【60天冲刺】2012年高考二轮三轮总复习专题学案课件第3单元-电与磁专题（大纲专用）.ppt

1、第三单元电与磁,第三单元 知识网络构建,第三单元 知识网络构建,第三单元 考情分析预测,本专题进入电与磁的复习电场、电流、磁场、电磁感应(含交流电)是构成高中物理电磁学内容的四大板块，是高考命题的重要内容，在历年高考物理试题中约占三分之一的比重，所以本专题的复习质量将直接影响物理成绩 对电场和磁场的复习首先要深刻理解电场和磁场的形成及其性质，掌握描述力的性质和能的性质的基本概念和规律，做到这一点相当于搭建好一个坚实的舞台；其次是对带电粒子、带电质点或通电导体棒在场中的运动做出全面的分析，包括动力学分析、动量分析、能量分析，所以我们的研究对象(带电粒子、带电质点或通电导体棒)就相当于舞台上的演员

2、；当然，命题人就相当于导演了,第三单元 考情分析预测,电磁感应与电路问题是电与磁专题复习的又一个核心从近年高考题型上看：电磁感应问题有时以计算题的形式出现，也有时以选择题的形式出现；交流电及交变电路多以选择题形式出现；涉及恒定电流的考题可以以选择题形式出现，但更多是以实验题的形式出现能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键从试题的难度上看，涉及本专题高考试题多为中等难度或较难的题目，尤其是计算题(如带电粒子在复合场中运动问题等)一般是具有相当难度的压轴题,第三单元 考情分析预测,另外，从2011高考试题可以看到，涉及本专题试题大多在选材、条件设置等方

3、面与社会生活、生产实际和科学技术相联系，在复习中应引起足够重视预测2012年高考涉及电与磁专题的考题主要表现为以下几种形式： 1带电粒子(或带电质点)在电场、磁场、复合场中的运动问题； 2直流电路的分析与计算，尤其是电路中的功率分配、动态分析、故障分析等问题； 3与交变电流产生原理相关的计算问题、含理想变压器的交变电路动态分析问题；,第三单元 考情分析预测,4以“导轨导体棒”模型为载体，联系法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等多个考点的电磁感应综合题，也可能结合运动图象或电学图象进行考查,第三单元 近年高考纵览,第三单元 近年高考纵览,第三单元 近年高考纵览,第三单元

4、 近年高考纵览,第三单元 近年高考纵览,第三单元 近年高考纵览,专题九 电场,专题九电场,专题九 主干知识整合,一、两个定律 1电荷守恒定律 电荷既不能产生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中电荷的_不变 2库仑定律 (1)内容：真空中两个点电荷之间相互作用力，跟它们_成正比，跟它们_成反比，作用力的方向在它们的连线上,总量,电荷量的乘积,距离的二次方,专题九 主干知识整合,(2)公式：F(其中k为静电力常量， k9.0109 Nm2/C2) (3)说明：库仑定律在空气中也近似成立；适用于点电荷(即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽

5、略不计，这一点与万有引力很相似，但又有所不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r) 二、电场核心概念 1电场强度与电场力 (1)定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强,专题九 主干知识整合,(2)定义式：E适用于任何电场，其中q为试探电荷的电荷量 (3)电场强度是矢量，规定其方向与_电荷在该点受的电场力方向相同 (4)电场中场强分布情况可由电场线来形象描述 2电场力做功与电势能 (1)定义：电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能称为电势能 (2)相对

6、性，即电势能数值大小与电势零点选取有关；系统性，指电势能是电荷与电场所共有的,正,(3)电场力做功与电势能的关系：电场力对电荷做正功，电荷的电势能_；电场力对电荷做负功，电荷的电势能_ 3电势与电势差 (1)定义：放入电场中某点的电荷具有的电势能跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电势 (2)定义式：,专题九 主干知识整合,减少,增加,(3)说明：电势为标量，但有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高；电势的值与零电势的选取有关，通常取无穷远处电势为零，实际应用中常取大地电势为零 (4)电场中A、B间电势的差值称为电势差，记作UABAB，电势差与零电势点的选取无关 (5

7、)电场力做功与电势差的关系：WqUAB. (6)电势与场强无直接关系：场强大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可由人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定,专题九 主干知识整合,4电场线与等势面 (1)电场线始于正电荷(或无穷远)，终于负电荷(或无穷远)，两条电场线不能相交； (2)电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向； (3)沿着电场线方向，电势越来越低； (4)电场线越密的地方等差等势面也越密，所以等差等势面越密的地方表示场强_； (5)电场线与通过该处的等势面垂直，即场强方向与通过该处的等势面垂直且由高等势面指向低等势面,专题九 主干知识整合,

8、越大,三、典型电场特征 掌握好各种典型电场电场线的分布情况及其场强、电势的特点是解决电场问题的前提，详见下表.,专题九 主干知识整合,相等,越小,越高,专题九 主干知识整合,越密,相等,减小,增大,专题九 主干知识整合,减小,零,增大,专题九 主干知识整合,减小,增大,专题九 主干知识整合,减小,带电粒子电场中运动的问题大都以力学知识为主线，着重考查电场力的性质和能的性质，以及考生的理解能力和综合分析能力求解的关键是认真分析带电粒子的受力情况和运动情况，建立清晰的物理情景，然后由力学规律列式求解 1带电粒子在电场中加速 在匀强电场中的加速问题，一般属于物体受恒力(重力一般不计)作用运动的问题处

