江苏省南通市通州区金沙中学2016届高考物理一轮复习学案 电场能的性质(无答案)
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第九章第2讲磁场对运动电荷的作用1. 熟练掌握用左手定则判断磁场对运动电荷的作用力.2. 根据磁场对电流的作用推导洛伦兹力的公式f洛=qvB.3. 熟练应用公式f洛=qvB进行洛伦兹力大小的有关计算.4. 明确带电粒子做圆周运动的圆心和运动时间.5. 带电粒子在有界磁场中的多解问题和极值问题.对洛伦兹力的理解【典题演示1】(单选)下列关于洛伦兹力的说法中,正确的是( )A. 只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同B. 如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直D. 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变总结:随堂1. (单选)如图所示,阴极射线管接通电源后,电子束由阴极沿x轴正方向射出,在荧光板上会看到一条亮线. 要使荧光板上的亮线向z轴负方向偏转,可采用的方法是( )A. 加一沿y轴负方向的磁场B. 加一沿z轴正方向的磁场C. 加一沿y轴正方向的电场D. 加一沿z轴负方向的电场随堂4. (多选)(2014·盐城三模)在竖直平面内有两固定点a、b,匀强磁场垂直该平面向里.重力不计的带电小球在a点以不同速率向不同方向运动,运动过程中除磁场力外,还受到一个大小恒定、方向始终跟速度方向垂直的力作用.对过b点的带电小球( )A. 如果沿ab 直线运动,速率是唯一的B. 如果沿ab 直线运动,速率可取不同值C. 如果沿同一圆弧ab 运动,速率是唯一的D. 如果沿同一圆弧ab 运动,速率可取不同值【典题演示2】 (单选)图中a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是( )A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【典题演示3】 (多选)如图所示,两个初速度大小相同的同种粒子a 和b,从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P 上.不计重力.下列说法中正确的( )A. a 、b 均带正电B. a 在磁场中飞行的时间比b 的短C. a 在磁场中飞行的路程比b 的短D. a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近随堂2. (单选)如图所示为半径为R 的一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一电荷量为q(q>0)、质量为m 的粒子沿平行于直径ab 的方向射入磁场区域,射入点与ab 的距离为2R.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力) ( ) A. 2qBRm B. qBR m C. 32qBR m D. 2qBR m【典题演示4】(单选)(2014·淮阴中学)如图所示,在圆形区域内,存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径.带正电的粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成30°角时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计粒子所受的重力)( )A. 3tB. 32t C.12t D. 2t带电粒子在有界磁场中运动的极值问题【典题演示5】(2014·如东中学)如图所示,中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上、下两部分,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场,下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度皆为B.一质量为m、带电荷量为q的带正电的粒子从P点进入磁场,速度与边MC的夹角θ=30°.MC边长为a,MN边长为8a,不计粒子重力.则:(1) 若要该粒子不从MN边射出磁场,求其最大速度.(2) 若要该粒子恰从Q点射出磁场,求其在磁场中运行的最短时间.随堂3. (单选)(2014·高邮中学)如图所示,在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.许多相同的离子以相同的速率v由O点沿纸面向各个方向(y>0)射入磁场区域.不计离子所受重力,不计离子间的相互影响.图中曲线表示离子运动的区域边界,其中边界与y轴交点为M,与x轴交点为N,且OM=ON=L.由此可判断( )A. 这些离子是带负电的B. 这些离子运动的轨道半径为LC. 这些离子的比荷qm=vLBD. 当离子沿y轴正方向射入磁场时会经过N点带电粒子在磁场中运动的多解问题【典题演示6】(2014·南师附中改编)如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,金属板长为d,上极板带正电.金属板右端接一充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场的足够长的矩形区域abcd,且ad边长为L.现有一质量为m、带电荷量为q的正粒子,沿两板间中心轴线以初速度v0进入两板间,恰好从下极板右端射出,接着从ad边的中心O点垂直磁场方向射入磁场.不计粒子的重力.(1) 求两板间的电压U.(2) 试讨论粒子可以从矩形区域abcd的哪几条边界射出场区,从这几条边界射出时对应磁感应强度B的大小范围和粒子转过的圆心角θ的范围.随堂5. (多选)(2014·海安中学)如图所示,在y轴右侧存在与xOy平面垂直范围足够大的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量完全相同的带负电粒子,所有粒子的初速度大小均为v0,方向与x轴正方向的夹角分布在60°~-60°范围内,在x=l处垂直x轴放置一荧光屏S.