物理公式电场
更新时间:2023-10-03 07:24:01 阅读量: 综合文库 文档下载
为您服务教育网 http://www.wsbedu.com 高中物理力学和电磁学系统复习之七——电场与磁场
知识梳理
一、电场的基本性质 1.电场力的性质
库仑定律:F=kQ1Q2/r2,电场力:F=qE。
注意电场强度只与源处电荷有关,与检验电荷无关。
电场线形象直观地反映电场的强弱与方向。疏密表示电场的强弱,而切线方向表示电场的方向。
2.电场能的性质
(1)电势与电势差:UAB=W/q,电势高低与零势点选择有关,但电势差与零势点选择无关。
(2)电势的变化规律:沿着场线的方向,电势是逐渐降低的。
(3)电场力做功特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关。电场力做功,电势能减少;外力克服电场力做功,电势能增加。
3.电容
(1)两个公式:C=Q/U ,C= εrS/4πkd
前者是定义式,后者是平行板电容器的决定式。 (2)平行板内部电场是匀强电场。 二、带电粒子在电场的特点
1.平衡:与其它力一起参与力的合成,合力为零,则物体处于平衡状态。 2.加速运动:初速度与电场平行时。 3.偏转:初速度与电场垂直时。 三、电流与电荷在磁场中受力及运动
1.磁感应强度B=F/IL ,注意磁场产生的两种方式:磁铁产生与电流产生。 2.磁场方向
a.用小磁针N极受力方向判定。 b.用右手法则判定(电流产生的磁场)。
3.磁感应线,其为闭合的曲线,比较于电场线不同。 4.安培力 (1)公式:F=BIL。
1
为您服务教育网 http://www.wsbedu.com (2)方向:左手定则,注意将安培力比较于电场力:电荷只要放在电场中就一定受到电场力作用,而电流处于磁场中,受的安培力与放置位置有关,导线与磁场垂直时,安培力最大。
5.洛仑兹力
(1)公式:F=qvB,判定方向注意电荷正负。
(2)特点:永不做功;电场力与洛仑兹力的大小与方向上的不同。 命题预测
考查电场力方向与电场方向关系,洛仑兹力的大小与速度的关系,安培力的
大小与电流强度的关系,及这些力与其它力使物体平衡、作匀速直线运动,是命题热点。
运用功能关系处理带电粒子在电场及磁场中速度大小问题,考查电场力做功与路径无关,及洛仑兹力不做功的特点,也是命题热点之一。
地磁场是命题的一个热点,它涉及地理、生物、物理知识,还涉及学生空间想象能力。 例题精析
题型一 电场、磁场的概念
【例1】如果空间某一区域中存在有电场或磁场中的一种,则下列说法正确的是(设放人的电荷质量很小) ( )
A.如果存在的是电场,则在某处放入电荷,该电荷不一定会运动 B.如果存在的是磁场,则放人电荷时,该电荷不会做圆周运动
C.如果存在磁场,则放入通电直导体后,该直导体一定受到安培力的作用 D.如果存在电场,在某处放入一电荷后经过一段时间后,该电荷的电势能会增加
【解析】电场对电荷作用是没有条件的,而磁场对电荷(或电流)作用是有条件的,磁场只对运动电荷作用,且电荷速度方向不与磁场平行,而磁场对通电直导体的作用也是直导体不与磁场平行。
【答案】B
【点评】理解概念与公式定律,要充分理解其条件。 题型二 电场力、电场方向与平衡条件的应用
2
为您服务教育网 http://www.wsbedu.com 【例2】如图7-1所示,带电量为q的小球质量为m,用一细线系在O点,整个放置在水平匀强电场中,静止时小球与竖直线的夹角为θ。下列说法正确的是(
)
A.小球带正电荷,电场强度大小是E=mgtanθ/q B.小球带正电荷,电场强度大小是 E=mgcosθ/q C.若细线断开,则小球作平抛运动 D.以上说法都不对。
【解析】因为小球平衡,所以球受的合力为零。小球受力分析如图7—2所示,电场力一定向右,所以小球带正电。
列方程有:Tcosθ=mg,Tsinθ=qE 所以E=mgtanθ/q 【答案】A
【点评】要会判定电场力与电场方向关系,会对物体进行受力分析,列出相应的平衡方程。
题型三 电场力做功与路径无关及洛仑兹力不做功,场力做功与电势能变化关系
【例3】带电量为q的粒子,不计重力的作用,当它以初速度v分别自电场与磁场中的A点往宽度为L的电场与磁场中射入,最后都从相应高度的B处射出。下列说法正确的是(
)
A.电荷从两个场中出来的速度大小一样大 B.电荷在电场中出来时的速度要变大 C.电荷在磁场中的运动轨迹是抛物线 D.从A到B过程中,电场对电荷做功为qEL
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【解析】电荷在电场与磁场中都受到力的作用,电场力对电荷做功,洛仑兹力不做功,所以A错。由力可知,电场力对电荷做正功,且W=Fscosθ中。s是在力的方向的位移,应为h,根据动能定理,电荷的速度增大,所以B对D错。电荷受洛仑兹力作用做圆周运动,不是平抛运动,C错。
