高三物理专题(六)电场与磁场、复合场
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一、磁感应强度电流的磁效应和此现象的电本质,说明介绍。
和电场一样,磁场是一种以特殊形态——场的形态——存在着的物质;和电场不一样,电场是存在于电荷或带电体周围的物质,而磁场的场源则可以是如下三种特殊物体之一:① 磁体,②电流,③运动电荷磁场的方向:规定磁场中某点小磁针N 极的受力方向为磁场的方向,也就是小磁针静止时N 极的指向。
作为一种特殊形态的物质,磁场应具备各种特性,物理学最为关心的是所谓的力的特性,即:磁场能对处在磁场中的磁极、电流及运动电荷施加力的作用。
为了量化磁场的力特性,我们引入磁感强度的概念,其定义方式为:取检验电流,又叫电流元,长为l ,电流强度为I ,并将其垂直于磁场放置,若所受到的磁场力大小为F ,则电流所在处的磁感强度为B=F IL(前提:电流方向与磁场方向垂直) 规定:磁感应强度B 的方向就是磁场的方向,故,B 是一个矢量。
B 就是磁场的代名词。
而对B 的形象描绘是用磁感线:疏密反映B 的大小,切线方向描绘了B 的方向。
磁体和电流周围的磁场分部条形磁铁 直线电流(平面立体图) 直线电流(纸面上的磁场)环形电流立体图 环形电流在纸面内的磁场 通电螺线圈奥斯特发现电流磁效应,导线应怎样放置最好? 安培分子电流假说解释此现象的点本质。
例1.把电流强度均为I ,长度均为l 的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时,两小段通电直导线所受磁场力的大小分别为F 1和F 2,若已知1、2两点处磁感应强度的大小关系为B 1<B 2,则必有( )A .B 1=Il F 1 B .B 2=IlF 2 C .F 1<F 2 D .以上都不对 2.如图所示,两根长直通电导线互相平行,电流方向相同,它们的截面处于一个等边三角形abc 的顶点a 、b 处。
两通电导线在c 处的磁场的磁感应强度的值都是B ,则 c 处磁场的总磁感应强度是( )A 、2B B 、BC 、0 D3.三根平行的长直通电导线,分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直,如图所示.现在使每根通电导线在斜边中点O 处所产生的磁感应强度大小均为B ,则下列说法中正确的有( )A .O 点处实际磁感应强度的大小为BB .O 点处实际磁感应强度的大小为5BC .O 点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°D .O 点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角θ的正切值tan θ=24.用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流(如图—7所示),当棒静止时,弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向,当棒静止时,弹簧秤的示数为F2,且F2>F1,根据这两个数据,可以确定()A.磁场的方向B.磁感强度的大小C.安培力的大小D.铜棒的重力5.如图所示,三条长直导线都通以垂直于纸面向外的电流,且I1=I2=I3,则距三导线等距的A点的磁场方向为( )A.向上B.向右C.向左D.向下6.如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1 T.位于纸面内的细直导线,长L=1 m,通有I=1 A的恒定电流.当导线与B1成60°夹角时,发现其受到的安培力为零.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值( )7.如图所示,两根非常靠近且互相垂直的长直导线,当通以如图所示方向的电流时,电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的( )A.区域Ⅰ B.区域ⅡC.区域Ⅲ D.区域Ⅳ8.如图所示是云层之间闪电的模拟图,图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云,在放电的过程中在两云的尖端之间形成了一个放电通道,发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里,S极转向纸外,则关于A、B的带电情况说法中正确的是( )A.带同种电荷 B.带异种电荷C.B带正电 D.A带正电9.如图所示,一个用毛皮摩擦过的硬橡胶环,当环绕其轴OO′匀速转动时,放置在环的右侧轴线上的小磁针的最后指向是( )A.N极竖直向上 B.N极竖直向下C.N极水平向左 D.N极水平向右二、安培力:(1)磁场对电流的作用——安培力电流强度为I、长度为l的电流处在磁感强度为B的匀强磁场中时,所受到的作用称为安培力,其大小F B的取值范围为:0≤F B≤BILF=BIL只是一个特殊形式,仅适用于什么情况?当电流与磁场方向平行时,安培力取值最小,为零;当电流与磁场方向垂直时,安培力取值最大,为BIL。