已知沿x轴正方向发射的粒子经过了荧光屏S上y=-l的点,则( )A. 粒子的比荷为qm=vlBB. 粒子的运动半径一定等于2lC. 粒子在磁场中运动时间一定不超过0π lvD. 粒子打在荧光屏S 上亮线的长度大于2l随堂6. (2014·扬州中学)如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E 与匀强磁场B 1,E 的大小为1.5×103V/m,B 1的大小为0.5 T;第一象限的某个矩形区域内有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场的下边界与x 轴重合.一质量m=1×10-14 kg 、电荷量q=2×10-10 C 的带正电微粒以某一速度v 沿与y 轴正方向成60°角的M 点射入,沿直线运动,经P 点进入处于第一象限内的磁场B 2区域.一段时间后,微粒经过y 轴上的N 点并沿与y 轴正方向成60°角的方向飞出.M 点的坐标为(0,-10),N 点的坐标为(0,30),不计微粒重力,取g=10 m/s 2.求:(1) 微粒运动速度v 的大小.(2) 匀强磁场B 2的大小.(3) B 2磁场区域的最小面积.。
第十一章第2讲变压器远距离输电1. 了解变压器的构造和原理.2. 能熟练运用电压、电流与匝数的关系进行有关计算.3. 了解感抗和容抗的概念.4. 会分析计算远距离输电问题.理想变压器【典题演示2】(多选)(2014·镇江模拟)如图所示,电阻不计的矩形导线框abcd处于匀强磁场中.线框绕中心轴OO'匀速转动时,产生的电动势πt)V.线框的输出端与理想变压器原线圈相连,副线圈连接着一只“20V 8W”的灯泡,且灯泡能正常发光,熔断器与输电导线的电阻忽略不计.下列说法中正确的是( )A. t=0时刻线框中磁通量变化率为最大B. 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1C. 若副线圈两端并联多只“20V 8W”的灯泡,则最多不能超过10只D. 若线框转速减半,产生的电动势πt)V随堂2. (单选)(2014·常州一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶=11∶5,原线圈与正弦交流电源连接,输入电压πt)V,副线圈n2仅接入一个100Ω的电阻,则 ( )A. 流过原线圈的电流是2.2AB. 变压器输出电压是220VC. 变压器的输入功率是100WD. 电流表的示数为0.45A随堂5. (多选)(2014·宿迁、徐州三模)如图所示,理想变压器的原线圈输入电压πt) V 的交变电流,电路中电阻R=10Ω,M 是标有“10V 10W ”的电动机,其绕线电阻r=1Ω,电动机正常工作.下列说法中正确的是 ( ) A. 变压器原、副线圈的匝数比是22∶1B. 电流表示数是11AC. 电动机的输出功率为1WD. 变压器的输入功率为20W理想变压器原、副线圈的制约关系和动态问题分析【典题演示3】 (多选)(2014·广东)如图所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U 1不变,闭合开关S.下列说法中正确的是( ) A. P 向下滑动时,灯L 变亮B. P 向下滑动时,变压器的输出电压不变C. P 向上滑动时,变压器的输入电流变小D. P 向上滑动时,变压器的输出功率变大随堂4. (多选)(2014·无锡一模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b 是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交流电压,其瞬时值u 1πt)V,则下列说法中正确的是 ( )A. 当t=1600 s 时,c 、d 间的电压瞬时值为110VB. 当单刀双掷开关与a 连接时,电压表的示数为22VC. 当单刀双掷开关与a 连接时,滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小D. 当单刀双掷开关由a 扳向b 时,电压表和电流表的示数均变大【典题演示4】 (多选)(2014·新课标Ⅱ)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ,则( ) A. Uab ∶U cd =n 1∶n 2B. 增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C. 负载电阻的阻值越小,c 、d 间的电压U cd 越大D. 将二极管短路,电流表的读数加倍随堂3. (单选)(2014·海安、金陵、南外联考)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2=22∶1,副线圈连接一个理想二极管D 和阻值为10Ω的电阻R,二极管D 正向电阻为零,反向电阻无限大,图中两交流电表均是理想电表.当原线圈输入u 1πt)V 的交流电压时,交流电压表和电流表读数U 、I 为 ( )、1AB. 10 VC. 10 V 、 AD. 10V 、1A随堂1. (多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( ) A. 向下滑动PB. 增大交流电源的电压C. 增大交流电源的频率D. 减小电容器C 的电容远距离输电【典题演示5】 (多选)(2014·南京、盐城二模)图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100,降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为100Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示,输入功率为750kW.下列说法中正确的是()甲乙A. 用户端交变电流的频率为50HzB. 