高中物理会考电磁场总结

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选修1-1电场 一、基本概念1.使物体带电的方法有哪几种?它们的本质是什么?电荷守恒定律的内容是什么? (1)有三种:接触带电、摩擦起电、感应起电;本质都是电荷的转移.(2)电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变.2.你能区分点电荷、元电荷两个概念吗?(1)点电荷是无大小,无形状,且有电荷量的一个理想化模型.在实际问题中,当带电体间的距离比它们自身的大小大得多时,带电体才可以视为点电荷.(2)通常把e =1.6×10-19库的电荷叫做元电荷,是电荷的最小单位,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.电子的电荷量和其质量的比值,叫做电子的比荷.3.库仑定律的内容及表达式是什么?你是如何理解的?(1)内容:真空中两个点电荷间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上. 公式:122Q Q F K r=, 其中K=9.0x109 N·m 2/C 2,叫静电力常量.(2)库仑定律适用于点电荷(或均匀带电的球体),不能以为r →0时,由122Q Q F k r=便可得到F 为无穷大了,事实上,当r →0时,带电体便不能看作点电荷,公式也不再适用了.4.你是如何认识电场的?电场的基本性质是什么?(1)电场是一种看不见摸不着、客观存在的特殊形态的物质,是电荷间相互作用的中间媒介. (2)电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力. 5.描述电场力的性质的物理量有哪些?谈谈你对它们的理解.电场强度:放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值,就是该点的电场强度.定义式:E=F/q ,这是比值法定义,E 与q 、F 无关.单位为v/m ,1N/C=1V/m .电场强度是矢量,电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同.点电荷的电场强度公式.E=kQ/r 26.如何形象地描绘电场?你是怎样理解的?(1)电场线:在电场中画出的一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,此曲线叫电场线.静电场电场线的性质:①电场线是为了形象的描述电场而假想的,实际不存在的理想模型.②静电场电场线是起源于正电荷(或无穷远处)终止于负电荷(或无穷远处)的有源线,是不闭合曲线;任意两条电场线皆不相交和相切.③电场线的疏密表示电场的强弱,方向(切线方向)表示电场方向.二、典型例题1、 两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1∶3,相距为r 时相互作用的库仑力的大小为F ,今使两小球接触后再分开放到相距为2r 处,则此时库仑力的大小为( ) A .F 121 B .F 61C .F 41 D .F 312.关于元电荷,下列说法正确的是( ) A .元电荷就是电子 B .元电荷就是质子C .物体所带电量只能是元电荷的整数倍D .元电荷是目前认为自然界中电荷的最小单位,其值是1.6×10-19C3.两个点电荷所带电量均为Q ,从其中一个电荷上取下Δq 电量,加在另一个电荷上,那么它们之间的相互作用与原来相比( )A .一定变大B .一定变小C .保持不变D .由于两电荷电性不确定,无法确定.4.两个完全相同的金属球A 、B ,带等量同种电荷,固定在相距较远的两处.此时两球间的库仑力为F ,现用一个不带电的同样大小的绝缘金属球C ,依次与A 、B 两球接触后移去,A 、B 间的库仑力变为( ) A .2F B .4F C .8F D .83F5.电场中某点,当放入正电荷时受到的电场力向右,当放入负电荷时受到的电场力向左,则下列说法正确的是( ) A .该点的场强方向可能向右、也可能向左 B .该点的场强方向一定向左 C .该点的场强方向一定向右D .当放入正电荷时,该点场强向右,当放入负电荷时,该点的场强向左 6.关于电场强度的定义式E =F /q ,下列说法中正确的是( )A .电场强度E 与电场力F 成正比,与放入电场中的试探电荷的电量q 成反比B .电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在那一点所受的力C .在式E =F /q 中,电场强度E 是式中q 产生的电场D .电场强度的方向就是正电荷在电场中的受力方向 7.下列说法正确的是( )A .在一个以点电荷为中心,r 为半径的球面上,各处的电场强度都相同B .E =kQ /r 2仅适用于点电荷形成的电场C .电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向D .E =F /q 不能用来确定点电荷电场的场强大小.8.在电荷Q 的电场中的p 点,放一点电荷,其电量为+q .设p 点距Q 为r ,+q 受电场力为F ,则p 点的电场强度为( ) A .F /Q B .F /q C .kq /r 2 D .kQ /r 2 9.下列关于电场线的说法中,正确是( ) A .电场线是电场中实际存在的线 B .电场中任意两条电场线不会相交 C .顺电场线的方向,电场强度一定越来越大 D .顺电场线的方向,电场强度一定越来越小10.某电场区域的电场线如图11-12所示,a 、b 是其中一条电场线上的两点,则下列说法正确的是( )A .a 点的场强方向一定沿着过a 点的电场线向右B .a 点的场强一定大于b 点的场强C .