浙江专用高考物理大二轮复习专题三电场与磁场11带电粒子在磁场中的运动课件

2019-7-18
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18
互抵消为零，B、E 两电荷在 O 点的合场强为2ak2q，方向为由 O 指向 B；C、F 两电荷在 O 点的合场强为2ak2q，方向为由 O 指向 F， 矢量合成后 O 点的场强大小为2ak2q，方向由 O 指向 A，故 C 正确．若 将正电荷从 M 点沿直线移动到 N 点，垂直 MN 方向上的电场力 一直不做功，竖直方向上电场力先做负功，后做正功，由对称性 可知所做总功一定为零，正电荷的电势能先增大后减小，D 错误．
[答案] D
2019-7-18
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32
(1)电容器始终和电源连接，U 不变：C＝4εkrπSd∝εdrS，Q＝CU ＝4UkεπrSd∝εdrS，E＝Ud ∝1d.①d 减小→C 增大→Q 增大→E 增大；② S 减小→C 减小→Q 减小→E 不变；③εr减小→C 减小→Q 减少→E 不变．
2019-7-18
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30
A．θ 增大，E 增大 B．θ 增大，Ep 不变 C．θ 减小，Ep 增大 D．θ 减小，E 不变 [思路引领] 电容器与电源断开，电荷量不变，上极板向下 移动一小段距离，C 变化，从而引起两极板间的电势差发生变 化．极板间距离的变化不影响场强 E，结合 A 点的位置可判断 Ep 的变化情况．
2019-7-18
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31
[解析] 若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离， 根据 C＝4επrSkd可知，C 变大；根据 Q＝CU 可知，在 Q 一定的情 况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角 θ 减小；根据 E＝Ud ，Q＝CU，C＝4επrSkd，联立可得 E＝4πεrkSQ，可知 E 不变；A 点离下极板的距离不变，E 不变，则 A 点与下极板的电势差不变， A 点的电势不变，故 Ep 不变；由以上分析可知，选项 D 正确．

C．若将 A 板竖直向上平移一小段距离，两板间的电 场强度将增大
D．若将 A 板竖直向下平移一小段距离，原 P 点位置 的电势将不变
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3．带电粒子所受的电场力变化决定其加速度的变化。 根据粒子运动轨迹各处电场线疏密程度变化可确定粒子加 速度先减小后增大，由此可知诊断卷第 6 题 C 选项错误；
如图，一半径为 R 的圆盘上均匀分布 着电荷量为 Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a、 b、d 三个点，a 和 b、b 和 c、 c 和 d 间的距离均为 R， 在 a 点处有一电荷量为 q(q＞0)的固定点电荷。已知 b 点处的 场强为零，则 d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( ) A．k3Rq2 B．k190Rq2 C．kQR＋2 q D．k9Q9R＋2 q
图 3-1-5 (2)化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线 管可等效为条形磁铁，如图乙。
同产生的场强 E3＝E2＝kaQ2，方向沿 y 轴负向；将该正点
电荷移到 G 处，该正点电荷在 H 点产生的场强 E4＝k2Qa2，
方向沿 y 轴正向，所以 H 点的场强 E＝E3－E4＝34kaQ2 ，方
向沿 y 轴负向。
答案：B
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2．(2015·安徽高考)已知均匀带电的无穷大平面在真空
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解析：每块极板上单位面积所带的电荷量为 σ＝QS，每块 极板产生的电场强度为 E＝2σε0，所以两极板间的电场强度 为 2E＝εQ0S。一块极板在另一块极板处产生的电场强度 E′＝2εQ0S，故另一块极板所受的电场力 F＝qE′＝Q·2εQ0S ＝2Qε02S，选项 D 正确。 答案：D
中激发电场的场强大小为2σε0，其中 σ 为平面上单位 面积所带的电荷量，ε0 为常量。如图 3-1-2 所示的 平行板电容器，极板正对面积为 S，其间为真空， 图 3-1-2 带电荷量为 Q。不计边缘效应时，极板可看做无穷大导体板，