用户端电压为250VC. 输电线中的电流为30AD. 输电线路损耗的功率为180kW【典题演示6】 发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.(1) 求用户得到的电压和功率.(2) 若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.【典题演示1】 (单选)(2014·江苏)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )A. 12I I =12n nB. I 2=2U RC. I 1U 1=22I RD. I 1U 1=I 2U 2随堂6. 某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω.(1) 若采用380V的电压输电,求输电线路损耗的功率.(2) 若改用5000V的高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.。
EB 8.2电场的能的性质〖教学目标〗1.理解电势能的概念,掌握电场力做功与电势能变化的关系;2.理解电势能的相对性,能根据电场力做功确定电势能大小;3.理解电势、电势差的定义及物理意义,会判断电势的高低;4.知道等势面的概念,知道等势面的特点;5.掌握匀强电场的场强与电势差的关系,理解场强的另一种意义;6.知道静电平衡概念及特点。
〖教学过程〗活动一、请思考以下问题:1. 电荷在电场中一定受到电场力作用,电场力对运动电荷做功与路径有关吗?请以匀强电场为例予以说明;2. 静止电荷在电场力作用下加速运动,电场力做了正功,其动能增大了,这是什么能转化而来?该能量有何特点?请将电场和重力场类比,理解电势能的概念1.电势能的概念:2.电势能的变化与电场力做功的关系:3.电势能的相对性及参考位置的选取:4.电势能的定义: 例1如图,在场强为E 匀强电场中,取O 点为参考,电场中有A 、B 两点,它们与O 点的距离分别为L 、2L,把电荷量分别为q 、2q 、q 分别放在A 、B两点,它们的电势能分别为E PA1= ,E PA2= ,E PA3E PB1= ,E PB2= ,E PB3= ,电荷在A 势能与其电量的比值E PA /q= ,电荷在B 点的电势能与其电量的比值E PB /q= 。
这比值的物理意义是什么?活动二、请结合上面的例题,复习电势、电势差等概念1.电势的定义:2.电势的物理意义:3.判断电势高低的方法:沿着电场线,电势4.电势是标量,可以为正值,也可是负值,电势的正、负表示 。
5.电势的相对性:电场中各点电势的值是与参考面的选择有关6.电势差:(1)定义:(2)电势差的物理意义:(3)电场力做功与电势差:7.电势差与电场强度的关系(1)匀强电场中场强与电势差的关系:(2)场强的第二定义:8.等势面(1)定义:(2)特点:(3)常见电场的等势面形状:活动三、理解静电感应和静电平衡1.静电感应现象:2.静电平衡(1)定义:(2)处于静电平衡的导体特征:活动四、完成以下例题,复习巩固电势能、电势、电势差等内容例2关于电势、电势差和电势能这三个物理量,下面说法中正确的是()A.电荷在高电势处具有较大的电势能B.电场中确定的两点间的电势差与零电势位置的选取有关C.电势、电势差和电势能都是描述电场本身性质的物理量D.单位负电荷在A点的电势能为1J,在B点的电势能为2J,则A点电势比B点电势高1V 例3关于静电场,下列说法中正确的是()A.将负电荷由电势低的地方移到电势高的地方,电势能一定增加B.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,静电力做的正功越多,电荷在该点的电势能越大C.在同一个等势面上的各点,电场强度的大小必然是相等的D.电势降低的方向就是电场强度的方向例4空心球形导体壳内放置一正点电荷,球壳内、外电场线分布如图所示.a、d两点分别位于球壳内、外,b、c两点均位于球壳的内表面,则( )A. a点的场强等于d点的场强B. a点的电势等于d点的电势C. 电子在c点的电势能大于在d点的电势能D. 电子从a点分别运动到b点和c点,电场力做功相等例5(2022·江苏卷)如图所示,正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷,电荷量相等,O是正方形的中心,将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动,则( )A. 在移动过程中,O点电场强度变小B.在移动过程中,C点的电荷所受静电力变大C.在移动过程中,移动的电荷所受静电力做负功D.当其移动到无穷远处时,O点的电势高于A点例6如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由电极A1、A2形成,实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线,P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则( )A.Q点电势等于R点的电势B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C.电子在P点处电势能大于在Q点处电势能D.电子从P 至R 的运动过程中,动能先减少,后增加例7静电透镜是电子透镜的一种,它被广泛应用于电子器件(如阴极射线示波管)中.如图所示,虚线是某电子透镜中电场的等差等势线,一电子在该电场中的运动轨迹如图中实线所示,A 、B 、C 分别是轨迹与等势线的交点.已知A 点的电势为零,电子在A 点的动能为32 eV ,在B点的电势能为-15 eV ,不计电子重力.下列说法中正确的是( )A.电子一定是从A 点运动到C 点B.电子在经过等势线c 时的动能为32 eVC.B 点的电场强度大于A 点的电场强度D.