正电荷在a 点所受到的电场力一定大于它在b 点受到的电场力D .负电荷在a 点所受电场力一定小于它在b 点所受的电场力a b图11-12选修1-1 磁场一、基本概念1.磁场中所涉及到的概念和现象有哪些?①磁场及磁现象的电本质:磁场和电场一样,也是一种物质;磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的;磁体周围存在磁场;奥斯特实验表明,通电导线周围和磁体周围一样存在着磁场.安培假说认为在原子、分子等物质微粒内部存在着分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体;安培假说能解释软铁棒被磁化,磁体受高温或敲击而失去磁性等现象;分子电流实际上是由原子内部的电子绕核运动形成的;磁铁棒的磁场和电流一样,都是由电荷的运动形成的.②磁感线是为了形象的描述磁场而由人们假想的;磁感线上各点的切线方向相同;磁感线的疏密大致能表示各处磁场的强弱;磁感线都是闭合曲线;在磁体外部,磁感线都是由N出发到达S极,在磁体内部,磁感线由S极到N极;电流(包括直线电流、环型电流、通电螺线管)周围的磁场方向与电流方向的关系,可由安培定则来确定.③穿过某一面积的磁感线条数叫穿过这个面积的磁通量.在物理学中规定:在垂直于磁感线方向的lm2面积上磁感线的条数跟那里的磁感强度(单位是T)的数值相同.在匀强磁场中磁通量的计算式为Ф=B·S·sinα.式中,α表示磁场与线圈平面的夹角.磁通量是标最,但有正负之分.计算通过某一平面上的磁通量时,如果将从平面某一侧穿入的磁通量规定为正,则从平面相反一侧穿入的磁通量就为负值.④磁场有强弱之分,是用磁感强度来描述的.磁感强度是根据电流在磁场中受磁场力的大小来确定的.具体研究时,总是把通电导线放在与该处磁场方向垂直的方向上.在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线,受到的磁场的作用力F跟电流I和导线长度l的乘积I·l的比值,叫通电直导线所在处的磁感强度.若用B表示磁感强度,则B=F/(I·l),式中的电流元IL与磁场方向垂直,B与IL的大小、有无均无关;磁感强度B是矢量,国际单位中,B的单位是T.磁感强度的定义与电场强度定义不同.电场强度E的大小与方向用正点电荷在电场中所受电场力的大小与方向来描述,而磁感强度B虽用垂直于磁场方向的电流元所受磁场力来描述,即B=F/(I·l),但单位与力的单位“N”无直接联系,方向也与力的方向无关,仍根据小磁针N极在磁场中静止时的指向来确定.其单位的物理意义应是穿过垂直于磁场方向单位面积的磁感线条数(特斯拉).[例]试比较电场强度的定义E=F/q和磁感应强度的定义B=F/IL有什么相似之处.[解析]电场强度和磁感应强度都是按照比值法来定义的,它们都体现了比值与试探电荷(或一小段通电直导线)无关的本质,比值的大小和方向完全有电场或磁场本身决定.2.磁场对电流的作用力的特点:①安培力大小的计算:通电导线垂直于磁场方向时,F=ILB ;通电导线与磁场方向平行时,F=0;上述计算安培力的公式一般仅适用于匀强磁场.②安培力方向的判断:通电导线所受的安培力F的方向、磁场B的方向及电流I的方向之间的关系可以用左手定则来判断;安培力F的方向既与磁场B的方向垂直,又与电流I的方向垂直,即F总是垂直于B和I所在平面;判断较长的通电导线在非匀强磁场中所受的安培力方向时,要注意导线各部分所处的磁场B的方向的变化情况.二、典型例题1、如图15-1所示的电路中,当开关S断开时,螺线管中的小磁针的N极指向如图所示,当开关S闭合后,试确定小磁针的N极指向.2、一根软铁棒被磁化是因为A.软铁棒中产生了分子电流B.软铁棒中分子电流取向杂乱无章C.软铁棒中分子电流消失了D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同3、关于磁通量,下列叙述正确的是A.穿过某一平面的磁通量可认为等于穿过该面积的磁感线条数B.穿过某一平面的磁通量可认为等于穿过该平面单位面积的磁感线条数C.磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量D.磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量4.根据磁感应强度的定义式B=ILF,下列说法中正确的是( )A.在磁场中某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积成反比B.一小段能通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该处的B一定为零C.磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同D.一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到磁场力F也一定为零5.下列关于地磁场的描述中正确的是( )A.指南针总是指向南北,是因为受到地磁场的作用B.观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合C.赤道上空的磁感线由北指南D.地球南、北极的磁感线和海平面平行6.磁感应强度B在国际单位制中的单位是特斯拉(符号T),关于1T下列单位中与磁感应强度单位一致的是( )A.mAN⋅B.sCN⋅C.mCN⋅D.2msV⋅7.关于磁现象的电本质,下列说法中错误的是( )A.磁体随温度升高磁性增强B.安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质C.