9、理的方法有两种： (1)根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解； (2)根据动能定理和电场力做功，与运动学公式结合求解涉及基本公式主要有：,专题九 主干知识整合,专题九 主干知识整合,(3)在非匀强电场中的加速问题 ：一般属于物体受变力作用运动的问题处理的方法只能根据动能定理和电场力做功，与运动学公式结合求解涉及基本公式主要有：,专题九 主干知识整合,2带电粒子在电场中偏转 设极板间的电压为U，两极板间的距离为d，极板长度为L. (1)运动状态分析：带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后，受到恒定的电场力作用，且与初速度方向垂直，因而做匀变速曲线运动，即类平抛运动 (2)运动特点分析： 在垂

10、直电场方向做匀速直线运动，涉及基本公式主要有：vxv0 xv0t 在平行电场方向，做初速度为零的匀加速直线运动涉及基本公式主要有：vyat,专题九 主干知识整合,通过电场区的时间： 粒子通过电场区的侧移距离：y 粒子通过电场区偏转角：tan 带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点所以侧移距离也可表示为：y,专题九 要点热点探究,探究点一电场力的性质和能的性质,电场对放入其中的电荷有电场力的作用，电场力是一种性质力，与其他性质的力一样具有力的基本特征对于电场中涉及电场力的问题，与前面力学问题的处理方法一致，但要注意电场力的方向由电荷电性和电场方向两个因素决

11、定 电势能是区别于其他能量的一种能量形式，在涉及电势能的问题中要注意两点：第一，电势能变化的量度电场力做功；第二，注意能量守恒定律的灵活应用,专题九 要点热点探究,例1如图391所示，在真空中的A、B两点分别放置等量异种点电荷，在A、B两点间取一正五角星形路径abcdefghija，五角星的中心与A、B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移动一周，下列判断正确的是 (),专题九 要点热点探究,Ae点和g点的电场强度相同 Ba点和f点的电势相等 C电子从g点到f点再到e点过程中，电势能先减小再增大 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,【点拨】(1)

12、等量异种点电荷形成的电场中各点场强情况如何？(2)等量异种点电荷形成的电场中各点电势情况如何？等势面如何分布？,专题九 要点热点探究,例1B【解析】电场强度是矢量，e点和g点对称，电场强度大小相等，但方向不同，A错误；a、f连线是一条等势线，二者电势相等，B正确；从g点到f点再到e点过程中，电场力方向向左侧，电场力一直做负功，电势能一直增加，C错误；电子从f点到e点再到d点过程中，电场力先做负功后做正功，D错误,专题九 要点热点探究,【点评】关于电场力的性质和能的性质的相关规律必须在理解的基础上熟记相关规律，才能快速准确解答此类问题涉及电场力做功问题，可能定性地进行考查(如上面例1的D选项)；

13、也可能定量要求计算(如本专题限时集训第2、6、8题等)，要准确掌握电场力做功的基本途径：(1)在匀强电场中可由功的定义式WFscos来定量计算；(2)通过结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来计算，即WE电，如例1的第(3)问；(3)用WAB qUAB来计算，用此公式计算要严格带符号运算，q和UAB要代入其正负值符号，则所得W的正、负直接表明电场力做功的正、负；(4)在涉及能量转化的分析时，及时应用动能定理列式并灵活进行变形是常用的技巧,专题九 要点热点探究,探究点二带电粒子在电场中的加速和偏转,带电粒子在电场中的直线运动主要有以下几种形式：(1)带电粒子在电场中的匀变速运动；(2)带电

14、粒子在电场中的非匀变速运动；(3)带电粒子在交变电场中的运动具体可从动力学、动量、能量等多个角度来分析和求解 带电粒子在电场中的偏转属于类平抛运动，所以要及时应用运动的合成与分解的方法求解，同时要注意：(1)明确电场力方向，确定带电粒子到底向哪个方向偏转；(2)借助画出的运动示意图寻找几何关系或题目中的隐含关系,专题九 要点热点探究,例2图392是示波管的原理图，它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX、YY组成偏转电极的极板都是边长为l的正方形金属板，每对电极的两个极板间距都为d.电极YY的右端与荧光屏之间的距离为L.这些部件处在同一个真空管中电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子，电子经

15、加速电极间电场加速后进入偏转电极间，两对偏转电极分别使电子在两个互相垂直的方向发生偏转荧光屏上有xOy直角坐标系，x轴与电极XX的金属板垂直(其正方向由X指向X)，y轴与电极YY的金属板垂直(其正方向由Y指向Y),专题九 要点热点探究,已知电子的电量为e，质量为m.可忽略电子刚离开金属丝时的速度，并不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响,专题九 要点热点探究,(1)若加速电极的电压为U0，两个偏转电极都不加电压时，电子束将沿直线运动，且电子运动的轨迹平行每块金属板，并最终打在xOy坐标系的坐标原点求电子到达坐标原点前瞬间速度的大小； (2)若再在偏转电极YY之间加恒定电压U1，而偏转电极X