2019-9-12
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23
A．金属细杆开始运动时的加速度大小为 5 m/s2 B．金属细杆运动到 P 点时的速度大小为 5 m/s C．金属细杆运动到 P 点时的向心加速度大小为 10 m/s2 D．金属细杆运动到 P 点时对每一条轨道的作用力大小为 0.75 N
2019-9-12
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24
[答案] C
2019-9-12
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35
处理带电粒子在匀强磁场中运动问题时常用的几何关系 (1)四个点：分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直 线与出射速度直线的交点． (2)六条线：两段轨迹半径，入射速度直线和出射速度直线， 入射点与出射点的连线，圆心与两条速度直线交点的连线，前面 四条边构成一个四边形，后面两条为对角线． (3)三个角：速度偏转角、圆心角、弦切角，其中偏转角等于 圆心角，也等于弦切角的两倍.
2019-9-12
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(3)几种典型电流周围磁场分布
2019-9-12
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2019-9-12
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2019-9-12
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10
2019-9-12
核心要点突破 H
透析重难 题型突破
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11
考向一 磁场对通电导体的作用力 [归纳提炼]
求解磁场中导体棒运动问题的思路
2019-9-12
1．带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)若 v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速 直线运动． (2)若 v⊥B，且带电粒子仅受洛伦兹力作用，则带电粒子在 垂直于磁感线的平面内以入射速度 v 做匀速圆周运动，洛伦兹力 提供向心力．由 qvB＝mvR2，可得半径 R＝mqBv，则周期 T＝2πvR＝ 2qπBm.周期 T 与粒子运动的速度 v 或半径 R 无关．

29
考向 磁场的叠加
2.无限长载流直导线在其周围产生的磁场的磁感应强
P点，在纸面内沿不同方向射入磁场．若粒子射入速率 为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆 周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分 之一圆周上．不计重力及带电粒子之间的相互作用．则
v2∶v1为( )
A. 3∶2
B. 2∶1
C. 3∶1
D．3∶ 2
2019-9-12
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11
[题眼点拨] ①“相同的带电粒子以相同的速率” 说明粒子做匀速圆周运动的半径相同；②“粒子在磁场 边界的出射点分布在六分之一圆周上”说明粒子最远出 射点到入射点的距离为粒子圆周运动直径，且等于磁场 的半径．
带电粒子在磁场 中运动的临界、 极值和多解问题
全国卷Ⅲ 2017·T18
2017·T24 2016·T18
高考必备知 识概览
2019-9-12
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3
1. (多选)(2017·全国卷Ⅰ)如图，三根相互 平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距， 均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同， 与L3中的相反．下列说法正确的是( )
B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0
C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0
D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为172B0 [题眼点拨] ①“相对于L2对称”说明L2在a、b两点 产生的磁感应强度大小相等；②“a、b两点的磁感应强
度大小分别为
1 3
B0和
关系，对综合分析能力和运用数学知识解决物理问题的
能力要求较高，综合性强，对于此类问题，应在准确审
题的前提下，熟练掌握磁场中曲线运动的分析方法及临

休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休 睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对 哦~
[规律方法]——知规律 握方法 求解导体棒所受安培力问题的方法 (1)正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到 的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直． (2)画出辅助图(如导轨、斜面等)，并标明辅助方向(磁感应强度 B、电流 I 的方向)． (3)将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体 棒垂直的平面内的受力分析图．
＝ AB 2sin
α＝2sAinBθ，然后再与半径公式 2
r＝mqBv联系起来求解．
(3)运动时间的确定：t＝36α0°T(可知，α 越大，粒子在磁场中运
动时间越长)．
[典例赏析]——析典题 学通法 [例 2] (2019·全国Ⅰ，24T)如图，在直角三角形 OPN 区域内存 在匀强磁场，磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向外．一带正电 的粒子从静止开始经电压 U 加速后，沿平行于 x 轴的方向射入磁场； 一段时间后，该粒子在 OP 边上某点以垂直于 x 轴的方向射出．已知 O 点为坐标原点，N 点在 y 轴上，OP 与 x 轴的夹角为 30°，粒子进 入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为 d，不计重力．求
Ⅰ卷 19T 安培力 科学思维 磁场的叠加．(2)带电粒子在
Ⅱ卷 18T 洛伦兹力 科学思维 匀强磁场中的匀速圆周运动
Ⅱ卷 21T 安培力 科学思维 (常涉及临界问题、多解问题)
分析粒子在电场和磁场中的
2017
运动，画出运动轨迹，根据
磁感应强
Ⅲ卷 18T
物理观念 几何关系结合动能定理．牛
度
顿运动定律解题是今后高考

