精品专题8 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..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/qB．小球带正电荷;电场强度大小是 E=mgcosθ/qC．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..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倍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2mgD．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．B4．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。

压轴题08电磁场综合专题1．如图所示，真空区域中存在匀强电场与匀强磁场；每个磁场区域的宽度均为0.20m h =，边界水平，相邻两个区域的距离也为h ，磁感应强度大小 1.0T B =、方向水平且垂直竖直坐标系xoy 平面向里；电场在x 轴下方的整个空间区域中，电场强度的大小 2.5N/C E =、方向竖直向上。

质量41.010kg m -=⨯、电荷量44.010C q -=⨯的带正电小球，从y 轴上的P 点静止释放，P 点与x 轴的距离也为h ；重力加速度g 取10m/s 2，sin 370.6=，cos370.8=，不计小球运动时的电磁辐射。

求小球：(1)射出第1区域时的速度大小v(2)射出第2区域时的速度方向与竖直方向之间的夹角θ(3)从开始运动到最低点的时间t 。

2．如图甲所示，平行金属板M 、N 水平放置，板长L =5m 、板间距离d =0.20m 。

在竖直平面内建立xOy 直角坐标系，使x 轴与金属板M 、N 的中线OO ′重合，y 轴紧靠两金属板右端。

在y 轴右侧空间存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B =5.0×10－3T 的匀强磁场，M 、N 板间加随时间t 按正弦规律变化的电压u MN ，如图乙所示，图中T 0未知，两板间电场可看作匀强电场，板外电场可忽略。

比荷q m=1.0×107C/kg 、带正电的大量粒子以v 0=1.0×105m/s 的水平速度，从金属板左端沿中线OO ′连续射入电场，进入磁场的带电粒子从y 轴上的 P 、Q （图中未画岀，P 为最高点、Q 为最低点）间离开磁场。

在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定不变，忽略粒子重力，求：(1) 进入磁场的带电粒子在电场中运动的时间t 0及在磁场中做圆周运动的最小半径r 0；(2) P 、Q 两点的纵坐标y P 、y Q ；(3) 若粒子到达Q 点的同时有粒子到达P 点，满足此条件的电压变化周期T 0的最大值。