16、X之间不加电压，求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离； (3).若偏转电极XX之间的电压变化规律如图393甲所示，YY之间的电压变化规律如图乙所示由于电子的速度较大，它们都能从偏转极板右端穿出极板，且此过程中可认为偏转极板间的电压不变请在图丙中定性画出在荧光屏上看到的图形；,专题九 要点热点探究,.要增大屏幕上图形在y方向的峰值，若只改变加速电极的电压U0、YY之间电压的峰值Uy、电极XX之间电压的峰值Ux三个量中的一个，请说出如何改变这个物理量才能达到目的,专题九 要点热点探究,【点拨】(1)示波管的结构如何？(2)电子从发射到打到荧光屏上总共经历几个运动阶段？每个运动阶段可以分解为

17、几个分运动？决定分运动的因素是什么？,(3)()如图所示 ()减小U0或增大Uy 【解析】(1)电子经过加速电场后做匀速直线运动，设速度为v，根据动能定理得 解得,专题九 要点热点探究,专题九 要点热点探究,【点评】对于示波管问题要特别注意以下两点：(1)看清楚示波管的结构，清楚其两个偏转电压的具体作用；(2)要善于从运动的合成与分解的角度理解和分析电子的运动情况，并结合图示建立立体空间图景掌握好示波管原理是准确理解应用示波器的前提和基础，所以要特别注意对本题的真正掌握和理解,专题九 要点热点探究,探究点三带电体在重力场和电场中的运动,带电粒子在重力场和电场构成的复合场中运动的形式多样，可做直

18、线运动、一般曲线运动、圆周运动等；研究对象可能为单个物体，也可能是物体系；研究方法与力学综合题的分析方法相近，只不过多了电场力和电势能的分析而已,专题九 要点热点探究,例3如图394所示，在界限MN左上方，存在斜向左下与水平方向夹角为45的匀强电场，场强大小E105 V/m.一半径为R0.8 m的光滑绝缘圆弧凹槽固定在水平地面上一个可视为质点，质量m0.2 kg、电荷量大小q1105C的带正电金属物块P从槽顶端A由静止释放，从槽底端B冲上与槽底端平齐的绝缘长木板Q.长木板Q足够长且置于光滑水平地面上，质量为m1 kg.已知开始时长木板有一部分置于电场中，图中C为界限MN与长木板Q的交点，B、C

19、间的距离sBC0.6 m，物块P与木板Q间的动摩擦因数为取g10 m/s2，求：,专题九 要点热点探究,(1)物块P从A点滑到B时速度的大小； (2)物块P从B点滑上木板Q后到离开电场过程所经历的时间； (3)物块P在木板Q上滑动的过程中摩擦生的热,专题九 要点热点探究,【点拨】(1)金属块由A点运动到B点的过程，有几个力对其做功？各自做功多少？(2)金属块由B点运动到C点的过程受力情况如何？运动情况如何？,例3(1)4 m/s(2)0.2 s(3)0.85 J 【解析】(1)A、B连线垂直于电场线，故A、B两点电势相等 金属块P从A运动到B，电场力做功为零 设P刚冲上Q板时的速度为v0，该过

20、程由动能定理有 mgRv04 m/s,专题九 要点热点探究,(2)物块P从B运动到C出电场的过程，由题意可知， F电qE N f(F电cos45mg)1 N 则加速度大小aP10 m/s2 设P在C处速度为v1，由 解得v12 m/s故t0.2 s 另解：由sBCv0t aPt2，解得t06 s或t20.2 s P物块速度减至零需时间t0.4 s0.6 s，所以t10.6 s舍去,专题九 要点热点探究,可知物块 P冲上Q后，经历t0.2 s滑至电场边界MN 此时v1v0aPt2 m/s. (3)物块P在电场中运动时，木板的加速度大小aQ1 m/s2，所以物块P刚离开电场时，长木板Q板的速度为v

21、2aQt0.2 m/s 物块P离开电场后，系统动量守恒，Q板足够长，设P、Q最终达到共同速度v，有 mv1Mv2(mM)v 解得v0.5 m/s 由能量转化与守恒定律，全过程摩擦生热QmgR(mM)v2W克电,专题九 要点热点探究,电场力只在BC段对物块P做功，W克电F电sBCcos450.6 J Q0.85 J.,【点评】分析带电粒子(质点)在重力和电场力构成的复合场中的运动问题应注意：(1)根据题意，确定是否考虑重力，质子、粒子、电子、离子等微观粒子一般不考虑重力；而液滴、尘埃、小球等宏观带电质点一般要考虑重力(如上面例3中金属块则考虑重力)，是否考虑重力最终是由题目给定的运动状态所决定；

22、(2)注意看清研究对象所处的空间方位，尤其是题目明确是在水平面上的运动情况，如果错误地按照竖直面内的运动来处理就会带来不必要失分；(3)注意电场的空间分布规律，特别注意电场力对研究对象是否做功？做什么功？(4)注意多种力学观点的综合应用,专题九 教师备用习题,如图所示，带正电的点电荷O固定，另有两个质量相等、电荷量相同的点电荷A、B分别在点电荷O的电场力作用下沿1、2两轨道运动，其中电荷A沿半径为r的圆周轨道1以速率vA运动；电荷B沿椭圆轨道2运动，椭圆轨道到O的最远距离为2r，电荷经过椭圆最远点时的速率是vB；两轨道相切于C点，若不考虑A、B间的相互作用，则(),专题九 教师备用习题,AA、