一、复合场中的动力学问题1、常见的力与运动结合问题【例】.如图11-5-5所示,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向水平指向纸外,有一电荷(不计重力),恰能沿直线从左向右飞越此区域,则若电子以相同的速率从右向左水平飞入该区域,则电子将(C)A.沿直线飞越此区域B.电子将向上偏转C.电子将向下偏转D.电子将向纸外偏转【例】.如图11-5-6所示,一个带正电的摆球,在水平匀强磁场中振动,振动平面与磁场垂直,当摆球分别从左侧或右侧运动到最低位置时,具有相同的物理量是:( )A.球受到的磁场力B.悬线对球的拉力C.球的动量D.球的动能【例】.如图11-5-7所示,一质量为m、带电量为+q的带电圆环由静止开始,沿动摩擦系数为μ的杆下滑,则圆环的运动情况是先做加速度减小的加速运动,后做匀速直线运动.【模仿题】如图11-5-8所示的空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B.质量为m、带电量为+q的小球套在粗糙的并足够长的竖直绝缘杆上由静止开始下滑,则( )A.小球的加速度不断减小,直至为0B.小球的加速度先增大后减小,最终为0C.小球的速度先增大后减小,最终为0D.小球的动能不断增大,直到某一最大值2、带边界的问题【例1】如图11-5-9甲所示,在x轴上方有匀强电场,场强为E,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图,在x轴方向上有一点M离O点距离为L,现有一带电量为+q的粒子,从静止开始释放后能经过M点,求如果此粒子放在y轴上,其坐标应满足什么关系?(重力不计)3、叠加场:即在同一区域内同时有电场和磁场,此类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握,是不能一目了然的,这对于学生的空间想象和逻辑思维能力要求较高;【例2】如图11-5-10所示,在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场,方向如图,有一束正电荷沿中心线方向水平射入,却分成三束分别由a、b、c三点射出,问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同?(重力不计)【例3】如图11-5-11所示,质量为m、带电量为q的小球,在倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑,匀强磁场的感应强度为B,方向垂直纸面向外,若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为0,问:小球所带电荷的性质如何?此时小球的下滑速度和下滑位移各是多大?4、带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中做不完整圆周运动的解题思路:(1)用几何知识确定圆心并求半径.因为F方向指向圆心,根据F一定垂直v,画出粒子运动轨迹中任意两点(大多是射入点和出射点)的F或半径方向,其延长线的交点即为圆心,再用几何知识求其半径与弦长的关系.(2)确定轨迹所对的圆心角,求运动时间.先利用圆心角与弦切角的关系,或者是四边形内角和等于360°(或2π)计算出圆心角θ的大小,再由公式t=θT/3600(或θT/2 π)可求出运动时间.【例】两个粒子带电量相等,在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动,则( )A.若速率相等,则半径相等B.若速率相等,则周期相等C.若动量大小相等,则半径相等D.若动能相等,则周期相等【例】如图11-3-4(a)所示,在x轴上方有匀强磁场B,一个质量为m,带电量为-q的的粒子,以速度v从O点射入磁场,角已知,粒子重力不计,求(1)粒子在磁场中的运动时间.(2)粒子离开磁场的位置.全国高考真题训练【练习】、如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和 d,外筒的外半径为r0。