【答案】B
【点评】掌握电场力与洛仑兹力的特点, 区分粒子在其中的运动轨迹的不同。
题型四 电场线、电场力做功与电势及电势能的变化
【例4】在固定的等量异种电荷连线上,a点是连线的中点,如图7-5所示,静止a点的点电荷在电场力作用下向b点运动。在运动过程中,以下判定正确的是(
)
A.点电荷的速度越来越大 B.点电荷的加速度不变 C.点电荷的电势能越来越大 D.点电荷通过的各点电势越来越高
【解析】根据电场线的特点,沿电场线电势逐渐降低,所以D不正确。由于放入a处的电荷静止时从a运动到b,说明该电荷是正电荷,且电场力一直做正功,所以电势能减少,C不正确。根据动能定理,可知速度越来越大,所以A正确。加速度的大小由合外力决定,合外力F=qE,根据等量异种电荷的电场线特点,可知E是变化的,故B不正确。
【答案】A
【点评】要充分利用几种常见的电场线特点进行电势的分析,要运用动能定理判定粒子的速度变化,要学会根据运动状态的动态变化判定粒子的一些性质。
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为您服务教育网 http://www.wsbedu.com 摸拟操练
1.如图7-6所示,在点电荷Q的电场中,已知a、b两点在同一等势面上,c、d两点在同一等势面上,无穷远处电势为零。甲、乙两个带粒子经过a点时动能相同, 甲粒子的运动轨迹为acb,乙粒子的运动轨迹为adb。判定错误的是( )
A.甲粒子经过c点与乙粒子经过d点时的动能相等 B.甲、乙两粒子带异种电荷
C.甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能 D.两粒子经过b点时具有相同的动能
2.在赤道上空,水平放置一根通以由西向东的电流的直导线,则此导线(
)
A.受到竖直向上的安培力 B.受到竖直向下的安培力 C.受到由南向北的安培力 D.受到由西向东的安培力
3.关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是( ) A.磁感线就是细铁屑连成的曲线
B.磁感线可以形象地描述各点的磁场的强弱和方向,磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致
C.异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥,任何时候都是成立的 D.磁感线总是从磁极的N极出发,到S极终止
4.有一电场的电场线如图7—7 所示,场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和UA、UB表示,则( )
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5.两个完全相同的金属小球带有异种电荷,其电量之比是1:7,当它们互相接触后再置于原来的位置上,它们的作用力是原来的(
6.条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图7—8中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是(
)
)倍
A.磁铁对桌面的压力减小 B.磁铁对桌面的压力增大 C.磁铁不受摩擦力 D.磁铁受向左的摩擦力
7.如图7-9所示,绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强磁场中,在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )
A.小球在运动过程中机械能守恒 B.小球经过环的最低点时速度最大 C.小球经过环的最低点时对轨道压力为2mg
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为您服务教育网 http://www.wsbedu.com D.小球经过环的最低点时对轨道压力为3mg 答案点拨
1.A (根据等势线及物体作曲线运动的条件进行判定) 2.A (根据地磁场方向与安培力左手法则进行判定) 3.B
4.D (电场线的疏密表示电场的强弱,而沿电场线的方向电势逐渐降低) 5.B(根据同种物质接触,电荷先中和后平分的原则及库仑定律求解) 6.A (画出磁铁磁感应线,分析电流受力.应用牛顿第三定律) 7.D (根据洛仑兹力不做功及圆周运动规律)
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