23、B两电荷均带负电 B. vA等于vB C两电荷分别经过C点时速度大小相等 DA电荷运动经过C点的加速度大于B电荷运动经过C点的加速度,专题九 教师备用习题,【解析】AA、B均带负电，选项A正确；A做圆周运动，满足B电荷在远点开始做向心运动，满足 所以vAvB，选项B错误；经过C点时对A电荷 仍然满足B电荷过C点后开始做离心运动，满足 则vAvB，选项C错误；经过C点时对A、B电荷均有此时二者加速度相等，选项D错误,专题九 教师备用习题,【备选理由】本题将库仑定律与圆周运动、离心运动、向心运动的动力学分析结合起来，具有较好的综合复习效果，同时拓展对库仑定律的理解,专题十 磁场,专题十磁场,专题十

24、 主干知识整合,一、三种场力的综合比较,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,二、带电粒子在电场和磁场中运动的比较,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,专题十 主干知识整合,三、带电粒子(质点)在复合场中的运动 1带电质点(考虑重力)在复合场中的运动 (1)带点质点在复合场中的运动有两种情况：一是“叠加式”复合场，即重力场、电场和磁场三者或其中任意两者共存于同一区域的场；一是“组合式”复合场，指电场与磁场同时存在，但不重叠出现在同一区域的情况带电质点在复合场中的运动(包括平衡)，说到底仍然是一个力学问题，只要掌握好

25、不同的场对带电体作用力的特点，从分析带电体的受力情况和运动情况着手，充分发掘隐含条件，建立清晰的物理情景，最终把物理模型转化成数学表达式，即可求解(2)解决复合场中带电质点运动的问题可从以下三个方面入手：动力学观点(牛顿运动定律结合运动学方程)；,专题十 主干知识整合,能量观点(动能定理和机械能守恒定律或能量守恒定律)；动量观点(动量定理和动量守恒定律) 2带电粒子(不计重力)在复合场中的运动 (1)带电粒子在复合场中只受电场力和洛伦兹力的作用，电场力的方向由电性和电场方向共同决定，洛伦兹力方向要用左手定则准确判断(2)对于“组合式”的复合场中带电粒子的运动问题，往往是由粒子在电场和磁场中的两

26、个运动“连接”而成，因此对粒子经过连接点的速度大小和方向的分析是衔接两个运动的关键，一般是解题的突破口(3)“对称性”是带电粒子在复合场中运动问题经常呈现的一个特点，成为解题的另一突破口,专题十 要点热点探究,探究点一带电体在磁场中的运动,解带电粒子在磁场中运动的题，除了运用常规的解题思路(画示意图、找“圆心”、定“半径”)之外，往往更侧重于运用数学知识(尤其是几何和三角知识)进行分析一般情况下，在题目涉及的众多的物理量和数学量中，“角度”是最最关键的一个量，它可以帮助我们找圆心、定方向、求时间，所以角度既是建立几何量与物理量之间关系式的一个纽带，又是沟通几何图形与物理模型的桥梁；其次是半径，

27、在审题过程中首先计算出带电粒子的运动半径，有利于进一步发现题中隐含的几何关系，同时，半径也是关联速度的重要物理量,专题十 要点热点探究,例1可控热核聚变反应堆产生能量的方式和太阳类似，因此，它被俗称为“人造太阳”热核反应的发生，需要几千万度以上的高温，因而反应中的大量带电粒子没有通常意义上的容器可装人类正在积极探索各种约束装置，磁约束托卡马克装置就是其中一种如图3101所示为该装置的简化模型有一个圆环形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，已知其截面内半径为R11.0 m，磁感应强度为B1.0 T，被约束粒子的比荷为4.0107 C/kg，该带电粒子从中空域与磁场交界面的P点以速度v04.01

28、07 m/s，沿环的半径方向射入磁场(不计带电粒子在运动过程中的相互作用，不计带电粒子的重力),专题十 要点热点探究,(1)为约束该粒子不穿越磁场外边界，求磁场区域的最小外半径R2. (2)若改变该粒子的入射速度v，使vv0，求该粒子从P点进入磁场开始到第一次回到P点所需要的时间t.,专题十 要点热点探究,【点拨】(1)粒子射出内圆的方向如何？进入磁场后做什么性质的运动？运动过程中能离开内圆圆心的最大距离是多少？(2)改变粒子速度后的运动情况如何？到再一次回到P点需要经历什么过程？为解决这一问题你需要进行哪些定量计算呢？,专题十 要点热点探究,例1(1)2.41 m(2)5.74107【解析】