电场、磁场及复合场【典型例题】1.空间存在相互垂直的匀强电场E 和匀强磁场B ,其方向如图所示.一带电粒子+q 以初速度v 0垂直于电场和磁场射入,则粒子在场中的运动情况可能是 ( ) A .沿初速度方向做匀速运动B .在纸平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动C .在纸平面内做轨迹向下弯曲的匀变速曲线运动D .初始一段在纸平面内做轨迹向下(向上)弯曲的非匀变速曲线运动2.如图所示空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,一带电液滴从静止开始自A 沿曲线ACB 运动到B 点时,速度为零,C 是轨迹的最低点,以下说法中正确的是 ( ) A .液滴带负电 B .滴在C 点动能最大 C .若液滴所受空气阻力不计,则机械能守恒 D .液滴在C 点机械能最大 3.如图所示,一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上,整个装置处在与杆垂直的水平方向的匀强磁场中,现给滑环以水平向右的瞬时冲量,使滑环获得向右的初速,滑环在杆上的运动情况可能是 ( ) A .始终作匀速运动 B .先作加速运动,后作匀速运动 C .先作减速运动,后作匀速运动 D .先作减速运动,最后静止在杆上4.如图所示,质量为m 、带电量为+q 的带电粒子,以初速度v 0垂直进入相互正交的匀强电场E 和匀强磁场B 中,从P 点离开该区域,此时侧向位移为s (重力不计),则 ( ) A .粒子在P 点所受的磁场力可能比电场力大 B .粒子的加速度为(qE – q v 0B )/mC .粒子在P 点的速率为mqsE v 220D .粒子在P 点的动能为m v 02/2 – qsE5.如图所示,质量为m ,电量为q 的正电物体,在磁感强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动,物体运动初速度为v ,则 ( )A .物体的运动由v 减小到零所用的时间等于m v /μ(mg+qvB ) B .物体的运动由v 减小到零所用的时间小于m v /μ(mg+qvB )C .若另加一个电场强度为μ(mg+q v B )/q 、方向水平向左的匀强电场,物体做匀速运动D .若另加一个电场强度为(mg+q v B )/q 、方向竖直向上的匀强电场,物体做匀速运动 6.如图所示,磁感强度为B 的匀强磁场,在竖直平面内匀速平移时,质量为m ,带电– q 的小球,用线悬挂着,静止在悬线与竖直方向成30°角的位置,则磁场的最小移动速度为 .7.如图所示,质量为1g 的小环带4×10—4C 正电,套在长直的绝缘杆上,两者间的动摩擦因数μ = 0.2,将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,杆所在的竖直平面与磁场垂直,杆与电场夹角为37°,若E = 10N/C,B = 0。
复合场知识点总结在物理学中,复合场是一个重要且复杂的概念。
它涵盖了电场、磁场和重力场等多种场的综合作用。
理解复合场对于解决许多物理问题至关重要。
一、电场电场是由电荷产生的一种物质场。
电荷分为正电荷和负电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示。
其定义为单位正电荷在电场中所受的力。
电场强度的计算公式为 E = F / q ,其中 F 是电荷所受的电场力,q 是电荷的电量。
电场线是用来形象地描述电场的假想曲线。
电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示电场强度的方向。
常见的电场有:1、点电荷产生的电场:其电场强度的大小与距离电荷的距离 r 的平方成反比,即 E = kQ / r²,其中 k 是静电力常量,Q 是点电荷的电荷量。
2、匀强电场:电场强度的大小和方向处处相同。
二、磁场磁场是由磁体或电流产生的一种物质场。
磁场对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示。
其定义为垂直放入磁场中的一小段通电导线所受的磁场力 F 与电流 I 和导线长度 L 的乘积的比值,即 B = F /(IL) 。
磁感线是用来形象地描述磁场的假想曲线。
磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,磁感线的切线方向表示磁场的方向。
