《高考物理大二輪專題復習 專題五 第1課時 電場與磁場的理解專題突破課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理大二輪專題復習 專題五 第1課時 電場與磁場的理解專題突破課件（47頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、專 題 五 電場與磁場本專題主要是綜合應用動力學方法和功能關系解決帶電粒子在本專題主要是綜合應用動力學方法和功能關系解決帶電粒子在電場和磁場中的運動問題這部分的題目覆蓋的內容多，物理電場和磁場中的運動問題這部分的題目覆蓋的內容多，物理過程多，且情景復雜，綜合性強，常作為試卷的壓軸題高考過程多，且情景復雜，綜合性強，常作為試卷的壓軸題高考對本專題考查的重點有以下幾個方面：對本專題考查的重點有以下幾個方面：對電場力的性質和能的性質的理解；對電場力的性質和能的性質的理解；帶電粒子在電場中的帶電粒子在電場中的加速和偏轉問題；加速和偏轉問題；帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動問題；帶電粒子在磁場中的勻速圓周

2、運動問題；帶電粒子在電場和磁場的組合場中的運動問題；帶電粒子在電場和磁場的組合場中的運動問題；帶電粒子帶電粒子在電場和磁場的疊加場中的運動問題；在電場和磁場的疊加場中的運動問題；帶電粒子在電場和磁帶電粒子在電場和磁場中運動的臨界問題場中運動的臨界問題專題定位針對本專題的特點，應針對本專題的特點，應“抓住兩條主線、明確兩類運動、運抓住兩條主線、明確兩類運動、運用兩種方法用兩種方法”解決有關問題兩條主線是指電場力的性質解決有關問題兩條主線是指電場力的性質(物物理量理量電場強度電場強度)和能的性質和能的性質(物理量物理量電勢和電勢能電勢和電勢能)；兩類運動是指類平拋運動和勻速圓周運動；兩種方法是指動

3、兩類運動是指類平拋運動和勻速圓周運動；兩種方法是指動力學方法和功能關系力學方法和功能關系應考策略第1課時電場與磁場的理解 知 識 方 法 聚 焦 熱 點 考 向 例 析 審題破題 真題演練欄目索引知識方法聚焦1.(1)定義定義 任何任何 (3)勻強電場勻強電場3.(3)不做功不做功4.(1)運動運動 靜止靜止 (2)左手定則左手定則5.永不做功永不做功 知識回扣 知識方法聚焦規(guī)律方法1.本部分內容的主要研究方法有：本部分內容的主要研究方法有：(1)理想化模型理想化模型.如點電荷、如點電荷、電場線、等勢面；電場線、等勢面；(2) .電場強度、電勢的定電場強度、電勢的定義方法是定義物理量的一種重要

4、方法；義方法是定義物理量的一種重要方法；(3)的方法的方法.電電場和重力場的比較；電場力做功與重力做功的比較；帶電粒場和重力場的比較；電場力做功與重力做功的比較；帶電粒子在勻強電場中的運動和平拋運動的類比子在勻強電場中的運動和平拋運動的類比.比值定義法比值定義法類比類比2.靜電力做功的求解方法：靜電力做功的求解方法：(1)由功的定義式由功的定義式WFlcos 來求；來求；(2)利用結論利用結論“電場力做功等于電荷電場力做功等于電荷 的負值的負值”來求，即來求，即WEp；(3)利用利用WAB 來求來求.電勢能增量電勢能增量qUAB3.研究帶電粒子在電場中的曲線運動時，采用研究帶電粒子在電場中的曲

5、線運動時，采用 的思想方法；帶電粒子在組合場中的運動實際是類平的思想方法；帶電粒子在組合場中的運動實際是類平拋運動和拋運動和 運動的組合，類平拋運動的末速運動的組合，類平拋運動的末速度就是勻速圓周運動的度就是勻速圓周運動的 .運動合成與運動合成與分解分解勻速圓周勻速圓周線速度線速度熱點考向例析考向1對電場性質的理解例例1(單選單選)如圖如圖1所示，實線為電場線，虛所示，實線為電場線，虛線為等勢面，兩相鄰等勢面間電勢差相等線為等勢面，兩相鄰等勢面間電勢差相等.A、B、C為電場中的三個點，且為電場中的三個點，且ABBC，一個帶正電的粒子從一個帶正電的粒子從A點開始運動，先后經點開始運動，先后經過過