29、 (1)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R， 则qv0B R1.0 m 如图所示，由几何关系得 R2R R2(1)m2.41 m,专题十 要点热点探究,(2)设粒子此时在磁场中做圆运动的半径为r， 则 如图所示，由几何关系得 R2R R2(1)m2.41 m 设粒子此时在磁场中做圆周运动的半径为r， 则 如图所示，由几何关系得 arctan30，POP60,专题十 要点热点探究,故带电粒子进入磁场绕圆心O转过360(18060)240又回到中空部分，粒子的运动轨迹如图所示，故粒子从P点进入磁场到第一次回到P点时，粒子在磁场中运动时间为t132T T 粒子在中空部分运动时间为t2， 粒子运动总时

30、间为tt1t25.74107s,专题十 要点热点探究,【点评】 为准确分析带电粒子在匀强磁场中的运动问题，通常必须通过定量运算才能深入审题，结合画几何图示找出空间定量关系和隐含条件同时要特别注意理解并熟练应用以下结论： 1一个方程：洛伦兹力提供向心力，即qvB 2两个角度：(1)带电粒子与匀强磁场规则边界(直线边界或圆周边界)以多大夹角射入，就将以多大夹角射出； (2)带电粒子在匀强磁场中完成一段圆弧所引起的偏向角(速度方向偏转的角度)等于这段圆弧所对应的圆心角,专题十 要点热点探究,3三个确定：(1)定圆心O粒子在其圆周轨迹上不同位置的两点A、B处所受洛伦兹力f洛作用线的交点为圆心，或弦AB

31、的中垂线OO与任一洛伦兹力f洛作用线的交点即为圆心；(2)定半径由r计算，或借助轨迹图示由几何关系、三角关系求解；(3)定时间由tT (为圆弧对应的圆心，T为圆周运动的周期)来求，或由t(s为圆弧弧长，v为圆周运动的线速度)来求,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,(2)由牛顿第二定律 qBv2 如图所示，由几何关系确 定粒子运动轨迹的圆心O和半径R R2R2(R2R1)2 联立得磁感应强度大小B 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T 由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间t 联立得t,专题十 要点热点探究,(3)如图所示，为使粒子射出，则粒子在

32、磁场内的运动半径应大于过A点的最大内切圆半径，该半径为 Rc 磁感应强度应小于Bc,专题十 要点热点探究,探究点二带电粒子在复合场中的运动,带电粒子在复合场中的运动问题是高考持续热点，一般从动力学和能量两个角度命题，有时要涉及动量观点处理带电粒子在复合场中的运动，必须画示意图，在画图的基础上注意适当作辅助线，运用几何知识寻找关系.,专题十 要点热点探究,例2如图3103所示，在空间范围足够大的区域内存在着水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC固定在复合场内，其圆心为O点，半径R45 m，OA连线在竖直方向上，AC弧对应的圆心角37.有一质量为m3.6104

33、kg、电荷量大小q9.0106C的带电小球，以v020 m/s的初速度沿水平方向从A点射入圆弧轨道，从C点离开轨道后做匀速直线运动不计空气阻力，取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8，求： (1)请分析判断小球带正电还是带负电； (2)匀强电场的场强大小； (3)小球在圆弧轨道A点时对轨道的压力,专题十 要点热点探究,【点拨】(1)考虑小球所受重力吗？(2)根据小球离开轨道后做直线运动的信息你能判断其具体运动性质(匀速、加速或减速)吗？小球电性如何？进行以上判断的依据是什么？,专题十 要点热点探究,例2(1)正电(2)3102V/m(3)3.2103N，方向竖直向下【解析】 (

34、1)小球从C点离开轨道后，做匀速直线运动，必受平衡力作用，如图所示，由此判定小球带正电 (2)由平衡条件有qEmgtan 则场强大小为E 3102V/m,专题十 要点热点探究,(3)小球从A到C过程，由动能定理有 qERsinmgR(1cos) 解得v25 m/s 在匀速运动过程中有qvBcosmg 解得磁感应强度B20 T 故在A点有Nqv0Bmgm 解得N3.2103N 根据牛顿第三定律，小球射入圆弧轨道A点时对轨道的压力NN3.2103N，方向竖直向下,专题十 要点热点探究,【点评】对于复合场问题的分析要注意以下几点：(1)几乎所有力学规律和运动状态都可能出现在复合场问题中，要注重典型力

35、学问题解题方法和思路的迁移；(2)等效法和对称法是两个非常有效的分析方法，例如在三场叠加环境中，若电场力与重力的合力为零，则在进行动力学分析时可等效为物体只受洛伦兹力对称性规律常为解题提供快捷途径，这在类竖直上抛运动、类平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动等运动形式中都有很好的体现；(3)要善于进行过程和状态的推理和判断依据依然是力学规律例如上面例2的分析，根据小球的直线运动结合直线运动条件即可确定小球应带正电，再根据洛伦兹力决定式可知小球速度不能发生变化，否则会打破其直线运动的条件,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,【解析】(1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀

36、速直线运动，它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡 qvB0qE0 式中，v是离子运动速度的大小， E0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有 E0 联立以上两式得v,专题十 要点热点探究,(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，其半径为 r 根据下图和几何关系得 rRtan 又 2 联立以上各式解得 m,专题十 要点热点探究,【高考命题者说】本题主要考查考生的综合分析能力，考核内容为带电粒子在电场、磁场中的运动规律 根据题意，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，它受到平衡力的作用，进入圆形区域时做匀速圆周运动，从G点射出根据题意画出离子的运动轨迹，通过题目所给出的离子在磁场中运动轨迹上的几