电子在关于等势线d 对称的两点所受电场力相同 例8有一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 、d四点的位置如图所示,cd 、cb 分别垂直于x 轴、y 轴,其中a 、b 、c 三点电势分别为4 V 、8 V 、10 V ,使一电荷量为q =-2×10-5 C 的负点电荷由a 点开始沿abcd 路线运动,则下列说法中正确的是( )A. 坐标原点O 的电势为2 VB.该点电荷从a 点移到d 点过程中,电场力做功为 8×10-5 JC. 该点电荷在c 点的电势能为2×10-5 JD.电场强度的大小为 2 V/m〖课堂检测〗1.如图所示,实线为某电场的电场线,虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A 、B 、C 为轨迹上的三点,且AB 和BC 关于B 点所在的电场线对称,不计重力.则下列关于粒子的说法中正确的是( )A.在B 点的速度大于在A 点的速度B.在B 点的加速度大于在A 点的加速度C.在B 点的电势能大于在A 点的电势能D.沿轨迹AB 和沿轨迹BC 电场力做的功相同2.如图所示,一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q 产生的电场中,沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a 、b 两点.其中a点的电场强度大小为E a ,方向与ab 连线成30°角,b 点的电场强度大小为E b ,方向与ab 连线成60°角.粒子只受静电力的作用,下列说法中正确的是( )A.点电荷Q 带正电B.a 点的电势高于b 点电势C.从a 到b ,系统的电势能增加D.粒子在a 点的加速度大于在b 点的加速度3.如图所示,a 、b 、c 、d 、e 、f 是以O 为球心的球面上的点,平面aecf与平面bedf 垂直,分别在b 、d 两点处放有等量同种点电荷+Q ,取无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )A .a 、e 、c 、f 四点电场强度相同B .a 、e 、c 、f 四点电势不同C .电子沿球面曲线a →e →c 运动过程中,静电力先做正功后做负功D .电子沿直线由a →O →c 运动过程中,电势能先减少后增加4.如图所示,A 、B 是半径为r 的圆上两点,空间存在平行于圆面的匀强电场,将质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从圆心处以大小均为v 0的初速度向各个方向射出,结果粒子到达A 、B 两点时动能均减少了2014mv ,已知∠AOB =120°,不计粒子的重力,则匀强电场的电场强度大小为( )A .202mv qrB .2032mv qrC .203mv qrD .2033mv qr5.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,∠aOc =60°.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(W>0);若将该电荷从d 点移到c 点,电场力做功也为W.下列说法中正确的是( )A. a 、c 两点的电势相等B. 电场强度方向由a 指向dC. a 、O 两点间的电势差大于 W 2qD. 将该电荷从d 点移到圆周上不同点,电场力做功最大值为 32W 6 .如图所示,在等边三角形三个顶点A 、B 、C 处,分别固定三个点电荷,电荷量分别为+q 、+q 、-q.过点C 作AB 边的垂线,垂足为O ,过点A作BC 边的垂线,垂足为P ,两垂线交于M 点.取无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是( )A.将一个正电荷从O 点移到M 点电势能变大B. O 点电势低于P 点电势C. M 点电势低于P 点电势D. P 点场强大小大于O 点场强大小 7.如图所示,两个大平行金属板M 、N 间距离 1.2cm d =,两板接在电压(电势差)240V U =的电源上,M 板接地,板间A 点距M 板0.2cm ,B 点距N 板0.2cm 。
第二讲电场能的性质一、静电力做功的特点在电场中将电荷夕从A点移动到3点,静电力做功与路径无关,只与A、8两点的位置有关.说明:〔1〕静电力做功的特点不仅适用于匀强电场,而且适用于任何电场;〔2〕只要初、末位置确定了,移动电荷q做的功就是叱3就是确定值.二、电势能1、定义:电荷在电场中具有的势能叫电势能.类似于物体在重力场中具有重力势能.用Ep表示©2、静电力做功与电势能变化的关系1匕8 = -AE p = E pA- EpB3、电势能与重力势能的类比重力势能电势能〔1〕重力做功与路径无关,只与始末位置有关, 引出了重力势能〔1〕电场力做功与路径无关,只与始末位置有关,引出了电势能〔2〕重力做功是重力势能转化为其他形式的能的量度〔2〕电场力做功是电势能转化为其他形式的能的量度〔3〕= ->Ep = mgh A -mgh B⑶=-△/=E P A -E P B〔4〕重力势能的数值具有相对性,可以是正值, 也可以是负值.〔4〕电势能的数值具有相对性,可以是正值, 也可以是负值1、定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用伊表示.电势是表征电场中某点能的性质的物理量,仅与电场中某点性质有关,与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关.E2、定义式:夕=一匕q3、单位:电势的单位是伏特〔V〕, 1V=1J/C4、电势上下与电场线的关系:沿电场线方向,电势降低,四、等势面1、定义:电场中电势相同的各点构成的面,叫做等势而.2、等势而的特点:〔1〕在同一等势而上各点电势相等,所以在同一等势而上移动电荷,电场力不做功;〔2〕电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势而指向电势低的等势而: 〔3〕等势面越密,电场强度越大:〔4〕等势而不相交,不相切.3、几种电场的电场线及等势面 〔1〕孤立正点电荷〔3〕等量同种电荷匀强电场 的等势而注意:①等量同种电荷连线和中线上 连线上:中点电势最小②等量异种电荷连线上和中线上连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小, 中线上:各点电势相等且都等于零. 