6、B、C兩點，若帶電粒子只受電場力作用，則下列說法正兩點，若帶電粒子只受電場力作用，則下列說法正確的是確的是()圖圖1A.粒子在粒子在A、B、C三點的加速度大小關系三點的加速度大小關系aAaBaCB.粒子在粒子在A、B、C三點的動能大小關系三點的動能大小關系EkCEkBEkAC.粒子在粒子在A、B、C三點的電勢能大小關系三點的電勢能大小關系EpCEpBEpAD.粒子由粒子由A運動至運動至B和由和由B運動至運動至C電場力做的功相等電場力做的功相等審題突破審題突破 加速度是由什么力產生的？據圖如何判斷加速度加速度是由什么力產生的？據圖如何判斷加速度大小關系？大小關系？A、B、C三點的電勢大小關系如何

7、？三點的電勢大小關系如何？AB和和BC間的間的電勢差哪個大？電勢差哪個大？解析由電場線可知由電場線可知ECEBEA，因此，因此aCaBaA，故，故A錯誤；錯誤；粒子從粒子從A點運動經過點運動經過B、C，電場力做正功，動能不斷增加，電場力做正功，動能不斷增加，因此因此EkCEkBEkA，故，故B正確；正確；由于沿著電場線，電勢逐漸降低，故由于沿著電場線，電勢逐漸降低，故ABC，因此，因此帶正電粒子的電勢能大小關系帶正電粒子的電勢能大小關系EpAEpBEpC，故，故C錯誤；錯誤；由于從由于從A到到B過程的電場力小于從過程的電場力小于從B到到C過程的電場力，故過程的電場力，故從從A到到B過程的電場力

8、做功較少，因此粒子由過程的電場力做功較少，因此粒子由A運動至運動至B和和由由B運動至運動至C電場力做的功不等，電場力做的功不等，D錯誤錯誤.答案B1.在靜電場中，通常利用電場線和等勢面的兩個關系分在靜電場中，通常利用電場線和等勢面的兩個關系分析電場的性質：一是二者一定處處垂直；二是電場線析電場的性質：一是二者一定處處垂直；二是電場線密的地方，等差等勢面也密，且電場線由電勢較高的密的地方，等差等勢面也密，且電場線由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面等勢面指向電勢較低的等勢面.2.在分析電場性質時，要特別注意電場強度、加速度、在分析電場性質時，要特別注意電場強度、加速度、電勢、電場力做功、動能、

9、電勢能等物理量的基本判電勢、電場力做功、動能、電勢能等物理量的基本判斷方法斷方法.以題說法針對訓練針對訓練1 (單選單選)(2014江蘇江蘇4)如圖如圖2所所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸軸垂直于環(huán)面且過圓心垂直于環(huán)面且過圓心O.下列關于下列關于x軸上的軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是電場強度和電勢的說法中正確的是()A.O點的電場強度為零，電勢最低點的電場強度為零，電勢最低B.O點的電場強度為零，電勢最高點的電場強度為零，電勢最高C.從從O點沿點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高軸正方向，電場強度減小，電勢升高D.從從O點沿點沿x軸正方向，電場強度增大

10、，電勢降低軸正方向，電場強度增大，電勢降低圖圖2解析根據電場的對稱性和電場的疊加原理知，根據電場的對稱性和電場的疊加原理知，O點的電場點的電場強度為零強度為零.在在x軸上，電場強度的方向自軸上，電場強度的方向自O點分別指向點分別指向x軸正方軸正方向和向和x軸負方向，且沿電場線方向電勢越來越低，所以軸負方向，且沿電場線方向電勢越來越低，所以O點電點電勢最高勢最高.在在x軸上離軸上離O點無限遠處的電場強度為零，故沿點無限遠處的電場強度為零，故沿x軸正軸正方向和方向和x軸負方向的電場強度先增大后減小軸負方向的電場強度先增大后減小.選項選項B正確正確.答案B熱點考向例析考向2電場矢量合成問題例例2 (

