电场和磁场综合的答题

【专题六】 电场和磁场 带电粒子的运动

【考情分析】

1．带电粒子在匀强电场中的运动问题涉及到较多的概念和规律，是一个综合性很强的考点。从物理规律应用的角度分析，涉及到受力分析、牛顿定律、功能关系，从涉及的运动过程分析，包括电场中的加速、平衡和偏转，从考查方法的角度分析，可以涉及运动的合成与分解法、正交分解法等等。分析近几年来高考物理试卷可知，带电粒子在匀强电场中的运动在高考试题中的比例非常高，几乎年年都考，题型全、难度大，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题。

2．带电粒子在电磁场中的运动是中学物理中的重点内容，这类问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，是考查考生多项能力的极好载体，因此历来是高考的热点。带电粒子在电磁场中的运动与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能以科学技术的具体问题为背景。当定性讨论这类问题时，试题常以选择题的形式出现，定量讨论时常以计算题的形式出现，计算题还常常成为试卷的压轴题。

【知识交汇】

一、静电场

1．库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成___________，跟它们的距离的二次方成反比，作用力

电场和磁场 带电粒子的运动

【知识交汇】

一、静电场

1．库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的静电力，跟它们的电荷量的乘积成___________，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在_______________．即：F?其中k为静电力常量，大小为9?109Nm2/C2．

成立条件：①__________（空气中也近似成立）；②_________——即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．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．

2．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷____________．电场强度E是描述电场的力的性质的物理量．

3．对电场强度的三个公式的理解 （1）E?kQ1Q2，r2F是电场强度的__________式，适用于____________电场．电场中某点的场强是确q定值，其大小和方向与试探电荷q无关．试探电荷q充当“测量工具”的作用．

（2）E?kQ是真空点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点r2的距离r决定．

（3）E?U是场强与电势差的关系式，只适用于______________，注意式中d为两点间沿d电场方向的距离．

4．电场强度的叠加

电场

全国100所名校单元测试示范卷·高三·物理卷(十二)

第十二单元 电场、电路与磁场综合

(90分钟 100分)

第Ⅰ卷 (选择题 共40分)

选择题部分共10小题.在每小题给出的四个选项中,1~6小题只有一个选项正确,7~10小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分. 1.关于电场线和磁感线,下列说法中正确的是

A.都是客观存在的线 B.都是闭合的曲线

C.线的密集程度都反映了场的强弱

D.场对正点电荷的作用力都是沿过该位置的线的切线方向

解析:磁感线与电场线都是用来形象地描述场的方向和强弱而假想的线,场线的密集程度都反映了场的强弱,磁场对电荷不一定存在作用力,而对于运动电荷的作用力方向与磁场方向垂直,而不是在一条线上,这与电场不一样.

答案:C

2.如图所示,半径为R的塑料圆环上均匀分布着电荷量为Q的负电荷.圆环左侧有一小缺口,其宽度为d(d<

A.大小为2π??,方向向左 B.大小为C.大小为

????????π??2π??3????????

,方向向右 ,方向向左 ,方向向右

????????

D.大小为

????????2π??3解析:将环补全,即用一小弧(可视为点电荷,带电荷量为-

??

d)补在缺口,由对称性

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专题三

命题趋势

带电粒子在电场、磁场中的运动是中学物理中的重点内容，这类问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，是考查考生多项能力的极好载体，因此历来是高考的热点，在实行了四年的理科综合能力测试中也是每年都考，且分值分别达18分、14分、20分和22分，预计以后每年都不会低于10%的分值。

带电粒子在电场、磁场中的运动与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题有可能以科学技术的具体问题为背景。

当定性讨论这类问题时，试题常以选择题的形式出现，定量讨论时常以计算题的形式出现，计算题还常常成为试卷的压轴题。 教学目标：

1．通过专题复习，掌握带电粒子在电场、磁场中的运动问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。

2．能够从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。 教学重点：

掌握带电粒子在电场、磁场中的运动问题的分析方法和思维过程，提高解决学科内综合问题的能力。 教学难点：

专题三 电场和磁场中的带电粒子

一、考点回顾

1．三种力： 重力

大小

电场力 洛伦兹力

G=mg=GMm/R

F=qE

f=Bqv

2

方向 竖直向下 与E方向平行 与B、v平面垂直（左手定则） 决定因素

由场决定，与物体的运动状态（v）无关 由场和物体的运动状态（v）共同决定

2．重力的分析：

(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；

(2)对于一些实际物体，如带电小球、液滴等不做特殊交待时就应当考虑重力； (3)在题目中有明确交待是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。 3．电场力和洛伦兹力的比较：

