有初速度巾(丄8)4匀速圆周运动带电粒子在匀强磁场中的运动一基本技能：1、找圆心 利用”丄尸 利用弦的中垂线2、定半径 几何法求半径(勾股定理三角函数)向心力公式求半径(rmv/qB)带电粒子在匀强磁场中的运动 t 二？T3、确定运动时间 O_17imT = qB弦切角、偏向角、回旋角的关系mi粒子速度的偏向角卩等于回旋角血 并等于AB弦与切线的夹角（弦切角&）的2倍（/） oc = 20.；殆| 冷 妒xO 1相对的弦切角&相等，与相邻的弦切角&互补e + &= iso带电粒子在无界匀强磁二同源粒子垂翻吏觀磊蠶场的运动轨迹两个重要模型：第一类粒子源：能在同一平面内，沿各个方

15、向发射相同速率的同种带电粒子,这些带电粒子垂直于磁感线射入布满 空间的匀强磁场，做同方向旋转的匀速 周运动。（设粒子源在中心o点，带电粒子带正电，磁场垂直纸面向里） 各带电粒子旳圆轨迹半径相等，运动周期相等。X? 各带电粒子圆轨迹的圆心分布在以粒子源o为特点圆心，厂为半径的一个圆周上。 带电粒子在磁场中可能经过的区域是以粒子源0为圆心，2/为半径的大圆带电粒子在无界匀强磁场中的运动带电粒子在无界匀强磁场中的运动第二类粒子源：在同平面内沿某一方向发射的速率不同的同种带 电粒子各带电粒子的圆轨迹有一个公共切点，且各的圆心分布在同特点一条直线上。 各带电粒子做匀速圆周运动 的周期相等。 速率大的带电

16、粒子所走过的 路程大，对应大圆。带电粒子在匀强磁场中的中的运动三带电粒子在有界空111解答有关运动电荷在有界匀强磁场中的运动问题时，可以将有界磁 场视为无界磁场让粒子能够做完整的圆周运动。确定粒子圆周运动的 心，作好辅助线，充分利用圆的有关特性和公式定理、圆的对称性 等几何知识是解题关键，如弦切角等于圆心角的一半、速度的偏转角 等于圆心角。粒子在磁场中的运动时间与速度方向的偏转角成正比。四类基本问题：带电粒子在单直线边界磁场中的运动 带电粒子在平行直线边界磁场中的运动 带电粒子在矩形边界磁场中的运动 带电粒子在圆形边界磁场中的运动带电粒子在单直线边界磁场中的运动to例.如图，在一水平放置的平板

17、MN上方有匀强磁场，磁感应强度的大小 为B，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为叫带电量为+q的粒子，以相同 的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域，不计重力，不计 粒子间的相互影响下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其 中心如/曲哪个图是正确的（）B-D.带电粒子在单直线边界磁场中的运动带电粒子在平行直线边界磁场中园心在磁场原边界上圆心在过入射点跟跟速度较小时，作半圆运动后从原边界飞出；速度增 加为某临界值时，粒子作圆心在过入射点跟边 界垂直的直线上 速度较小时，作圆周运动通过射入点；速度增加为部分圆周运动其轨迹与另一边界相切；速度较大时粒子作部分圆周运动后从 另一边界飞

18、出.某临界值时，粒子作运动其轨迹与另一边界相 切；速度较大时粒子作部分圆周运动后从另一边界飞出.后从原边界飞出；速度增 加为某临界值时，粒子作部分圆周运动其轨迹与另 一边界相切；速度较大时 粒子作部分圆周运动后从 另一边界飞出.带电粒子在平行直线边界磁场中的运动圆心在磁场原边界上带电粒子在矩形边界磁 场中的运动 /圆心在过入射点跟速度 方向垂直的直线上速度较小时粒子作半圆运动后速度较小时粒子做部分圆周运动从原边界飞出；速度在某一范后从原边界飞出；速度在某一范围内时从侧面边界飞出；速度内从上侧面边界飞；速度较大较大时粒子作部分圆周运动从 对面边界飞出。时粒子做部分圆周运动从右侧面 边界飞出；速度更大时粒子做部分圆周运动从下侧面边界飞出。VO,芾电粒于在圆形垃界磁场中的运动入射速度方向指向匀强 磁场区域圆的圆心，冈II出射 时速度方向的反向延长线必 过该区域圆的圆心.基于带电粒子在匀强磁场中运动的一个问题如图所示，在OS点日、Qya/2围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B坐标原点O处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们 的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在090。范围内，已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