五、电势差1、定义:电荷夕在电场中A 、8两点间移动时,电场力所做的功也is 跟它的电荷量夕 的比值,叫做A 、8间的电势差,也叫电压.3、单位:伏(V)4、电势差与电势的关系:U AB =(p A - (p,,电势差是标量,可以是正值,也可以是负 值. 六、电场强度的另一种表述中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小, 无穷远电势为零.〔2〕等量异种电荷〔4〕匀强电场:电场线、等学面1、表述:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与两点间沿电场强度方向距离的比值.2、公式:石=巴也d3、数值:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势.4、单位:伏特每米(V/m),且lV/m=lN/C.注恚:(1)电场强度的方向就是电势降低最快的方向,但是,电势降落的方向不一定是电场强度的方向.(2)电场线与等势而处处垂直,并且电场线由高等势面指向低等势面.(3)在同一幅图中,等差等势而越密(即相邻等势而间距越小)的地方,场强越大.(4)电场强度与电势无直接关系.、物理量内容电场强度E电势. 电势差U区别定义放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值在电场中两点间移动电荷时,电场力所做的功跟电荷量的比值定义式E=r q9上 q W U= —q 方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向标量,无方向标量,无方向大小数值上等于单位电荷受到的力数值上等于单位正电荷具有的电势能数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时,电场力所做的功物理意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场的能的性质联系①场强的方向是电势降落最快的方向,但电势降落的方向不一定是场强的方向②电势与场强大小之间不存在任何关系,电势为零的点,场强不一定为零;电势高的地方,场强不一定大:场强为零的地方,电势不一定为零:场强大的地方,电势不一定高③场强的大小等于沿场强方向每单位长度上的电势降落,即石=2或U=E4(匀强电场) d④电势差等于电场中两点电势间的差,即%-6【例1】如下图,在.点处放置一个正电荷.在过.点的竖直平面内的A 点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为〃人电荷量为小小球落下的轨迹如图中虚线所示,它 与以.为圆心、H 为半径的圆〔图中实线表示〕相交于8、.两点,.、.在同一水平线上, N8OC=30° , A 距离0c 的竖直高度为人假设小球通过8点的速度为%那么以下说法中正确 的是〔〕A.小球通过.点的速度大小是历B.小球通过.点的速度大小是"GC.小球由A 到C 电场力做功是2D.小球由A 到C 机械能的损失是机 22解析:B 、C 两点电势相等,5-C 电场力不做功. 由动能定理,B —C, 1/2 WP C 2-1/2 ,nv 2 =mgRsin 300小球由A 到C 机械能的损失即克服电场力做功是」E=mgh-l/2 m*「=〃gS-R/2〕 - 1/2 〃八「 答案:BD 【练习1]如下图,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上 而放一质量为,〃的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力厂将小球向下压至某位置静 止.现撤去R 小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分 别为明和1%,小球离开弹簧时速度为打不计空气阻力,那么上述过程中〔〕A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒 /B.小球的重力势能增加一叱 1 1 Q Ec.小球的机械能增加W/+L 〞/叁2 D.小球的电势能减少W,■解析:此题考查势能大小和机械能守恒.由于电场力做正功,故小球与弹簧组成的系统 机械能增加,机械能不守恒,故A 选项错误;重力做功是重力势能变化的量度,由题意知 重力做负功,重力势能增加,故B 选项正确;小球增加的机械能在数值上等于除重力和弹 力外,外力所做的功即卬2.故C 选项错误;根据电场力做功是电势能变化的量度,电场力做 正功电势能减少,电场力做负功电势能增加,故D 选项正确.答案:BD【方法总结】电场中的功能关系: 1 .功能关系〔1〕假设只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变;(2)假设只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变; (3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化;vj =i 广+&R(4)所有力对物体所做的功,等于物体动能的变化.2 .带电粒子在电场中做曲线运动时正负功的判断(1)粒子速度方向一定沿轨迹的切线方向,粒子受力方向一定沿电场线指向轨迹凹侧;⑵电场力与速度方向间夹角小于90.,电场力做正功;夹角大于90.,电场力做负功.3 .电场力做功的计算方法(1)由公式计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为(2)由W=*U来计算,此公式适用于任何形式的静电场⑶由动能定理来计算:叱也场力+卬其他力⑷由电势能的变化计算:W t^=E pl-E p2【例2】如下图,在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心在.