37、个点之间的几何关系找出半径，根据公式即可求解出离子的质量,专题十 要点热点探究,本题物理情景较为简单，考生只要能够掌握带电粒子在电场、磁场中的运动规律，一般应能顺利得到正确答案试题抽样统计难度为0.158，区分度为0.701，对25分以上的考生都有较好的区分度有61%的考生得0分，13%的考生得1分，7%的考生得4分，只有3%的考生得满分 (引自教育部考试中心2011课程标准实验版高考理科试题分析第210页),专题十 要点热点探究,探究点三与磁场有关的实际应用问题,与磁场、复合场相关的实际应用问题很多，如回旋加速器、速度选择器、质谱仪、电磁流量计、等离子发电机、霍尔效应等，对这类问题的分析首先

38、要清楚相关仪器的结构，进而理解其原理，其核心原理都是带电粒子在磁场、复合场中运动规律的应用,专题十 要点热点探究,例3 2011江苏卷 某种加速器的理想模型如图3105甲所示，两块相距很近的平行小极板中间各开一个有一小孔a、b，两极板间电压uab的变化图象如图乙所示，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，在磁场中运行时间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m0.(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),专题十 要点热点探究,(1)若在t

39、0时将该粒子从板内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)现要利用一根长为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？,专题十 要点热点探究,【点拨】(1)粒子在磁场中运动性质如何？周期多大？ (2)粒子质量发生变化对周期有何影响？,专题十 要点热点探究,专题十 要点热点探究,当粒子的质量增加了m0，其周期增加T

40、T0. 则根据图可知，粒子第一次的加速电压u1U0 粒子回到电场中用时T0，由图可读出粒子第二次 的加速电压u2 射出时的动能Ek2qu1qu2； 解得Ek2 (2)磁屏蔽管的位置如图所示,专题十 要点热点探究,(3)在uab0时，粒子被加速，则最多连续被加速的次数 N得N25 分析可得，粒子在连续被加速的次数最多且uU0时也被加速的情况下，最终获得的动能最大 粒子由静止开始加速的时刻,专题十 要点热点探究,【点评】对于常用仪器要记住其基本结构、基本原理以及经常出现的基本结论，例如“回旋加速器加速后的带电粒子所能达到的最大动能与加速次数无关，而与加速器半径和磁感应强度有关”等，这样有利于提高快

41、速解题能力,专题十一 直流和交流电路,专题十一直流和交流电路,专题十一 主干知识整合,一、部分电路欧姆定律 1公式：I 2定量关系 (1)R一定时，IU； (2)U一定时，I (3)R与U、I无关 3图象表示：在R一定的情况下，I与U成_，所以IU图线、UI图线是_，在IU图线中，斜率越大则R_；在UI图线中，斜率越大则R_.,正比,过原点的直线,越小,越大,专题十一 主干知识整合,说明：公式中的I、U、R是表示同一导体的电流、电压和电阻；适用范围：纯电阻用电器 二、电功、电热、电功率 1电功：电流做的功计算公式：WqUUIt，对纯电阻电路有：WI2Rt. 2电热：电流通过导体产生的热量公式：

42、QI2Rt，对纯电阻电路有：QIUt. 3电功和电热的关系 (1)纯电阻电路，电功等于电热；,专题十一 主干知识整合,(2)非纯电阻电路，电功大于电热，即：UItQE其他能 4电功率：反映电流做功快慢的物理量计算公式：P UI，对纯电阻电路有：PI2R. 5额定功率：指用电器正常工作时的功率当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额I额U额，如果是纯电阻用电器，还可写成P额IR(P额、U额、I额、R四个量中只要知道其中两个量，就可以算出其他两个量),专题十一 主干知识整合,三、闭合电路欧姆定律 1三种表达式 (1)I(2)EU内U外；(3)U端E

43、Ir. 说明：上面第(3)式是解决动态分析问题时常用的解析式，也是“测电源电动势和内阻”实验的原理，也可以画出其图象进行理解，详见本书专题十八电学实验讲解和例题 2路端电压U和外电阻R的关系 (1)若R增大，则U_，当R(断路)时，UE(达到最大)；,增大,专题十一 主干知识整合,(2)若R减小，则U_，当R0(电源短路)时，U0(达到最小) 3总电流I和外电阻R的关系 (1)若R增大，则I_，当R时，I0； (2)若R减小，则I_，当R0时，I(达到最大) 注意：通常情况下，电源不能被短路，即R不能减小到零,减小,减小,增大,专题十一 主干知识整合,四、闭合电路的功率分配及讨论 1几种功率

44、(1)电源总功率P总EI(电源消耗的总功率)； (2)电源输出功率P输出U端I(即外电路功率)； (3)电源损耗功率P内损I2r(即内电路功率)； (4)线路损耗功率P线损I2R线 2关于闭合电路功率的几个结论 (1)闭合电路上功率分配关系为：PP外P内，即EIUII2r.,专题十一 主干知识整合,(2)闭合电路上功率分配关系反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式的能，能量守恒的表达式为：EItUItI2rt(普遍适用)；EItI2RtI2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路) (3)电源的效率(由公式可知：外 电