11、單選單選)如圖如圖3所示，所示，a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂分別是一個菱形的四個頂點，點，abc120.現(xiàn)將三個等量的正點電荷現(xiàn)將三個等量的正點電荷Q分別固定在分別固定在a、b、c三個頂點上，則下列判斷正確的是三個頂點上，則下列判斷正確的是()A.d點電場強度的方向由點電場強度的方向由d指向指向OB.O點處的電場強度是點處的電場強度是d點處的電場強度的點處的電場強度的2倍倍C.bd連線為一等勢線連線為一等勢線D.引入一個電量為引入一個電量為q的點電荷，依次置于的點電荷，依次置于O點和點和d 點，則在點，則在d點所具有的電勢能大于在點所具有的電勢能大于在O點所具有的電勢能點所具有的電勢能

12、圖圖3審題突破審題突破三個電荷都在三個電荷都在O點、點、d點產生電場，該用什么方法點產生電場，該用什么方法判斷這兩點場強的大小和方向呢？判斷這兩點場強的大小和方向呢？Od連線上電場線的方向能連線上電場線的方向能判斷嗎？判斷嗎？解析 由點電荷的電場及電場的疊加可知，由點電荷的電場及電場的疊加可知，O點處的場強等點處的場強等于于b處點電荷在處點電荷在O點產生的場強，設菱形的邊長為點產生的場強，設菱形的邊長為L，則，則 方向由方向由b指向指向O，而在，而在d處的點電荷由處的點電荷由a、b、c處的點處的點電荷產生，其大小為電荷產生，其大小為方向也沿方向也沿bO方方向，向，A錯誤，錯誤，B正確；正確；答

13、案Bbd是是a、c兩處電荷連線的中垂線，由兩等量正電荷的電場中電兩處電荷連線的中垂線，由兩等量正電荷的電場中電勢分布可知，在勢分布可知，在a、c兩點電荷的電場中兩點電荷的電場中O點電勢高于點電勢高于d點電勢，點電勢，而在點電荷而在點電荷b的電場中，的電場中，O點電勢也高于點電勢也高于d點電勢，再由電勢疊點電勢，再由電勢疊加可知，加可知，O點電勢高，而正電荷在電勢越高處，電勢能越大，點電勢高，而正電荷在電勢越高處，電勢能越大，C、D錯誤錯誤.1.熟練掌握常見電場的電場線和等勢面的畫法熟練掌握常見電場的電場線和等勢面的畫法.2.對于復雜的電場場強、電場力合成時要用平行四邊形對于復雜的電場場強、電場

14、力合成時要用平行四邊形定則定則.3.電勢的高低可以根據電勢的高低可以根據“沿電場線方向電勢降低沿電場線方向電勢降低”或者或者由離正、負場源電荷的距離來確定由離正、負場源電荷的距離來確定.以題說法針對訓練針對訓練2 (單選單選)如圖如圖4甲所示，甲所示，MN為很大的薄金屬板為很大的薄金屬板(可可理解為無限大理解為無限大)，金屬板原來不帶電，金屬板原來不帶電.在金屬板的右側，距金在金屬板的右側，距金屬板距離為屬板距離為d的位置上放入一個帶正電、電荷量為的位置上放入一個帶正電、電荷量為q的點電荷，的點電荷，由于靜電感應產生了如圖甲所示的電場分布由于靜電感應產生了如圖甲所示的電場分布.幾位同學想求幾位

15、同學想求出點電荷和金屬板垂直連線之間中點出點電荷和金屬板垂直連線之間中點a的電場強度大小，但的電場強度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難發(fā)現(xiàn)問題很難.幾位同學經過仔細研究，從圖乙所示兩等量幾位同學經過仔細研究，從圖乙所示兩等量異號點電荷的電場分布得到了一些啟示，經過查閱資料他們異號點電荷的電場分布得到了一些啟示，經過查閱資料他們知道知道:圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側的電場分布是圖甲所示的電場分布與圖乙中虛線右側的電場分布是完全一樣的完全一樣的.圖乙中兩等量異號點電荷的大小也為圖乙中兩等量異號點電荷的大小也為q，他們，他們之間的距離為之間的距離為2d，虛線是兩點電荷連線的中垂線，虛線是兩點電荷連線的中垂