点,半径为八内壁光滑,A、8两点分别是圆弧的最低点和最高点.该区间存在方向水平向右的匀强电场,一质量为〃人带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动(电荷量不变),经.点时速度最大, 0、C连线与竖直方向的夹角8=60.,重力加速度为g. --------- -ff --------- -(1)求小球所受到的电场力大小:(.,女一(2)小球在A点速度小多大时,小球经B点时对轨道的压力最小?年号沙匚^解析:(1)对小球受力分析如下图,小球在C点速度最大,那么"在该点电场力与重力的合力沿半径方向,所以小球受到的电场力大小F=/nj?tan 8=小〃发_______ 口(2)小球要到达8点,必须到达.点时速度最小;在.点速度一D 最小时,小球经8点时对轨道的压力也最小.设在.点轨道 .童/ ), 对小球的压力恰为零,那么有--- 3^ ------------ *施=心得丫=痂由轨道上A点运动到.点的过程,由动能定理得〃?g・r(l+cos 6)+F・rsin 0=^nv(r—^mv2解得:%=2也获答案:(2)2•7茄【练习2】如下图,在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为,〃电荷量为g的带负电小球,另一端固定在.点,把小球拉到使细线水平的位置A,然后将小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成分60.的位置8时速度为零.以下说法正确的选项是〔〕A.小球重力与电场力的关系是=J5功力一^77B.小球重力与电场力的关系是“=C.球在8点时,细线拉力为7 =D.球在8点时,细线拉力为7=2%解析:从 A 到8 由动能定理得/^/sin60o^E/〔l-cos600〕=0 /. Eq =旧mg由圆周运动规律得T - mg sin 60s - qEcos6O0 = 0 ,7 =答案:BC【例3】某静电场中的电场线如下图,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的选项是〔〕A.粒子必定带正电荷/ / /B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度/C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度/D.粒子在时点的动能小于它在N点的动能解析:根据电荷运动轨迹弯曲的情况,可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向, 故此点电荷带正电,A选项正确.由于电场线越密,场强越大,点电荷受电场力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此点电荷在N点加速度大,C选项正确.粒子从M 点到N点,电场力做正功,根据动能定理得此点电荷在N点动能大,故D选项正确.答案:ACD【练习3】如下图,xQv平面内有一匀强电场,场强为E,方向未知,电场线跟x轴的负方向夹角为仇电子在坐标平面xOy内,从原点.以大小为vo方向沿x正方向的初速度射入电场,最后打在y轴上的M 点.电子的质量为加,电荷量为e,重力不计.那么〔〕A..点电势高于M点电势B.运动过程中电子在M点电势能最大C.运动过程中,电子的电势能先减少后增加D.电场对电子先做负功,后做正功\\\\\解析:由电子的运动轨迹知,电子受到的电场力方向斜向上,故电场方向斜向下,M点电势高于O点,A 错误,电子在M点电势能最小,B错误,运动过程中,电子先克服电场力做功,后电场力对电子做正功,故C 错误,D正确.答案:D【方法总结】4 .比拟电势上下的方法(1)沿电场线方向,电势越来越低.(2)判断出U AB的正负,再由U48=(P.— %,比拟%、%的大小,假设U ,、8>0 ,那么%假设U A8<°,那么% V%.5 .电势能大小的比拟方法(1)做功判断法电场力做正功时电势能减小;电场力做负功时电势能增大.(对正、负电荷都适用).(2)依据电势上下判断正电荷在电势高处具有的电势能大,负电荷在电势低处具有的电势能大.【例4】图示的实线为某电场中的电场线,虚线是一个负的检验电荷在这个电场中运动的轨迹,假设电荷是从a处运动到〃处,不计重力作用°以下判断正确的选项是()A.电荷从〃到〃加速度减小B.电荷在〃处的电势能比〃处小C.,,处电势比“处高D.电荷在〃处速度比a处小解析:此题考察的是电场线的相关知识答案:D【练习4】如下图,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出“、〃两个带电粒子,运动轨迹如图中虚线所示.那么A. “、〃的电性一定相反B. “的速度将减小,〃的速度将增加C. “的加速度将减小,8的加速度将增加D.两个粒子的电势能一个增加一个减小答案:AC【例5】如下图,虚线,八乐c代表电场中的三个等势面,相邻等势而之间的电势差相等,即“月⑨篦,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、 . .是这条轨迹上的两点.据此可知()A.三个等势而中,.的电势最高B.带电质点通过P点时的电势能较.点大C.带电质点通过尸点时的动能较.点大D.带电质点通过尸点时的加速度较.点大解析:等差等势面密集的地方场强大,稀疏的地方场强小,由图知尸点的场强大,那么质点通过尸点时的加速度大,应选项D对.根据电场线与等势面垂直,定性画出过P、.两点的电场线,假设质点从.向尸运动,根据初速度的方向和轨迹偏转方向可判定质点在Q 点所受电场力F的方向如下图,可以得出等势面.的电势最高,选项A正确.由.向尸运动过程中,电场力做负功,动能减少,电势能增加,应选项B对C错.假设质点从尸向. 运动,也可得出选项B正确.答案:ABD【练习5】某同学研究电子在匀强电场中的运动时,得到了电子由〃点运动到b点的轨迹(虚线所示),图中一组平行实线可能是电场线,也可能是等势而,那么以下说法正确的选项是 ()A.不管图中实线是电场线还是等势面,“点的电势都比〃点的电势低B.