45、阻R越大，电源的效率_),越高,专题十一 主干知识整合,(4)电源的输出功率与外电阻R的关系：对纯电阻电路来说， 电源的输出功率为P出UI据此可画出P出与R的关系图如图3111所示,专题十一 主干知识整合,根据P出关系式及其图象容易理解以下规律： 当Rr时，电源的输出功率达到最大，即Pm此时电源效率50%； 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，每个输出功率的值对应两个可能的外电阻R1和R2，且存在定量关系R1R2r2. 五、理想变压器及远距离输电 1变压器是用来改变交流电压的设备对只有一个副线圈的理想变压器存在三个规律：,专题十

46、一 主干知识整合,(3)P入P出，I1U1I2U2. 2远距离输电 (1)输电模型如图3112所示,专题十一 主干知识整合,(2)三个定量关系 电压损失关系：UU2U3.理想变压器的电压损失是输电线上的电阻导致的，升压变压器的输出电压和降压变压器的输入电压的差就是电压损失 功率损失关系：PIR线输电线上电阻发热导致功率损失，升压变压器输出功率和降压变压器的输入功率的差即为功率损失 功率关系P用P入P损,专题十一 要点热点探究,探究点一直流电路的分析,高考试题中涉及直流电路的问题主要是电路的动态分析问题引起电路特征发生变化的主要原因有：滑动变阻器滑片滑动，使电路的电阻发生变化；开关的闭合、断开或

47、换向(双掷开关)使电路结构发生变化；电路发生短路和断路(电路故障),专题十一 要点热点探究,分析电路的动态变化的基本步骤：明确变化的原因；明确电路结构(有时需要对电路进行简化)；遵循由部分到整体再回到部分的基本思路，灵活使用闭合电路、部分电路欧姆定律，注意各部分电路的电流、电压关系,专题十一 要点热点探究,例12011北京卷 如图3113所示电路，电源内阻不可忽略开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(),专题十一 要点热点探究,A电压表与电流表的示数都减小 B电压表与电流表的示数都增大 C电压表的示数增大，电流表的示数减小 D电压表的示数减小，电流表的示数增大,【点拨】R0滑动端

48、向下滑动，则其连入电路的实际阻值如何变化？回路总电阻如何变化？总电流如何变化？路端电压如何变化？,专题十一 要点热点探究,例1A【解析】 变阻器R0的滑动端向下滑动时，接入电路中的电阻减小，电路中总电阻变小，由I可得，电路中总电流增大，内阻上分到的电压变大，路瑞电压变小，电压表的示数减小总电流增大，电阻R1分到的电压增大，由于U端UR1UR2，路端电压减小，R1分到的电压增大，所以R2分到的电压减小，电流表的示数变小综上所述，A项正确，B、C、D项错误,专题十一 要点热点探究,【点评】 (1)进行电路动态分析的常见思路：由部分电阻变化推断外电路总电阻(R外)的变化，再由闭合电路欧姆定律I 总讨

49、论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各支路、各元件上其他量的变化情况(2)从电路分析角度看，断路可认为是电路中某处电阻增大到无穷大，短路可认为电路某处电阻减小到零，因此电路故障问题可以视为特殊的动态分析问题(3)电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，其所在电路里有充、放电电流，电路达到稳定状态时，电容器就相当于一个阻值无穷大的电阻，则电容器所在电路处可视为断路,专题十一 要点热点探究,分析计算含有电容器的直流电路时应注意：电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，在此支路的电阻没有电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压；电路中的电流、电压变化时

50、，将会引起电容器的充(放)电，如果电容器两端电压升高，电容器将充电，如果电压降低，电容器将通过与其并联的电路构成放电回路放电,专题十一 要点热点探究,专题十一 要点热点探究,AV的读数变大，A的读数变小 BV的读数变大，A的读数变大 CV的读数变小，A的读数变小 DV的读数变小，A的读数变大,例1变式题B【解析】 当S断开时，电路的总电阻R总变大，总电流I变小，内电压U内Ir变小，路端电压UEIr变大，电压表测量路端电压，读数变大；R1两端电压U1IR1变小，R3两端电压U3UU1变大，通过R3的电流I3 变大，电流表读数变大，B选项正确,专题十一 要点热点探究,探究点二交流电路的分析和计算,

51、交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均值都有其对应的适用条件，应特别注意对交流电有效值的理解和计算，在解题中注意区分,专题十一 要点热点探究,例2配电变压器指配电系统中变换交流电压和电流的一种电器，如图3115为某理想变压器示意图，原副线圈匝数比为251，下列说法正确的是(),专题十一 要点热点探究,A若原线圈的输入电压最大值为10 kV，则电压表的示数为400 V B若由于某种原因导致输入电压降低，则为了保证用户的正常用电，应增加副线圈的匝数 C若输入电压不变，闭合开关S，则电压表和电流表示数均减小 D若输入电压不变，闭合开关S，则原线圈中的电流变大,【点拨】本题涉及变压器及交流电路的分析，