专题:电场与磁场在实际中的应用要点一 速度选择器即学即用1.如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这 些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁 场的离子,可得出结论（ ）A .它们的动能一定各不相同B .它们的电荷量一定各不相同C .它们的质量一定各不相同D .它们的电荷量与质量之比一定各不相同答案 D要点二 质谱仪即学即用2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,它的构造如图所示.设从离子 源S 产生出来的正离子初速度为零,经过加速电场加速后,进入一平行板电容器C 中,电 场强度为E 的电场和磁感应强度为B 1的磁场相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中所示的直线穿过两板间的空间而不发生偏转,再进入磁感应强度为B 2的匀强磁场,最后打在记录它的照相底片上的P 点.若测得P 点到入口处S 1的距离为s ,证明离子的质量为m =EsB qB 221. 答案 离子被加速后进入平行板电容器,受到的水平的电场力和洛伦兹力平衡才能够竖直向上进入上面的匀强磁场,由qvB 1=qE 得v =E/B 1,在匀强磁场中22qB m s v,将v 代入,可得m =E s B qB 221. 要点三 回旋加速器即学即用3.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D 形金属盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使 粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,离子源置于盒的圆心附近.若离子源射出的离子电荷量为q ,质量为m ,粒子最大回转半径R m ,其运动轨迹如图所示.求:（1）两个D 形盒内有无电场? （2）离子在D 形盒内做何种运动?（3）所加交流电频率是多大?（4）离子离开加速器的速度为多大?最大动能为多少? 答案 （1）无电场（2）做匀速圆周运动,每次加速之后半径变大 （3）m qB π2 （4）m qBR m mR B q 2m 222要点四 霍尔效应即学即用4.如图所示,厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中, 当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象 称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U 、电流I 和B 的关系为U =kdIB.式中的比例系数k 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I 是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v ,电荷量为e ,回答下列问题:（1）达到稳定状态时,导体板上侧面A 的电势 下侧面A ′的电势（填“高于”“低于”或“等于”）;（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 ;（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受静电力的大小为 ; （4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k =ne1,其中n 代表导体板单位体积中电子的个数. 答案 （1）低于 （2）evB（3）ehU （4）由F =F 电得evB =ehUU =hvB 导体中通过的电流I=nev ·d ·h 由U =k d IB 得hvB =k dIB=k d v dhB ne得k =ne1题型1 带电粒子在组合场中运动【例1】如图所示,在y >0的空间中存在匀强电场,场强沿y 轴负方向;在y <0的空间中,存在 匀强磁场,磁场方向垂直xy 平面（纸面）向外.一电荷量为q 、质量为m 的带正电的运动粒子,经过y 轴上y=h 处的点P 1时速率为v 0,方向沿x 轴正方向,经过x 轴上x =2h 处的P 2点 进入磁场,并经过y 轴上y =-2h 处的P 3点.不计重力.求: （1）电场强度的大小.（2）粒子到达P 2时速度的大小和方向. （3）磁感应强度的大小.答案 （1）qhm 220v（2）02v ,与x 轴成45°角 （3）qhm 0v 题型2 带电粒子在重叠场中运动【例2】如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B =1.57 T .小球1带正电,其电荷量与质量之比11m q =4 C/kg ,所受重力与电 场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上.小球1向右以v 0=23.59 m/s 的水平速度与小球2正碰,碰后经过0.75 s 再次相碰.设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内.（取g =10 m/s 2） （1）电场强度E 的大小是多少? （2）两小球的质量之比12m m 是多少? 答案 （1）2.5 N/C（2）11题型3 科技物理【例3】飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自a 板小孔进入a 、b 间的加速 电场,从b 板小孔射出,沿中线方向进入M 、N 板间的偏转控制区,到达探测器.已知元电荷电荷量为e ,a 、b 板间距为d ,极板M 、N 的长度和间距均为L .不计离子重力及进入a 板时的初速度.（1）当a 、b 间的电压为U 1时,在M 、N 间加上适当的电压U 2,使离子到达探测器.请导出离子的全部飞行时间与荷质比k （k =mne）的关系式. （2）去掉偏转电压U 2,在M 、N 间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B ,若进入a 、b 间的所有离子质量均为m ,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a 、b 间的加速电压U 1至少为多少？答案 （1）mB eL kU L d t 3225)2(22221+=1.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过 管内横截面的流体的体积）.为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,I 表示测得电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为（ ）A .)(acbR B I ρ+B .)(cb aR B I ρ+ C .)(bacR B I ρ+ D .)(acR B I ρ+ 答案 A2.目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能. 如图所示为它的发电原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电 的微粒,从整体上来说呈电中性）喷射入磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场中有两块面积为S ,相距为d 的平行金属板与外电阻R 相连构成一电路.设气流的速度为v ,气体的电导率（电阻率的倒数）为g ,则流过外电阻R 的电流强度I 及电流方向为（ ） A .I =RBd v,A →R →B B .I =gdSR SBd +v ,B →R →AC .I =RBd v,B →R →AD .I =dgSR SgBd +v ,A →R →B答案 D3.如图所示,回旋加速器D 形盒的半径为R ,用来加速质量为m 、电荷量为q 的质子,使质子由静止加速到能量为E 后,由A 孔射出,求:（1）加速器中匀强磁场B 的方向和大小.（2）设两D 形盒间距为d ,其间电压为U ,电场视为匀强电场,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数.（3）加速到上述能量所需时间. 答案 （1）qR mE2 方向垂直纸面向里 （2）qUmE R qUE 2π)3(24.（2009·平朔质检）如图所示是用来测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图,设法使某有机化合物的气态分子导入图示容器A 中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的离子.