不管图中实线是电场线还是等势而,〞点的场强都比〃点的场强小C.如果图中实线是电场线,电子在〃点动能较大D.如果图中实线是等势面,电子在点动能较小解析:如果实线是电场线,由运动轨迹判断,电子受水平向右的电场力,场强方向水平向左,“点的电势低于〃点的电势,电子在“点动能较小;如果实线是等势面,由运动轨迹判断,电子受竖直向下的电场力,场强方向竖直向上,〃点的电势高于〃点的电势,电子在〃点动能较小.故D项正确,其他三项都不正确.答案:D【例6】如图甲所示,ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点,己知A、B、C三点的电势分别是%=15V,%=3V,外.=-3V,由此可以推断D点电势..是多少伏?4 ------------------- 线 ---------------- 不DI I 、// «! :!y J;! M \।! I s'!: :、工可•:;:“/、;I __________ 上二 ........ .....B C B C甲乙解析:解法一:由于等势面跟电场线垂直,匀强电场的等势面和电场线都是等间距的平行的直线,所以可以先选取一条直线,在直线上找出与A、B、C、D四点对应电势相等的点,由此确定与D点等势的点,从而确定D点的电势.根据A、B、C三点电势的特点,连接AC并在AC连线上取三分点M、N两点,使AM = MN=NC,如图乙所示,尽管AC不一定是场强方向,但可以肯定AM、MN、NC在场强方向上的投影长度相等.由U"一一〕V = 6V .= Ed 可知, U AM = U MN =U NC =%=由此可知,9N=3V,9“ =9V, B、N两点在同一等势线上,根据几何知识不难证实MD平行于BN,即MD也为等势线,所以〔P D=〔P M=9V.解法二:在匀强电场中,任何一条直线上两点间〔等势面除外〕的电势差一定与这两点间的距离成正比.如图丙所示,连接AC、BD交于O点那么有U M =Uoc , U BO = U O]〕,…=y = fv = 9V, (p o =(p s -9V = 15V -9V = 6V .9B一 % = %所以°.=2夕.一%=2乂6丫-3丫 = 9丫 .解法三:由匀强电场的特点知,在匀强电场中,相互平行的相等的线段的两端点电势差 相等.故有U"=U QC =9八一% =..一%,所以8〃=9V.答案:9V【练习6]如下图匀强电场中只有“、b 、c 三点.在以它们为顶点的三角形中,N 〞 = 30.,Zc=90° .电场方向与三角形所在平面平行.〃、b 和c 点的电势分别为 〔2-JJ 〕V 、〔2 + JJ 〕V 和2V.该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为〔〕解析:在匀强电场中,沿某一方向电势是均匀变化的.由以=〔2 —J2〕V, %=〔2 + J5〕V 知,在匀强电场中连线ab 的中点O 处电势%="善 = 2V,又 Q =2V,所以连线Oc 是一条等势线,过O 点作Oc 的垂线即是一条电场线,如下图.由题知电场线E 与圆的交点d 处电势最低,且有电二线■,二 8厂? 解得外=ov,同R R ・ cos30理知点e 处电势最高,0=4V.答案:B【例7】如下图,一电场的电场线分布关于〕,轴〔沿竖直方向〕对称,0、M 、N 是〕,轴上的三个点,且0M=MN° P 点在〕,轴右侧,MP_LON .贝女 〕一 A. M 点的电势比P 点的电势高//B.将负电荷由.点移动到尸点,电场力做正功C. M 、N 两点间的电势差大于O 、M 两点间的电势差 '修 ,D.在.点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y 轴做直线运动।解析:此题考查由电场线的分布确定电场的任意位置场强大小、电势上下及带电粒子在 电场中力与运动的关系,意在考查考生对电场线、场强、电势、电势差等根本概念的理解能A. (2-我V 、(2 + x/3)VB. 0V 、 4VD. 0V 、2/V力.在静电场中,沿着电场线方向,电势降低,A 项正确;负电荷在电场中受力方向与电场 线的切线方向相反,故由O 向尸运动时,电场力做负功,B 项错;由电场线的疏密程度可 知,OM 段的任意点场强均大于MN 段任意点场强,故移动同一正电荷在OM 段和MN 段间 运动,电场力在OM 段做功较多,故.W 两点间电势差大于MN 两点间电势差,C 项错;根 据电场线关于y 轴对称,故〕,轴上场强方向处处沿〕,轴正方向,故带正电粒子受力始终沿y 轴正方向,故粒子做直线运动,D 项正确.答案:AD【练习7】如图是匀强电场遇到空腔导体后的局部电场线分布图,电场方向如图中箭头 所示,m 、N 、.是以直电场线上一点O 为圆心的同一圆周上的三点,OQ 连线垂直于MN.以 下说法正确的选项是〔 〕E । A. O 点电势与.点电势相等\ / B.将一负电荷由M 点移到.点,电荷的电势能增加\ :\°\—pyc..、M 间的电势差小于N 、.间的电势差D.在.点释放一个正电荷,正电荷所受电场力将沿与0.垂直的方向竖直向上 答案:B 课后作业1.空间有一匀强电场,在电场中建立如下图的直角坐标系O —xyz, M 、N 、P 为电场 中的三个点,M 点的坐标为〔0, ", 0〕, N 点的坐标为Q, 0, 0〕, P 点的坐标为〔",米;〕. 电场方向平行于直线MM M 点电势为0, N 点电势为IV,那么尸点的电势为〔〕解析:MN 间的距离为血尸点在MN 连线上的投影点离M 点的距离为坐,所以P4 3点的电势为:-^j=^-xl=^V, D 正确.答案:D2 . 一个正电荷从无穷远处〔电势为0〕移入电场中的M 点,电场力做功8.0x10-9焦耳, 假设将另一个等量的负电荷从无穷远处移入同一电场中的N 点,必须克服电场力做功9.0x10-9 焦耳,那么M 、N 两点的电势大小的关系是〔 〕范2 出2 14Vh A.B.CD.A. 9N<〔pM<0B. 0<〔p,Kf<q〕NC. 0MV0N<OD. 0<g〕N<〔PM答案:A3 .如下图,光滑绝缘细杆AB,水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方,小球的电荷量为.,可视为点电荷.