(1)在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用；

(2)电场力的大小与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小与电荷运动的速度大小和方向均有关；

(3)电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直；

(4)电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小；

专题三 电场和磁场中的带电粒子

一、考点回顾

1．三种力： 重力

大小

电场力 洛伦兹力

G=mg=GMm/R

F=qE

f=Bqv

2

方向 竖直向下 与E方向平行 与B、v平面垂直（左手定则） 决定因素

由场决定，与物体的运动状态（v）无关 由场和物体的运动状态（v）共同决定

2．重力的分析：

(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；

(2)对于一些实际物体，如带电小球、液滴等不做特殊交待时就应当考虑重力； (3)在题目中有明确交待是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。 3．电场力和洛伦兹力的比较：

(1)在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用；

(2)电场力的大小与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小与电荷运动的速度大小和方向均有关；

(3)电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直；

(4)电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小；

专题三 电场和磁场中的带电粒子

一、考点回顾

1．三种力： 重力

大小

电场力 洛伦兹力

G=mg=GMm/R

F=qE

f=Bqv

2

方向 竖直向下 与E方向平行 与B、v平面垂直（左手定则） 决定因素

由场决定，与物体的运动状态（v）无关 由场和物体的运动状态（v）共同决定

2．重力的分析：

(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；

(2)对于一些实际物体，如带电小球、液滴等不做特殊交待时就应当考虑重力； (3)在题目中有明确交待是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单。 3．电场力和洛伦兹力的比较：

(1)在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用；

(2)电场力的大小与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小与电荷运动的速度大小和方向均有关；

(3)电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直；

(4)电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小；

专题定位 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：①对电场力的性质和能的性质的理解；②带电粒子在电场中的加速和偏转问题；③带电粒子在磁场中的匀速圆周运动问题；④带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动问题；⑤带电粒子在电场和磁场的叠加场中的运动问题；⑥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讲 电场与磁场的理解

高考题型1 对电场性质的理解

解题方略

1．对电场强度的三个公式的理解

F

(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，其大小和方

q向与试探电荷q无关．试探电荷q充当“测量工具”的作用．

Q

(2)E＝k2是真空中点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离

rr决定．

U

(3)E＝是场强与电势

一、选择题1、两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I,并各以dI/dt的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内(如图),则：[ B (A) 线圈中无感应电流；I

]

(B) 线圈中感应电流为顺时针方向；(C) 线圈中感应电流为逆时针方向； (D) 线圈中感应电流方向不确定.I

2、一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情 况是 [ B ](A) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行；

(B) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直；(C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移； (D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移.

3、如图所示，导体棒AB在均匀磁场B中 绕通过C点的垂直于棒长且沿 磁场方向的轴OO‘ 转动(角速度 与 B 同方向),BC的长度为棒 长的 1 ,则 [ A ]3 (A) A点比B点电势高； BO

(B) A点与B点电势相等； (C) A点比B点电势低； (D) 有稳恒电流从A点流向B点.O′

4、如图所示，M、N为水平面内两根平行金属导轨，ab与cd为垂直于 导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线.外磁场垂直水平面向上.当 外力使ab向右平移时，cd [ D ]

(A) 不动；(C) 向左

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

一 带电粒子在电场和磁场中所受的力v v 电场力 Fe = q E磁场力(洛伦兹力) 磁场力(洛伦兹力)

zox

v Fm

q+

v v v Fm = qv × B运动电荷在电场 和磁场中受的力

v v

θ

v B

y

v v v v F = qE + qv × B1

第七章 恒定磁场

物理学第五版

7-7

带电粒子在电场和磁场中的运动

二 带电粒子在磁场中运动举例1 回旋半径和回旋频率 v v v0 ⊥ B 2 v0 qv0 B = m R mv0 R= qB 2π R 2π m T= = v0 qB第七章 恒定磁场

1 qB f = = T 2π m2

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带电粒子在电场和磁场中的运动

2 磁聚焦

v v v 洛伦兹力 Fm = q v × B (洛伦兹力不做功) 洛伦兹力不做功) v v v v v v 与 B 不垂直 v = v // + v⊥ mv⊥ R= v // = vcos θ v⊥ = vsin θ qB

2π m T= qB螺距 d = v // T = vcos θ (2πm / qB)第七章 恒定磁场3

物理学第五版

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带电粒子在电场和磁场中的运动

磁聚焦 在均匀磁场中