所有磁现象的本质都可归结为电荷的运动D.一根软铁不显磁性,是因为分子电流取向杂乱无章图15-1选修1-1磁场对运动电荷的作用力 一、基本概念1.你对洛仑兹力是如何认识的?①电流是电荷定向运动的结果,这就决定了磁场对电流的作用其实质就是磁场对运动电荷作用的宏观表现. ②洛仑兹力大小的计算:当带电粒子的运动方向相互平行时,f = 0 ;当带电粒子沿垂直于磁场方向在磁场中运动时,f = qvB ,公式中的f 、q 、 v 、B 在国际单位中的单位分别为N 、C 、m/s 、T ;静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力为零.③洛仑兹力的方向:运动电荷在磁场中的受力方向可用左手定则来判断;洛仑兹力的方向既垂直于磁场B 的方向,即f 总是垂直于B 和v 所在的平面;使用左手定则判断洛仑兹力方向时,若粒子带正电时,四指方向与正电荷的运动方向相同.若粒子带负电时,四指方向与负电荷的运动方向相反.④带电粒子在匀强磁场中的运动:如果带电粒子的运动方向与磁场方向平行,则粒子不受磁场的作用力,仍作匀速直线运动;如果带电粒子的运动方向与磁场方向垂直,则粒子将作匀速圆周运动,其圆周半径R = mv/Bq ,其运动周期为T = 2πm/Bq (与速度大小无关);由于洛仑兹力始终和速度方向相互垂直,所以洛仑兹力对运动的带电粒子总不做功.2.电场力和洛仑兹力的区别?①在电场中的电荷,不管其运动与否,均始终受到电场力作用;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仑兹力的作用.②电场力的大小F = q E ,与电荷运动的速度无关;而洛仑兹力的大小f = q v B ,与运动电荷的速度有关. ③电场力的方向与电场的方向或相同或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场方向垂直又和速度方向垂直. ④电场力既可以改变运动电荷的速度方向,也可以改变电荷运动速度的大小;而洛仑兹力只能改变电荷运动速度的方向,不能改变其速度的大小.⑤电场力可以对电荷作功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷作功,不能改变电荷的动能.⑥在电场力作用下,运动电荷的电偏转的轨迹为抛物线,在洛仑兹力作用下,垂直于磁场方向的运动电荷的磁偏转的轨迹为圆弧,其圆半径r =qBm v. 3.带电粒子在复合场中运动的基本分析如何?①复合场是指电、磁场和重力场并存、或其中某两种场并存的场.带电微粒在这些复合场中运动时,必须同时考虑受电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用.②当带电微粒在复合场中所受的合外力为零时,微粒将静止或做匀速直线运动. ③当带电微粒所受的合力充当向心力时,微粒将做匀速圆周运动.④当带电微粒所受的合力的大小、方向均是不断变化的,则粒子将作非匀变速的曲线运动.⑤一般情况下,电子、质子、离子等微观粒子在复合场中受的重力远小于电场力、磁场力,因而重力可忽略不计,如果有具体数据,可通过比较确定是否考虑重力,有时还需要题设条件来确定是否计算重力.二、典型例题1.关于运动电荷和磁场的说法中,正确的是 ( )A .运动电荷在某点不受洛仑兹力作用,这点的磁感应强度必为零B .电荷的运动方向、磁感应强度方向和电荷所受洛仑兹力的方向一定互相垂直C .电子射线由于受到垂直于它的磁场作用而偏转,这是因为洛仑兹力对电子做功的结果D .电荷与磁场力没有相对运动,电荷就一定不受磁场的作用力2.关于带电粒子所受洛仑兹力f 、磁感应强度B 和粒子速度v 三者之间的关系,下列说法中正确的是( ) A .f 、B 、v 三者必定均相互垂直B .f 必定垂直于B 、v ,但B 不一定垂直vC .B 必定垂直于f ,但f 不一定垂直于vD .v 必定垂直于f ,但f 不一定垂直于B3.有关电荷受电场力和洛仑兹力的说法中,正确的是( ) A .电荷在磁场中一定受磁场力的作用 B .电荷在电场中一定受电场力的作用 C .电荷受电场力的方向与该处电场方向垂直D .电荷若受磁场力,则受力方向与该处磁场方向垂直4.如图16-13所示,一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v ,若加一个垂直纸面向外的匀强磁场,并保证滑块能滑至底端,则它滑至底端时的速率( ) A .变大 B .变小C .不变D .条件不足,无法判断选修1-1电磁感应 一、基本概念1.奥斯物实验说明电流周围存在磁场,即电能生磁,那么,怎样才能使磁生电呢?答: 不论用什么方法,只要穿过电路磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势,这样就能利用磁产生出电. 2.磁通量是怎样的一个物理量呢?答:设磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平面,面积为S ,B 与S 的乘积就叫做穿过这个面积的磁通量Φ,即Φ=BS .磁通量的物理意义是指穿过某一面积的磁感线的数目.做下面这个选择题,检验一下自己的认识.[例]关于磁通量的概念,下面的说法正确的是 ( )A .磁场中某处的磁感强度越大,面积越大,则穿线圈的磁通量强度一定越大;B .放在磁场中某处的一个平面,穿过它的磁通量为零,则该处的磁感强度一定为零;C .磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而产生的;D .磁场中某处的磁感强度不变,放在该处线圈的面积也不变,则磁通量一定不变。