52、注意输入和输出的决定关系，并注意交流电表显示的是交流电的有效值,专题十一 要点热点探究,例2BD 【解析】 根据可知：若原线圈的输入电压最大值为10 kV，则副线圈中电压的最大值为400 V，而电压表的示数为有效值，应为V，选项A错误；若输入电压(原线圈中电压)降低，增大副线圈的匝数，匝数比增大，可以保证副线圈电压不变，选项B正确；由于变压器为理想变压器，副线圈电阻为零，闭合开关S，电阻减小，电压表示数不变，电流表示数变大，选项C错误、D正确,专题十一 要点热点探究,【点评】 (1)瞬时值：交变电流某一时刻的值它反映不同时刻交流电的大小和方向(2)最大值：交变电流变化过程中所能达到的最大值，也

53、叫峰值它反映交流电大小的变化范围将电容器接在交流电路中时，要求交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值(3)平均值：用法拉第电磁感应定律 求得的即是感应电动势的平均值，当然可进一步求感应电流的平均值(4)有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是： 非正弦交流电的有效值需要根据有效值的定义来求；注意在交流电路中，电表的测量值、计算电功用的电流和电压值、电器设备上所标的额定电流和电压值均指有效值,专题十一 要点热点探究,专题十一 要点热点探究,A若电压表读数为6 V，则输入电压的最大值为V B若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小

54、到原来的一半 C若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍 D若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍,专题十一 要点热点探究,例2变式题AD【解析】 若电压表读数为6 V，根据 可得，输入电压有效值为U1 V，因此其最大值为24 V，选项A正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则输出电压也增加到原来的2倍，电流表示数应增加到原来的2倍，选项B错误；若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输出电流减小到原来的一半，由PUI可知，输入功率和输出功率也减小到原来的一半，选项C错误；若保持负载电阻的阻值不变

55、，输入电压增加到原来的2倍，则输出电压增大到原来的2倍，由P 可知，输出功率增加到原来的4倍，选项D正确,专题十一 要点热点探究,探究点三变压器与远距离输电,处理与变压器相关的电路问题时，一般将电路分成原线圈回路、副线圈回路分别进行考虑，用变压器的相关公式处理两回路的关系分析变压器动态变化问题的思路：,专题十一 要点热点探究,例3 如图3117所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别

56、为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有(),专题十一 要点热点探究,AU2减小，U4变大 BU2不变，U3变小 CP1变小，P2变小 DP2变大，P3变大,专题十一 要点热点探究,【点拨】远距离输电流程如何？各级变压器输入、输出参量的关系如何？,例3BD【解析】当用户消耗的电功率变大时，理想升压变压器T1输入功率P1变大，由得U2所以U2不变，输电电流I变大，而U3U2IR减小，由 得U4减小，选项A错误、B正确；由于两个变压器均为理想变压器，则有P1P2、P3P4 ，即功率均增大，选项C错误、D正确,专题十一 要点热点探究,【点评】 分析含理想变压器的交流电路的

57、动态变化时，首先要知道哪些是不变的量，哪些是变化的量，变化的量之间存在哪些定量关系和决定关系在这里必须掌握的三个制约关系：(1)电压制约关系当变压器原、副线圈的匝数比()一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2(2)电流制约关系当变压器原、副线圈的匝数比()一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1 (3)负载制约关系变压器副线圈中的功率P2由用户负载情况决定，即P2P负1P负2；变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2决定，即I2,专题十一 要点热点探究,专题十一 要点热点探究,专题十一 要点热点探究,C为使用户电压稳定在220 V，应将P适

58、当下移 D为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移,专题十一 要点热点探究,例3变式题BD【解析】由图乙可知，交变电流的最大值为190 V，周期为0.02 s，100 rad/s，所以A项错误，B项正确为了让用户得到220 V的电压，由可知，要想使电压u2升高，n1必须变小，C项错误，D项正确,专题十一 教师备用习题,1.交流发电机电枢中产生的交变电动势为eEmsint，如果要将交变电动势的有效值提高一倍，而交流电的周期不变，可采取的方法是() A将电枢转速提高一倍，其他条件不变 B将磁场增强一倍，其他条件不变 C将线圈的面积增加一倍，其他条件不变 D将磁场增强一倍，线圈的面积缩小一半，其

59、他条件不变,专题十一 教师备用习题,【备选理由】本题重点考查交流电的产生过程及其瞬时值表达式，只有在理解的基础上才能准确应用该表达式，并作出定量分析,【解析】BC若交流发电机电枢转速为n，则发电机产生的交变电动势为eEmsintBS(2n)sin(2n)t ，若转速提高一倍，周期减小为原来的有效值提高一倍，选项A错误；只将磁场或线圈面积增加一倍，周期不变，选项B、C正确；将磁场增强一倍，线圈的面积缩小一半，有效值不变，选项D错误,专题十一 教师备用习题,2如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界)则线框内产生的感应电流的有效值为(),专题十一 教师备用习题,【解析】 D线框在磁场中转动时产生感应电动势最大值Em感应电流最大值Im在转动过程中It图象如图所示(以逆时针方向为正方向)：设该感应电流的有效值为I，在一个周期T内：I2RT解得：I，故选项A、B、C错误，选项D正确,【备选理