2015年高考步步高第二轮专练课件习题 专题五 第1课时

2015年高考步步高第二轮专练课件习题 专题五 第1课时内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 本专题主要是综合应用动力学方法和功能关系解决带电粒子在电场和磁场中的运动问题这部分的题目覆盖的内容多，物理过程多，且情景复杂，综合性强，常作为理综试卷的压轴题高考对本专题考查的重点有以下几个方面：对电场力的性质和能的性质的理解；带电粒子在电场中的加速和偏转问题；带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题；带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动问题；带电粒子在电场和磁场的叠加场中的运动问题；带电粒子在电场和磁场中运动的临界问题应考策略 针对本专题的特点，应“抓住两条主线、明确两类运动、运用两种方法”解决有关问题两条主线是指电场力的性质(物理量电场强度) 和能的性质(物理量电 2、势和电势能)；两类运动是指类平抛运动和匀速圆周运动；两种方法是指动力学方法和功能关系第 1 课时电场与磁场的理解1对电场强度的三个公式的理解(1)E 是电场强度的定义式，适用于任何电场电场中某点的场强是确定值，其大q 无关试探电荷 q 充当“测量工具”的作用(2)Ek 是真空中点电荷所形成的电场的决定式E 由场源电荷 Q 和场源电荷到某r 决定(3)E 是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意：式中 d 为两点间沿电中物理资源下载平台世昌的博客 电场能的性质(1)电势与电势能： )电势差与电场力做功：U A )电场力做功与电势能的变化：W E 势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂 3、直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面(2)电场线越密的地方，等差等势面也越密(3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功4带电粒子在磁场中的受力情况(1)磁场只对运动电荷有力的作用，对静止电荷无力的作用磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力(2)洛伦兹力的大小和方向：其大小为 F，注意： 为 v 与 B 的夹角F 的方向由左手定则判定，但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向5洛伦兹力做功的特点由于洛伦兹力始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，但洛伦兹力的分力可以做功1本部分内容的主要研究方法有：(1)理想化模型如点电荷、电场线、等势面； (2)比值 4、定义法电场强度、电势的定义方法是定义物理量的一种重要方法；(3)类比的方法电场和重力场的比较；电场力做功与重力做功的比较；带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比2静电力做功的求解方法：(1)由功的定义式 W 来求；(2) 利用结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来求，即 WE p；(3) 利用 研究带电粒子在电场中的曲线运动时，采用运动合成与分解的思想方法；带电粒子在组合场中的运动实际是类平抛运动和匀速圆周运动的组合，类平抛运动的末速度就是匀速圆周运动的线速度考向 1对电场性质的理解例 1 如图 1 所示，实线为电场线，虚线为等势面，两相邻等势面间电势差相等A、B 、C 为电场中的三 5、个点，且 C ，一个带正电的粒子从 A 点开始运动，先后高中物理资源下载平台世昌的博客 、C 两点，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是()图 1A粒子在 A、B、C 三点的加速度大小关系 aAaB子在 A、B、C 三点的动能大小关系 子在 A、B、C 三点的电势能大小关系 子由 A 运动至 B 和由 B 运动至 C 电场力做的功相等审题突破 加速度是由什么力产生的。 据图如何判断加速度大小关系。 A、B、C 三点的电势大小关系如何。 的电势差哪个大。 解析由电场线可知 BE A，因此 aCa Ba A，故 A 错误；粒子从 A 点运动经过B、C，电场力做正功，动能不断增加，因此 B 正确； 6、由于沿着电场线，电势逐渐降低，故 A B C，因此带正电粒子的电势能大小关系 于从 A 到 B 过程的电场力小于从 B 到 C 过程的电场力，故从 A 到 B 过程的电场力做功较少，因此粒子由 A 运动至 B 和由 B 运动至 C 电场力做的功不等，D 错误答案1. 