离子从狭缝S 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场中（初速度不计）,加速后再经过狭缝S 2、S 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ .最后,离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S 3的细线,若测得细线到狭缝S 3的距离为d .导出离子质量m 的表达式.答案 m =Ud qB 8221.在真空中,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里.三个油滴带有等量同种电荷,其中a 静止,b 向右匀速运动,c 向左匀速运动,则它们的重力G a 、G b 、G c 的关系为（ ） A .G a 最大B .G b 最大C .G c 最大D .不能确定 答案 C2.如图所示,真空中一光滑水平面上,有两个直径相同的金属小球A 、C ,质量m A =0.01 kg ,m C =0.005 kg .静止在磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场中的C 球带正电,电荷量q C =1.0×10-2C ,在磁场外的不带电的A 球以v 0=20 m/s 的速度进入磁场中与C 球发生正碰后,C 球对水平面的压力恰好为零,则碰后A 球的速度为（ ） A .20 m/sB .10 m/sC .5 m/sD .15 m/s答案 B3.（2009·涿州模拟）如图所示,一粒子先后通过竖直方向的匀强电场区和竖直方向的匀 强磁场区,最后粒子打在右侧屏上第二象限上的某点.则下列说法中正确的是 （ ） A .若粒子带正电,则E 向上,B 向上 B .若粒子带正电,则E 向上,B 向下 C .若粒子带负电,则E 向下,B 向下D .若粒子带负电,则E 向下,B 向上答案 AC4.如图所示,质量为m 、电荷量为q 的微粒,在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁 场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动,下列说法中正确的是 （ ）A .该微粒带负电,电荷量q =EmgB .若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子,分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直,它们均做匀速圆周运动C .如果分裂后,它们的荷质比相同,而速率不同,那么它们运动的轨道半径一定不同D .只要一分裂,不论它们的荷质比如何,它们都不可能再做匀速圆周运动 答案 ABC5.目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图表示了它的原理:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A 、B ,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果 射入的等离子体速度均为v ,两金属板的板长为L ,板间距离为d ,板平面的面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于速度方向,负载电阻为R ,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I .那么板间电离气体的电阻率为（ ） A .)(R I Bd d S -v B .)(R I BL d S -v C .)(R IBd L S -vD .)(R IBL L S -v 答案 A6.一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中,现给滑环一个水平向右的瞬时作用力,使其由静止开始运动,则滑环在杆上运动情况不可能．．．的是（）A.始终做匀速运动B.始终做减速运动,最后静止于杆上C.先做加速运动,最后做匀速运动D.先做减速运动,最后做匀速运动答案C7.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,下述说法中错误．．的是（）A.该离子必带正电荷B.A点和B点位于同一高度C.离子在C点时速度最大D.离子到达B点后,将沿原曲线返回A点答案D8.如图所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场的方向垂直纸面向里,一带电油滴P恰好处于静止状态,则下列说法正确的是（）A.若撤去电场,P可能做匀加速直线运动B.若撤去磁场,P可能做匀加速直线运动C.若给P一初速度,P可能做匀速直线运动D.若给P一初速度,P可能做顺时针方向的匀速圆周运动答案CD9.如图所示,水平放置的平行金属板a、b带有等量正负电荷,a板带正电,两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带正电的液滴在两板间做直线运动.关于液滴在两板间运动的情况,可能是（）A.沿竖直方向向下运动B.沿竖直方向向上运动C.沿水平方向向右运动D.沿水平方向向左运动答案C10.带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场,如图所示运动中经过b点,Oa=Ob,若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场,仍以v 0从a 点进入电场,粒子仍能通过b 点,那么电场强度E 与磁感应强度B 之比BE为（ ） A .v 0B .1v C .2v 0D .2v 答案 C11.一个质量m =0.001 kg 、电荷量q =1×10-3C 的带正电小球和一个质量也为m 不带电的小球相距L =0.2 m ,放在绝缘光滑水平面上.当加上如图所示的匀强电场和匀强磁场后,带电小球开始运动,与不带电小球相碰,并粘在一起,合为一体.已知E =1×103N/C ,B =0.5 T .问:（取g =10 m/s 2） （1）两球碰后速度多大?（2）两球碰后到两球离开水平面,还要前进多远? 答案 （1）10 m/s（2）1.5 m12.如图所示,两块平行金属板M 、N 竖直放置,两板间的电势差U =1.5×103V .竖直边界MP的左边存在着正交的匀强电场和匀强磁场,其中电场强度E =2 500 N/C ,方向竖直向上;磁感 应强度B =103T ,方向垂直纸面向外;A 点与M 板上端点C 在同一水平线上,现将一质量m =1×10-2kg 、电荷量q =+4×10-5C 的带电小球自A 点斜向上抛出,抛出的初速度v 0=4 m/s ,方向与水平方向成45°角,之后小球恰好从C 处进入两板间,且沿直线运动到N 板上的Q 点,不计空气阻力,g 取10 m/s 2.求:（1）A 点到C 点的距离s AC . （2）Q 点到N 板上端的距离L . （3）小球到达Q 点时的动能E k .答案 （1）2m （2）0.6 m （3）0.20 J13.如图所示的坐标系,x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向.在x 轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场,在第三象限,存在沿y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面（纸面）向里的匀强 磁场,在第四象限,存在沿y 轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m 、电荷量为q 的带电质点,从y 轴上y =h 处的P 1点以一定的水平初速度沿x 轴负方向进入第二象限.然后经过x 轴上x =-2h 处的P 2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动,之后经过y 轴上y =-2h 处的P 3点进入第四象限.已知重力加速度为g . 求:（1）粒子到达P 2点时速度的大小和方向.（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小.（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小与方向. 答案 （1）2gh 方向与x 轴负方向成45°角斜向下 （2）gh hg q m q mg 2)3(2 方向沿x 轴正方向。