答案：D
2．(多选)(2018·高考全国卷Ⅲ，T21)如图，一平行板电容器 连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电 荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、 下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a、b，它们由静 止开始运动．在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间 下半区域的同一水平面．a、b间的相互作用和重力可忽 略．下列说法正确的是( )
kQ r2N
，则EP∶EN＝r
2 N
∶r
2 P
＝4∶1，故C错
误．带电小球从N点到P点的过程中，电场力做正功
1 2
mv2，则
电势能减少了12mv2，故D正确．
答案：BD
1．三个关系式 (1)对于平行板电容器：板间电场可理想化处理，认为板间为 匀强电场，不考虑边缘效应． (2)三个关系式：定义式C＝QU，决定式C＝4επrSkd，关系式E＝Ud .
解析：保持U不变，将d变为原来的两倍，根据E＝
U d
可得E变
为原来的一半，A正确；保持E不变，将d变为原来的一半，根
2．(2018·甘肃武威第六次段考)如图所示，在xOy坐标系中 以O为中心的椭圆上有A、B、C、D、E五个点，在其一个焦 点P上放一负点电荷，下列判断正确的是( ) A．B、E两点电场强度相同 B．A点电势比D点电势高 C．将一负点电荷由B沿BCDE移到E点， 电场力做功为零 D．同一正点电荷在D点的电势能小于在C点的电势能
3．电势能变化的判断 (1)根据电场力做功判断，若电场力对电荷做正功，电势能减 少；反之则增加．即W＝－ΔEp. (2)根据能量守恒定律判断，电场力做功的过程是电势能和其 他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电 势能与动能相互转化，总和应保持不变，即当动能增加时， 电势能减少．

浙江高考物理总复习课件专题三电场 与磁场
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 Βιβλιοθήκη 0、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

考点二
带电粒子在电场中的直线运动
真题研究
1.(2017· 浙江11月选考· 19)如图7所示，AMB是一条长L＝10 m的绝缘水平 轨道，固定在离水平地面高h＝1.25 m处，A、B为端点，M为中点，轨道 MB处在方向竖直向上、大小E＝5×103 N/C的匀强电场中.一质量m＝0.1 kg、电荷量q＝＋1.3×10－4 C的可视为质点的滑块以初速度v0＝6 m/s在 轨道上自A点开始向右运动，经M点进入电场，从B点离开电场.已知滑块 与轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，g＝10 m/s2.求滑块： (1)到达M点时的速度大小；
答案
7.(2017· 台州市 9 月选考 ) 如图 6 甲所示，一条电场线与 Ox 轴重合，取 O 点 电势为零，Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示.若在O点由 静止释放一电子，且电子仅受电场力的作用，则 A.电场的方向沿Ox正方向 B.电子沿Ox正方向运动 √ D.电子的电势能将增大 图6
答案
C.电场的场强沿Ox方向增大
1
2
3
4
5
6
7
规律总结
带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 (1)某点速度方向即为该点轨迹的切线方向； (2)从轨迹的弯曲方向判断受力方向 (轨迹向合外力方向弯曲 )，从而分析 电场方向或电荷的正负； (3)结合轨迹、速度方向与电场力的方向，确定电场力做功的正负，从而 确定电势能、电势和电势差的变化等.
专题三
电场和磁场
第1讲 电场性质和带电粒子在电场中的运动
考点一 电场基本性质的理解
考点二 带电粒子在电场中的直线运动
考点三 带电粒子在电场中的曲线运动
考点一
电场基本性质的理解
真题研究