16、線.由此他們由此他們分別求出了分別求出了a點的電場強度大小，一共有以下四個不同的點的電場強度大小，一共有以下四個不同的答案答案(答案中答案中k為靜電力常量為靜電力常量)，其中正確的是，其中正確的是()圖圖4解析根據根據a點的電場線方向可得點的電場線方向可得a點的電場強度方向是垂直點的電場強度方向是垂直于金屬板向左，兩個異號點電荷電荷量的大小均為于金屬板向左，兩個異號點電荷電荷量的大小均為q，它們，它們之間的距離為之間的距離為2d，乙圖上，乙圖上q左側左側 處的場強大小為處的場強大小為E 根據題意可知，根據題意可知，a點的電場強度大小與乙點的電場強度大小與乙圖上圖上q左側左側 處的場強大小相等，

17、即為處的場強大小相等，即為答案C熱點考向例析考向3帶電粒子在有界磁場中的臨界、極值問題帶電粒子在有界磁場中的臨界、極值問題例例3(2014江蘇江蘇14)某裝置用磁場控制帶電粒子的運動，工某裝置用磁場控制帶電粒子的運動，工作原理如圖作原理如圖5所示所示.裝置的長為裝置的長為L，上、下兩個相同的矩形區(qū)，上、下兩個相同的矩形區(qū)域內存在勻強磁場，磁感應強度大小均為域內存在勻強磁場，磁感應強度大小均為B、方向與紙面垂、方向與紙面垂直且相反，兩磁場的間距為直且相反，兩磁場的間距為d.裝置右端有一收集板，裝置右端有一收集板，M、N、P為板上的三點，為板上的三點，M位于軸線位于軸線OO上，上，N、P分別位于下

18、方分別位于下方磁場的上、下邊界上磁場的上、下邊界上.在紙面內，質量為在紙面內，質量為m、電荷量為、電荷量為q的的粒子以某一速度從裝置左端的中點射入，方向與軸線成粒子以某一速度從裝置左端的中點射入，方向與軸線成30角，經過上方的磁場區(qū)域一次，恰好到達角，經過上方的磁場區(qū)域一次，恰好到達P點點.改變粒子入射改變粒子入射速度的大小，可以控制粒子到達收集板的位置速度的大小，可以控制粒子到達收集板的位置.不計粒子的不計粒子的重力重力.圖圖5審題突破審題突破粒子在磁場中做圓周運動，畫一畫如何才能粒子在磁場中做圓周運動，畫一畫如何才能到達到達P點？怎么由幾何關系求寬度？粒子到達點？怎么由幾何關系求寬度？粒子

19、到達N點的軌跡點的軌跡又如何？又如何？(1)求磁場區(qū)域的寬度求磁場區(qū)域的寬度h；解析設粒子在磁場中的軌跡半徑為設粒子在磁場中的軌跡半徑為r，粒子的運動軌跡如圖，粒子的運動軌跡如圖所示所示.答案(2)欲使粒子到達收集板的位置從欲使粒子到達收集板的位置從P點移到點移到N點，求粒子入射點，求粒子入射速度的最小變化量速度的最小變化量v；解析設改變入射速度后粒子在磁場中的軌跡半徑為設改變入射速度后粒子在磁場中的軌跡半徑為r，洛倫茲力提供向心力，則有洛倫茲力提供向心力，則有由題意知由題意知3rsin 304rsin 30，解析設粒子經過上方磁場設粒子經過上方磁場n次次(3)欲使粒子到達欲使粒子到達M點，求