在静电场中，通常利用电场线和等势面的两个关系分析电场的性质：一是二者一定处处垂直；二是电场线密的地方，等差等势面也密，且电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面2在分析电场性质时，要特别注意电场强度、加速度、电势、电场力做功、动能、电势能等物理量的基本判断方法(2014江苏4)如图 2 所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x 轴垂 7、直于环面且过圆心 x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是 ()图 2AO 点的电场强度为零，电势最低BO 点的电场强度为零，电势最高高中物理资源下载平台世昌的博客 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，电势降低答案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 正确考向 2电场矢量合成问题例 2 如 8、图 3 所示，a、b、 c、d 分别是一个菱形的四个顶点，20 分别固定在 a、b、c 三个顶点上，则下列判断正确的是 ()图 3Ad 点电场强度的方向由 d 指向 点处的电场强度是 d 点处的电场强度的 2 倍C线为一等势线D引入一个电量为q 的点电荷，依次置于 O 点和 d 点，则在 d 点所具有的电势能大于在 O 点所具有的电势能审题突破 三个电荷都在 O 点、d 点产生电场，该用什么方法判断这两点场强的大小和方向呢。 线上电场线的方向能判断吗。 解析由点电荷的电场及电场的叠加可知，O 点处的场强等于 b 处点电荷在 O 点产生的场强，设菱形的边长为 L，则 EOk ，方向由 b 指向 O， 9、而在 d 处的点电荷由 a、b、2处的点电荷产生，其大小为 k 向也沿 向，A 错误，B 正确；2a、c 两处电荷连线的中垂线，由两等量正电荷的电场中电势分布可知，在 a、c 两点电荷的电场中 O 点电势高于 d 点电势，而在点电荷 b 的电场中，O 点电势也高于 d 点电势，再由电势叠加可知，O 点电势高，而正电荷在电势越高处，电势能越大，C、D 错误高中物理资源下载平台世昌的博客 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、负场源电荷的距离来确定如图 4 甲所示，很大的薄金属板( 可 10、理解为无限大)，金属板原来不带电在金属板的右侧，距金属板距离为 d 的位置上放入一个带正电、电荷量为 q 的点电荷，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布几位同学想求出点电荷和金属板垂直连线之间中点 a 的电场强度大小，但发现问题很难几位同学经过仔细研究，从图乙所示两等量异号点电荷的电场分布得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是完全一样的图乙中两等量异号点电荷的大小也为 q，他们之间的距离为 2d，虚线是两点电荷连线的中垂线由此他们分别求出了 a 点的电场强度大小，一共有以下四个不同的答案(答案中 k 为静电力常量)，其中正确的是()图 4A. B 11、. C. 02解析根据 a 点的电场线方向可得 a 点的电场强度方向是垂直于金属板向左，两个异号点电荷电荷量的大小均为 q，它们之间的距离为 2d，乙图上q 左侧 处的场强大小为 Ek ，根据题意可知，a 点的电场强度大小与乙图上q 左侧 处的场强大小qq3 40为 带电粒子在有界磁场中的临界、极值问题例 3 (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 5 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、方向与纸面高中物理资源下载平台世昌的博客 ，两磁场的间距为 、N、P 为板上的三点，M 位于轴线 ，N、P 分别位于下方磁场的上、下边 12、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图 5(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 粒子在磁场中做圆周运动，画一画如何才能到达 P 点。 怎么由几何关系求宽度。 粒子到达 N 点的轨迹又如何。 解析(1)设粒子在磁场中的轨迹半径为 r，粒子的运动轨迹如图所示根据题意知 L3r 0 0，且磁场区域的宽度 13、 hr(130)32解得：h( L d)(1 )23 3 32(2)设改变入射速度后粒子在磁场中的轨迹半径为 r，洛伦兹力提供向心力，则有m m ，v 2r由题意知 304r0，解得粒子速度的最小变化量 vvv ( d)4(3)设粒子经过上方磁场 n 次由题意知 L(2n2) 0(2 n2)r 0世昌的博客 qv 得 ( d)(1E A解析根据电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图知，A 处电场线密集，故 B；沿电场线的方向电势降低，所以 A、B 两点的电势 AB，所以 A、B 、C 错误，D 正确3空间存在着方向平行于 x 轴的静电场，A、M、O 、N 、 B 为 x 轴上的点，B， B 间的电势 随 x 的分布为如图 3 所示的折线，一个带电粒子在电场中仅在电场力作用下从 M 点由静止开始沿 x 轴向右运动，则下列判断正确的是。