常见的磁场有:1、条形磁铁产生的磁场:两端磁性最强,中间磁性最弱。
2、通电直导线产生的磁场:其磁感应强度的大小与距离导线的距离 r 成反比,与电流大小 I 成正比。
3、通电螺线管产生的磁场:类似于条形磁铁的磁场。
三、重力场重力场是由地球对物体的引力产生的。
物体在重力场中会受到重力的作用,重力的大小 G = mg ,其中 m 是物体的质量,g 是重力加速度。
四、复合场的类型1、电场与磁场的复合:这种复合场中,带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力的作用。
当带电粒子的运动速度 v 与磁场方向平行时,洛伦兹力为零,粒子只受电场力作用,做匀变速直线运动。
教师: 夏修理高三学生: 上课时间 2014年 1 月 24 日阶段: 基础()提高(√)强化()课时计划共次课第次课教学课题: 带电粒子在复合场中的运动教学目标: 微粒在磁场、电场中的运动教学重难点:重点:组合场、复合场难点:运动轨迹的描绘教学过程考点导航智能结合巩固提高课后作业课后作业两道训练题教学反思家长建议家长签名:带电粒子在磁场、复合场中的运动【深化整合】一、两种模型1、组合场:即电场与磁场有明显的界线,带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动,即分段运动,该类问题运动过程较为复杂,但对于每一段运动又较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用.2、复合场:即在同一区域内同时有电场和磁场,些类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握。
二、三种场力比较电场磁场重力场力的大小① F=qE②与电荷的运动状态无关,在匀强电场中,电场力为恒力。
与电荷的运动状态有关,①电荷静止或v∥B时,不受f洛,② v⊥B时洛仑兹力最大f洛= q B v①G=mg②与电荷的运动状态无关力的方向正电荷受力方向与E方向相同,(负电荷受力方向与E相反)。
f洛方向⊥(B和v)所决定的平面,(可用左手定则判定)总是竖直向下力做功特点做功多少与路径无关,只取决于始末两点的电势差,W=q UAB=ΔEf洛对电荷永不做功,只改变电荷的速度方向,不改变速度的大小做功多少与路径无关,只取决于始末位置的高度差,W=mgh=ΔEp【深化整合】一、带电粒子在复合场中的运动的分类1、带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力.2、带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力,它们的合力也是恒力。
当带电微粒的速度平行于磁场时,不受洛伦兹力,因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动;当带电微粒的速度垂直于磁场时,一定做匀速运动。
3、较复杂的曲线运动当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理.4、分阶段运动带电粒子可能一次通过几个情况不同的复合区域,其运动情况随区域发生变化.该类问题运动过程较为复杂,但对于每一段运动又较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用.【巩固提高】1.在如图1所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B 的匀强磁场.一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动.据此可以判断出()A.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高B.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低C.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高D.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势降低【解析】选C.磁场沿着x轴负方向,质子受到的洛伦兹力沿着z轴正方向,所以质子所受的电场力必然与洛伦兹力等大反向,电场必然沿着z轴负方向,否则质子不可能做匀速直线运动.这样质子的运动过程受电场力为evB,电势能不变.因电场沿z轴负方向,故沿z轴正方向电势升高.综上所述C 正确.2.如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。