20、粒子入射速度大小的可能值點，求粒子入射速度大小的可能值.由題意知由題意知L(2n2) cot 30(2n2)rnsin 301.解決帶電粒子在磁場中運動的臨界問題，關鍵在于運解決帶電粒子在磁場中運動的臨界問題，關鍵在于運用動態(tài)思維，尋找臨界點，確定臨界狀態(tài)，根據粒子用動態(tài)思維，尋找臨界點，確定臨界狀態(tài)，根據粒子的速度方向找出半徑方向，同時由磁場邊界和題設條的速度方向找出半徑方向，同時由磁場邊界和題設條件畫好軌跡，定好圓心，建立幾何關系件畫好軌跡，定好圓心，建立幾何關系.2.粒子射出或不射出磁場的臨界狀態(tài)是粒子運動軌跡與粒子射出或不射出磁場的臨界狀態(tài)是粒子運動軌跡與磁場邊界相切磁場邊界相切.以題

21、說法針對訓練針對訓練3 如圖如圖6所示，在邊長為所示，在邊長為L的正的正方形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場，方形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場，其磁感應強度大小為其磁感應強度大小為B.在正方形對角線在正方形對角線CE上有一點上有一點P，其到，其到CF、CD距離均為距離均為 ，且，且在在P點處有一個發(fā)射正離子的裝置，能連續(xù)點處有一個發(fā)射正離子的裝置，能連續(xù)不斷地向紙面內的各方向發(fā)射出速率不同的正離子不斷地向紙面內的各方向發(fā)射出速率不同的正離子.已知離已知離子的質量為子的質量為m，電荷量為，電荷量為q，不計離子重力及離子間相互作，不計離子重力及離子間相互作用力用力.圖圖6解析 因離子以垂直于磁

22、場的速度射入磁場，故其在洛倫茲因離子以垂直于磁場的速度射入磁場，故其在洛倫茲力作用下必做圓周運動力作用下必做圓周運動.(1)速率在什么范圍內的所有離子均不可能射出正方形區(qū)域？速率在什么范圍內的所有離子均不可能射出正方形區(qū)域？(1)依題意可知離子在正方形區(qū)域內做圓周運動不射出該區(qū)域，依題意可知離子在正方形區(qū)域內做圓周運動不射出該區(qū)域，做圓周運動的半徑為做圓周運動的半徑為解析(2)求速率為求速率為v 的離子在的離子在DE邊的射出點距離邊的射出點距離D點的范圍點的范圍.要使離子從要使離子從DE射出，則其必不能從射出，則其必不能從CD射射出，其臨界狀態(tài)是離子軌跡與出，其臨界狀態(tài)是離子軌跡與CD邊相切，

23、邊相切，設切點與設切點與C點距離為點距離為x，其軌跡如圖甲所示，其軌跡如圖甲所示，甲甲由幾何關系得：由幾何關系得：設此時設此時DE邊出射點與邊出射點與D點的距離為點的距離為d1，則由幾何關系有：，則由幾何關系有：(Lx)2(Rd1)2R2，而當離子軌跡與而當離子軌跡與DE邊相切時，離子必將從邊相切時，離子必將從EF邊射出，設此時切點與邊射出，設此時切點與D點距離為點距離為d2，其軌跡如圖乙所示，由幾何關系有：其軌跡如圖乙所示，由幾何關系有：乙乙審題破題 真題演練8.帶電粒子在勻強磁場中的多過程問題例例4 (22(22分分)如圖如圖7所示，無所示，無限寬廣的勻強磁場分布在限寬廣的勻強磁場分布在x

24、Oy平面內，平面內，x軸上下方磁場均垂軸上下方磁場均垂直直xOy平面向里，平面向里，x軸上方的軸上方的磁場的磁感應強度為磁場的磁感應強度為B，x軸下方的磁場的磁感應強度為軸下方的磁場的磁感應強度為 B.現(xiàn)有一質量為現(xiàn)有一質量為m、電量為、電量為q的粒子以速度的粒子以速度v0從坐標原點從坐標原點O沿沿y軸正方向進入上方磁場軸正方向進入上方磁場.在粒子運動過程中，與在粒子運動過程中，與x軸交于若干軸交于若干點點.不計粒子的重力不計粒子的重力.求：求：圖圖7(1)粒子在粒子在x軸上方磁場做勻速圓周運動的半徑；軸上方磁場做勻速圓周運動的半徑；(2)設粒子在設粒子在x軸上方的周期為軸上方的周期為T1，x