5年高考1年模拟全国III卷物理试题分项解析专题11 磁场一、全国III卷：（2020年和2021年使用III卷的省份没有发生变化）2020届高考：云南、广西、贵州、四川、西藏2021届高考：云南、贵州、四川、广西、西藏二、2016-2020年全国III卷分布情况概况：考点年份题号题型分数磁场2020 18 选择题6分2019 18 选择题6分2018 24 计算题12分2017 18/24 选择题6分/12分2016 18 选择题6分三、2016-2020年全国III卷试题赏析：1、（2020·全国III卷·T18）真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。

一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。

已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。

为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）ŒA. 32mvaeB.mvaeC.34mvaeD.35mvae2、（2019·全国III 卷·T18）.如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为q （q >0）的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为A. 5π6m qBB. 7π6m qBC. 11π6m qBD.13π6mqB3、（2017·全国III 卷·T18）如图，在磁感应强度大小为B 0的匀强磁场中，两长直导线P 和Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l 。

在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I 时，纸面内与两导线距离均为l 的a 点处的磁感应强度为零。

如果让P 中的电流反向、其他条件不变，则a 点处磁感应强度的大小为A ．0B ．033B C ．0233B D ．2B 0 4、（2016·全国III 卷·T18）平面OM 和平面ON 之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。

电场与磁场的理解一、选择题1．某平面区域内一静电场的等势线分布如图中虚线所示，相邻的等势线电势差相等，一负电荷仅在静电力作用下由a 运动至b ，设粒子在a 、b 两点的加速度分别为a a 、b a ，电势分别为a ϕ、b ϕ，该电荷在a 、b 两点的速度分别为a v 、b v ，电势能分别为p a E 、p b E ，则（ ）A ．a b a a >B ．b a v v >C ．p p a b E E >D ．a b ϕϕ>2．某静电场方向平行于x 轴，x 轴上各点电场强度随位置的变化关系如图所示，规定x 轴正方向为电场强度正方向。

若取x 0处为电势零点，则x 轴上各点电势随位置的变化关系可能为（ ）A ．B ．C ．D ．3．一匀强电场的方向平行于xOy 平面，平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V 、17V 、26V 。

下列说法正确的是（ ） A ．电场强度的大小为2.5V/cmB ．坐标原点处的电势为2VC ．电子在a 点的电势能比在b 点的小7eVD ．电子从b 点运动到O 点，电场力做功为16eV4．如图，空间中存在着水平向右的匀强电场，现将一个质量为m ，带电量为q +的小球在A 点以一定的初动能k E 竖直向上抛出，小球运动到竖直方向最高点C 时的沿场强方向位移是0x ，动能变为原来的一半（重力加速度为g ），下列说法正确的是（ ）A ．场强大小为22mgqB ．A 、C 竖直方向的距离为0x 的2倍C ．小球从C 点再次落回到与A 点等高的B 点时，水平位移是02xD ．小球从C 点落回到与A 点等高的B 点时，电场力做功大小为2k E5．如图，圆心为O 的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab 和cd 为圆的两条直径，60aOc ∠=︒。

将一电荷量为q 的正点电荷从a 点移到b 点，电场力做功为W （0W >）；若将该电荷从d 点移到c 点，电场力做功也为W 。

电场的基本性质本专题主要讲解电场的基本性质，主要涉及静电力作用下的平衡问题、场强的叠加问题、电势的高低及电势能大小的判断、电容器充放电及动态分析问题、电场线、等势面及运动轨迹问题等考点，重点考查多个知识点的综合应用，综合性强，要求学生善于将复杂、抽象的电场问题转化成较熟悉的力学问题，再结合牛顿运动定律以及功与能思想解决。

对学生的模型建构、分析综合能力、抽象能力要求较高。

电场的力的性质（2021年湖南卷）如图，在(a，0)位置放置电荷量为q的正点电荷，在(0，a)位置放置电荷量为q的负点电荷，在距P(a，a)为2a的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零。

则Q的位置及电荷量分别为（）A．(0，2a)B．(0，2a)，C．(2a，0)D．(2a，0)，关键信息：点电荷→点电荷的场强2QE krP点的电场强度为零→场强叠加原理（平行四边形定则）在距P(a，a)的某点处放置正点电荷Q→点电荷Q位于以P(a，a)为半径的圆周上，确定了点电荷Q产生的场强的方向，即可确定点电荷Q具体位置解题思路：根据点电荷场强的决定式确定场强，利用平行四边形定则进行矢量叠加如图所示：在(a ，0)位置放置电荷量为q 的正点电荷，其在P (a ，a )处产生的电场的电场强度大小为：E ＋＝2qka，方向沿y 轴正方向，在(0，a )位置放置的电荷量为q 的负点电荷，其在P (a ，a )处产生的电场的电场强度大小为：E －＝2q k a ，方向沿x 轴负方向，则这两个电荷在P 点的合电场强度大小为：E 合2qa ，方向与y 轴正方向夹角为45°。

现在距离P (a ，a )的某点放置正点电荷Q ，使得P 点的电场强度为零，根据电场叠加原理：点电荷Q 在P 点产生的场强与E 合大小相等，方向相反，故有：2qa ，解得Q ＝，根据几何关系，Q 的位置坐标为(0，2a )，B 项正确。

故选B 。

（2022·山东模拟）真空空间中有四个点o 、a 、b 、c ，任意两点间距离均为L ，点d （未画出）到点o 、a 、b 、c 的距离均相等，如图所示。