高考物理复合场知识点在高中物理学习中,复合场是一个非常关键的知识点,尤其在高考中更是占据重要地位。
复合场指的是由两种或多种物理场联合而成的结果。
学好复合场知识点,不仅能够深入理解物理学的基本原理,还能够为解决实际问题提供有力的分析工具。
本文将以磁场和电场的复合为例,探讨高考物理中的复合场知识点。
一、磁场与电场的复合磁场和电场是我们最为熟悉的两种物理场,它们在许多物理现象中起到重要作用。
当磁场与电场相互作用时,它们可以发生复合现象,形成新的物理规律。
1. 电荷在磁场中的运动当电荷在磁场中运动时,会受到磁力的作用,从而改变运动轨迹。
这是因为电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力的大小与电荷的速度、磁感应强度以及两者之间的夹角有关。
在高考中,经常会出现与电荷在磁场中的运动相关的题目,考查学生对复合场的理解和应用能力。
2. 电磁感应电磁感应是指导体中的电荷受到磁场变化时产生电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律,导体中的电动势与磁感应强度的变化率有关。
通过电磁感应可以实现能量转换和传输,这在电动机、变压器等电器设备中有着广泛的应用。
在高考中,电磁感应是一个重要的知识点,需要掌握其产生的原理和应用。
3. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场及其相互作用规律的基本方程。
它由麦克斯韦在19世纪提出,包括四个方程:高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和麦克斯韦方程。
这些方程描述了电荷产生电场、电流产生磁场以及电场和磁场相互作用的过程。
麦克斯韦方程组是理解电磁场复合的重要工具,也是电磁学的基石。
二、复合场的应用掌握复合场的知识,不仅能够理解物理学的基本原理,还能够应用于解决实际问题。
1. 电磁波的传播电磁波是由交变电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波在真空中的传播速度是光速,被广泛应用于通信、雷达和医学等领域。
理解电磁波的传播特性,可以在高考中解答有关光学和电磁波传播的问题。
2. 磁共振成像磁共振成像是一种以核磁共振原理为基础的医学成像技术。
专题六《电场、磁场和复合场》一、大纲解读电场和磁场共22个考点,其中,I级考点有15个,II级考点有7个。
对I级考点,要知道其内容及含义,并能在有关问题中识别和直接使用;对II级考点,要理解其确切含义及与其他知识的联系,能够进行叙述和解释,并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。
高考主要针对II级考点命题。
对库仑定律,要掌握其内容、适用条件、表达式及其应用,能用之处理平衡、非平衡等问题;对电场强度、点电荷的场强,要掌握定义、公式、适用条件,并用之处理叠加、对称、平衡、非平衡等问题;对电势差,要掌握定义式,能用之计算电势差及做功问题;对带电粒子在匀强电场中的运动,要能用牛顿定律、功能关系、运动合成与分解知识处理电荷平行进入或垂直进入电场的相关问题;对匀强磁场中的安培力、洛伦兹力,要能用左手定则判断方向,能在立体图转化成的平面图上正确标出方向,对电流与磁场垂直、带电粒子速度与磁场垂直情况定量计算,能用安培力做功、洛伦兹力不做功分析计算相关问题;对带电粒子在匀强磁场中的运动,不仅要会分析计算仅有磁场的圆周问题,对复合场问题也要能够处理,对磁场中的直线运动,平衡问题同样要求掌握。
二、高考预测电场和磁场是电学的基础知识,是历年考查的重点和热点。
对电场,高考命题主要集中在三个方面:其一是电场的描述,涉及电场强度、库仑力、带电粒子的平衡、点电荷周围的电场等(如08上海第14题、08山东理综第21题);其二是电场线、静电平衡、电势差、电势、等势面电场力、电场力做功、电势能的变化(08海南物理第4、5题、08海南物理第6题、08江苏理综第6题、08上海第2题、08广东卷第8题),其三是平行板电容器及平行板电容器所形成的匀强电场、还有带电粒子在电场中的加速和偏转(如08宁夏理综第21题、08重庆理综第21题、08全国理综Ⅱ第19题).对磁场,高考考查的知识点主要有磁场的叠加、安培定则和左手定则(如08宁夏理综第14题)、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动(如08广东卷第9题08重庆理综第25题)。