25、軸下方的周期為軸下方的周期為T2，求，求T1T2；(3)如把如把x軸上方運動的半周與軸上方運動的半周與x軸下方運動的半周稱為一周期軸下方運動的半周稱為一周期的話，則每經過一周期，在的話，則每經過一周期，在x軸上粒子右移的距離；軸上粒子右移的距離；(4)在與在與x軸的所有交點中，粒子兩次通過同一點的坐標位置軸的所有交點中，粒子兩次通過同一點的坐標位置.思維導圖答題模板解析(1)設粒子在設粒子在x軸上方磁場做勻速圓周運動的半徑為軸上方磁場做勻速圓周運動的半徑為r1，在下方磁場中做勻速圓周運動的半徑為在下方磁場中做勻速圓周運動的半徑為r2，答題模板T1T243 (2分分)(3)在磁場中運動軌跡如圖所

26、示，如在磁場中運動軌跡如圖所示，如把把x軸上方運動的半周與軸上方運動的半周與x軸下方運動軸下方運動的半周稱為一周期的話，則每經過一的半周稱為一周期的話，則每經過一周期，在周期，在x軸上粒子右移軸上粒子右移x2r12r2 (5分分)答題模板(4)則在第則在第4周期剛結束時粒子第二次經過周期剛結束時粒子第二次經過x12r1的這一點，的這一點，以后每過一周期將會出現(xiàn)符合要求的點以后每過一周期將會出現(xiàn)符合要求的點.高 考 現(xiàn) 場 (限時：15分鐘，滿分18分)(2014重慶重慶9)如圖如圖8所示，在無限長的豎直邊所示，在無限長的豎直邊界界NS和和MT間充滿勻強電場，同時該區(qū)域上、間充滿勻強電場，同時該

27、區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于下部分分別充滿方向垂直于NSTM平面向外平面向外和向內的勻強磁場，磁感應強度大小分別為和向內的勻強磁場，磁感應強度大小分別為B和和2B，KL為上、下磁場的水平分界線，在為上、下磁場的水平分界線，在NS和和MT邊界上，距邊界上，距KL高高h處分別有處分別有P、Q兩兩點，點，NS和和MT間距為間距為1.8h.質量為質量為m、帶電量為、帶電量為q的粒子從的粒子從P點點垂直于垂直于NS邊界射入該區(qū)域，在兩邊界之間做圓周運動，重力邊界射入該區(qū)域，在兩邊界之間做圓周運動，重力加速度為加速度為g.圖圖8(1)求電場強度的大小和方向求電場強度的大小和方向.解析設電場強度大小為設

28、電場強度大小為E.由題意有由題意有mgqE，答案(2)要使粒子不從要使粒子不從NS邊界飛出，求粒子入射速度的最小值邊界飛出，求粒子入射速度的最小值.解析 如圖所示，設粒子不從如圖所示，設粒子不從NS邊飛出的入射速邊飛出的入射速度最小值為度最小值為vmin，對應的粒子在上、下區(qū)域的運動，對應的粒子在上、下區(qū)域的運動半徑分別為半徑分別為r1和和r2，圓心的連線與，圓心的連線與NS的夾角為的夾角為.由由(r1r2)sin r2，r1r1cos h，答案解析 如圖所示，如圖所示，設粒子入射速度為設粒子入射速度為v，粒子在上、下方，粒子在上、下方區(qū)域的運動半徑分別為區(qū)域的運動半徑分別為r1和和r2，粒子第，粒子第一次通過一次通過KL時距離時距離K點為點為x.(3)若粒子能經過若粒子能經過Q點從點從MT邊界飛出，求粒子入射速度的所有邊界飛出，求粒子入射速度的所有可能值可能值.由題意有由題意有3nx1.8h，(n1,2,3，)，答案