[对点训练] 考向 电场线的分析 1．(多选)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着 它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围 产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、 B、C 为电场中的点，下列说法正确的是( )
A．头部带负电 B．A 点电场强度大于 B 点电场强度 C．负离子运动到 A 点时，其加速度方向向右 D．图中从 A 至 C 的虚线可以是正离子的运动轨迹 解析：电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于负电 荷或无穷远处，根据电场线由鱼的头部出发可知，头部带 正电，故 A 错误；电场线疏密程度表示电场强度大小，A 处电场线比 B 处密，所以 A 处电场强度大于 B 处电场强
3．(多选)(2018·全国卷Ⅰ)图中虚线 a、b、c、d、f 代 表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平 面 b 上的电势为 2 V．一电子经过 a 时的动能为 10 eV，从 a 到 d 的过程中克服电场力所做的功为 6 eV. 下列说法正确的是( )
A．平面 c 上的电势为零 B．该电子可能到达不了平面 f C．该电子经过平面 d 时，其电势能为 4 eV D．该电子经过平面 b 时的速率是经过 d 时的 2 倍
因电子的速度方向未知，若不垂直于等势面，如图 中实线所示，电子可能到达不了平面 f，故 B 正确；经过 d 时，电势能 Ep＝eφd＝2 eV，故 C 正确；由 a 到 b，Wab ＝Ekb－Eka＝－2 eV，所以 Ekb＝8 eV；由 a 到 d.Wad＝Ekd －Eka＝－6 eV，所以 Ekd＝4 eV；则 Ekb＝2 Ekd，根据 Ek ＝12mv2 知 vb＝ 2vd，故 D 错误．
解析：由题意无法确定匀强电场的方向，则 A、C 错 误：由题意 M 为 a、c 连线的中点，N 为 b、d 连线的中点， φM＝φa＋2 φc、φN＝φb＋2 φd.则 WMN＝q(φM－φN)＝q(φa＋2 φc－ φb＋2 φd)＝q(φa－2 φb＋φc－2 φd)＝W1＋2 W2，B 正确；若 W1＝ W2，qUaM－qUbN＝q(φa－φM)－q(φb－φN)＝q(φa－φb)－q(φM －φN)＝W1－W1＋2 W2＝W1－2 W2＝0，D 正确．

量为m的电荷量为q的小球,将它置于方向水平向右的匀强电场中,
使细线竖直拉直时将小球从A点静止释放,当细线离开竖直位置偏
角α=60°时,小球速度为0。
(1)求:①小球带电性质;②电场强度E。
(2)若小球恰好完成竖直圆周运动,求从A点释放小球时应有的初
速度vA的大小(可含根式)。
-16-
答案: (1)①正电 ②
7
答案:(1)3
(2)
3
6
;电场方向与竖直向下的方向的夹角是 30°,斜向右下方
-4-
解析:(1)设小球的初速度为v0,初动能为Ek0,从O点运动到A点的时
3
间为t,令OA=d,则OB= 2 d,根据平抛运动的规律有
dsin60°=v0t①
1
dcos60°= gt2②
2
1
又 Ek0= 0 2 ③
联立解得 FN=
3 2
2
2
+ 1 mg
由牛顿第三定律知,对环的作用力为
FN'=FN=
3 2
2
+ 1 mg。

-14-
(3)由题意可知,N点为等效最高点,只要珠子能到达N点,就能做完
整的圆周运动,珠子由A到N的过程中,由动能定理得-F - 2 =0-EkA
2
解得 EkA=
2-1
2
mgr。
解题技法把握三点,正确解答该类问题
3
ΔEpA=3Ek0-Ek0- mgd= Ek0⑦
ΔEpB=6Ek0-Ek0- mgd=Ek0⑧
2
在匀强电场中,沿任一直线,电势的降落是均匀的。
设直线OB上的M点与A点等电势,M与O点的距离为x,如图,则有

3