电场、磁场与力学联系较密,往往命制力电、力磁综合题,巧妙的把电场、磁场与运动学、牛顿定律、物体平衡、动能定理等力学知识有机结合起来,从求解过程考查学生对力学、电学、磁场有关知识的理解和熟练程度以及分析解决综合问题的能力(如08北京理综第19题、08全国理综Ⅰ第25题、08四川理综第24题、08天津理综第23题、08江苏理综第14题、08山东理综第25题、08宁夏理综第24题等).电场、磁场与生产技术、生活实际、科学研究等联系较多,成为近年高考试题中新情境综合问题的命题素材。
尖端放电和避雷针、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选、电磁炮、加速器、等离子发电机、质谱仪等为背景立意命题,都是较好的素材(如05全国Ⅰ第25题、08广东卷第4题)根据近年的高考经验,预计09年仍会把场强、电势、电势能、电场线、电场力做功、电容器和带电粒子的运动作为电场命题的重点和热点,把安培定则、左手定则、带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动作为磁场命题的重点和热点,并且单独考查某一知识点的可能性很小,仍会保持电场或磁场内多知识点综合考查的命题趋势,如果电场和磁场综合命题,则是以复合场以带电粒子的运动命题。
预计09年本专题可能结合嫦娥一号、神七等实际问题为背景立意命题。
三、重点剖析1.电场强度:定义式E =qF (适用于任何电场)、决定式E=2r Q K (仅适用于真空中点电荷的电场)和AB U E d=(d 是电势差为AB U 的两点A 、B 在电场线方向上的投影的长度,仅适用于匀强电场)。
电场强度是矢量,规定电场强度的方向与正电荷受力的方向相同,电场强度由电场本身决定,与检验电荷无关。
2.电场力:(1)矢量。
大小:F Eq =(普遍适用),221r Q Q k F =(适用于真空点电荷);对正电荷:F 与E 同向;对负电荷:F 与E 反向。
(2)电场力做功的特点:电场力做的功只与电荷的起始和终止位置有关,与电荷经过的路径无关。
其大小W qU =。
3.电势、电势差:电势、电势差都是描述电场能的性质的物理量,因为电势是个相对量,所以研究电势,首先要选取电势的零点。
电势差是个绝对量,它等于两点的电势之差(A B A B U ϕϕ=-);电势差的定义式是q W U AB AB =,在计算时,各量的正负号要一同代入计算。
电势、电势差均有正负,且都是标量。
在等量同号电荷连线中点场强为零,电势不为零;在中垂线上,中点和无远处场强都是零,中间有一最大值。
在等量异号电荷连线中点电势为零,场强不为零;中垂线是零等势线,场强与中垂线垂直,中点场强最大。
4.电场线、磁感线和等势面电场线与磁感线:(1)电场线和磁感线都是为了形象地描述场而引入的假想线.实际上并不存在.(2)电场线和磁感线都是用来描述场的强弱和方向的.电场线和磁感线的疏密程度分别表示了电场和磁场的强弱,电场线和磁感线切线方向分别表示了电场和磁场的方向.(3)电场线和磁感线都不可能相交和相切.因为如果相交。
在相交点处就会出现两个切线方向,与电场和磁场中某一确定点的场的方向是唯一的相矛盾.(4)电场线和磁感线的显著区别是:电场线起始于正电荷,终止于负电荷,是非闭合的曲线;而磁感线是闭合的曲线.电场线与等势面:沿电场线方向电势降低,电场线与等势面一定垂直,且从电势高的等势面指向电势低的等势面。
在同一等势面上移动电荷时电场力不做功;电场线越密的地方,等势面越密。
点电荷的电场线是辐射状,等势面是以点电荷为球心的一簇球面;匀强电场的电场线是分布均匀的平行直线,等势面是与电场线垂直的平行的平面。
电流的磁感线用安培定则判断。
安培定则有针对直线电流的、环形电流的和通电螺线管的。
安培定则反映的是电流和它产生的磁场之间的关系。
直线电流的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆,环形电流中心轴线上的磁场方向与环形电流平面垂直,通电螺线管内部的磁感线是与中心轴线平行的直线。
5.电容器的两个公式:Q c U =(定义式,普遍适用),4r s c kdεπ=(平行板电容器电容的决定式)。
对一个确定的电容器,电容c 是不变的,电量Q 与电势差U 成正比。
1212Q Q Q c U U U∆===∆。
静电计张角越大,说明电容器两极板间电势差越大。
6.磁感线强度与磁场力 磁感应强度定义式F B IL=(导线与磁场方向要垂直放置),小磁针静止时N 极所指的方向或磁针北极受力方向规定为该点的磁感应强度方向。
磁感应强度由磁场本身决定,与放不放电流元及电流元受力情况无关。
安培力sin F BIL θ=(θ是B 与I 之间的夹角)和洛伦兹力()F qvB v B =⊥的方向用左手定则判断.安培力垂至于磁感线和电流所决定的平面,洛伦兹力垂至于运动方向和磁感线所决定的平面。
安培力可以做功,洛伦兹力不做功。
7.带电粒子的运动(1)平衡(包含电场力、磁场力之内的所有力的合力为零);(2)加速(可利用动能定理);(3)偏转:电荷垂直于匀强电场进入时,做类平抛运动;带电粒子垂直进入匀强磁场中,洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力。
其规律有:222224(2)v qvB m mr mr mr f r T πωπ====;轨道半径mv r qB =;周期2m T qBπ=(T 与r 、v 无关)。
示波管是综合应用加速和和偏转的仪器。
质谱仪(测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具),速度选择器 (通过同一个速度选择器出来的粒子速度大小都相同,E v B =)、磁流体发电和回旋加速器 (获得高能粒子的工具)都是应用洛伦兹力的仪器。
磁电式电流表是应用安培力的仪器。
四、考点透视考点1:电场、磁场的基础知识例1 、关于磁感线,下列说法中正确的是( )A .磁感线是实际存在于磁场中的线B .磁感线上任意一点的切线方向,都跟该点的磁场方向一致C .磁感线是一条条不闭合的曲线D .磁感线有可能出现相交的情况解析 磁感线是为了形象、直观表示磁场的强弱和方向而引入的假设的曲线,是不存在,故A 项错;因磁感线上每点的切线方向就是磁感应强度的方向,故B 项对;磁感线是闭合的曲线,任意两条磁感线都能不相交,故C 、D 项均错.答案 B .点拨 涉及磁感线、电场线的命题较多,要牢记两种磁感线的特点,根据疏密定性判断大小,根据切线方向确定电场强度、磁感应强度方向,根据沿电场线方向判断电势高低。
例2 (08海南物理)质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的.两个强作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”);在距离较远时,它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”).作为一个简单的模型,设这样的两夸克之间的相互作用力F 与它们之间的距离r 的关系为:101220, 0, 0, r r F F r r r r r ⎧⎪=-⎨⎪⎩<<≤≤>式中F 0为大于零的常量,负号表示引力.用U 表示夸克间的势能,令U 0=F 0(r 2—r 1),取无穷远为势能零点.下列U -r 图示中正确的是【解析】:取无限远处为势能的零点,在两个夸克间的距离大于r 2时,两个夸克间的相互作用力为零,则电势能不变,即此时势能为零;当两个夸克间的距离小于r 2大于r 1时,两个夸克间的相互作用力为F 0为引力,当两个夸克间的距离减小时,引力做正功,则电势能减小,当距离为r 1时,电势能为-U 0,当两个夸克间的距离小于r 1时,两个夸克间的相互作用力为零,电场力不做功,则电势能不改变,即为-U 0。
可见能正确反应U-r 关系图像为B 。
---点评:本题先给出了一个新情景,要注意夸克发生相互作用的距离的范围,并由此产生对电势能的改变的影响;还要注意电场力做功与电势能变化之间的关系。
即:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加。
电场线、电势差、电势能是电场中出镜率较高的基本知识之一,很多时候会与电场力做功综合考查,复习时要注意掌握其综合应用。
考点2、电容器例题2、如图所示,由金属板组成的电容器,充电后与静电计相连。
要使静电计张角变大,下列措施中可行的是( )A .板A 向上移动B .板A 向左移动C .板之间充满介质D .使板放走部分电荷解析:要使静电计的张角变大,即使A 、B 两板间的电压变大。
由公式CQ U =知,要使U 变大,只要使电容器的电容变小即可。
如果让极板向上移动,则电容器的正对面积减小,电容器的电容变小,故答案A 可行;如果让极板向左移动,则两极板间的距离变大,电容器的电容变小,答案B 也可以;当让电容器充满电介质,电容器的电容变大,故答案C 不行。
如果移走部分电荷,在电容器的电容不变的情况下,由公式CQ U =知,电容器两极板间的电压变小,故答案D 不行。