〃、b是水平细杆上的两点,且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上.一个质量为,〃、电荷量为g的带正电的小圆环〔可视为质点〕套在细杆上,由〃点静止释放,在小圆环由“点运动到〃点的过程中,以下说法中正确的选项是〔〕A.小圆环所受库仑力的大小先增大后减小.a,/、b 〃B.小圆环的加速度先增大后减小 --- <一B;.㊀;C.小圆环的动能先增加后减少、、、D.小圆环与负电荷组成的系统电势能先增加后减少解析:库仑力的大小先增大后减小;加速度先减小后增大;由动能定理,电场力先做正功后做负功,因而动能先增加后减少,电势能先减少后增加.答案:AC4 .如图,A、8两点各放一电荷量均为.的等量异种电荷,有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上,“、b、c是杆上的三点,且心=bc=h b、.关于两电荷连线对称.质量为小、带正电荷g的小环套在细杆上,自“点由静止释放,贝水〕A.小环通过b点时速度为传乜刈十.B.小环通过c点时速度为炳bA BC.小环从b到c速度可能先减小后增大? ........... ㊀Q c QD.小环做匀加速直线运动解析:中垂线上各点的合场强均为水平向右,与环的运动方向垂直不做功,故小环做自由落体运动.答案:AD5.如下图,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电荷量为10—2c的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A点运动到B点时动能减少了0.1 J,A点的电势为一10V,那么①8点的电势为10V .. ....2 / /②电场线方向从右向左7 y~♦ / ③微粒的运动轨迹可能是轨迹1 /……④微粒的运动轨迹可能是轨迹2以上说法正确的选项是〔A. ®@C. 〔gX3〕解析:因微粒仅受电场力作用,且由A 点到8点时动能减少,故电场力做负功,电场力 的方向水平向左,轨迹应为虚线1;由叱w=Uwq=-0.1J,可得:&8=-10V,由U M = 9八一可得〔pH - 〔pA ~ yAB = 0 V,综上所述选项C 正确.答案:C6.如下图,某区域电场线左右对称分布,M 、N 为对称线上的两点.以下说法正确的 是〔〕A. M 点电势一定低于N 点电势,nJ N I B. M 点场强一定大于N 点场强JlHl Ut//C,正电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能胪觥D.将电子从M 点移动到N 点,电场力做正功 ; 解析:从图示电场线的分布示意图可知,MN 所在直线的电场线方向由M 指向N,那么M 点电势一定高于N 点电势;由于N 点所在处电场线分布密,所以N 点场强大于M 点场强; 正电荷在电势高处电势能尢故在M 点电势能大于在N 点电势能;电子从M 点移动到N 点, 要克服电场力做功.综上所述,C 选项正确.答案:C7 .位于A 、8处的两个带有不等量负电的点电荷在平而内电势分布如下图,图中实线 表示等势线,贝女 〕A."点和"点的电场强度相同B .正电荷从.点移到〃点,电场力做正功C.负电荷从“点移到c 点,电场力做正功D.正电荷从e 点沿图中虚线移到了点电势能不变解析:同一检验电荷在〃、b 两点受力方向不同,所以A 错误;由于A 、8两处有负电 荷,所以,等势线由外向内表示的电势越来越低.将正电荷从.点移到,/点,正电荷的电势 能增加,静电力做负功,B 错误;负电荷从“点移到.点,电势能减少,静电力做正功,C 正确;正电荷沿虚线从e 点移到了点的过程中,电势先降低再升高,电势能先减小后增大, D 错误.答案:C8 .如下图,真空中有一个固定的点电荷,电荷量为+..图中的虚线表示该点电荷形 成的电场中的四个等势而.有两个一价离子股、M 不计重力,也不计它们之间的电场力〕先B. D. ®®后从〃点以相同的速率诙射入该电场,运动轨迹分别为曲线qm和“狼,其中〃、夕分别是它们离固定点电荷最近的位置.以上说法中正确的选项是〔〕……•-]、A. M 一定是正离子,N一定是负离子/三不B. M在〃点的速率一定大于N在q点的速率\层黑产:C. M在b点的速率一定大于N在.点的速率 a •、:以二3;* ..D. M从p-b过程电势能的增量一定小于N从a-q电势能的增量解析:根据轨迹向合外力的方向弯曲可知,M一定是负离子,N 一定是正离子,A错误;M离子从“到〃静电力做正功,动能增加,N离子从4到g静电力做负功,动能减少,而初速度相等,故M在〃点的速率一定大于N在g点的速率,B正确;“灰•在同一等势面上, 离子由“到〃和由"到.电场力都不做功,故M在.点的速率等于N在.点的速率,C错误;由等势面可知仰>00,所以财从〃一〃过程电势能的增量小于N从a-q电势能的增量, 故D正确.答案:BD9 .图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子V、N质量相等, 所带电荷的绝对值也相等.现将M、N从虚线上的.点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点"、b、C为实线与虚线的交点,.点电势高于c点.假设不计重力,那么〔〕A. M带负电荷,N带正电荷B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相等C. N在从.点运动至a点的过程中克服电场力做功D. M在从.点运动至〃点的过程中,电场力对它做的功等于零解析:由.点电势高于c点电势知,场强方向垂直虚线向下,由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上,M粒子所受电场力方向向下,故M粒子带正电、N粒子带负电,A错误.N粒子从.点运动到4点,电场力做正功.M粒子从.点运动到c点电场力也做正功.由于Uao=U〃,且M、N粒子质量相等,电荷的绝对值相等,由动能定理易知B正确.因.点电势低于4点电势,且N粒子带负电,故N粒子运动中电势能减少, 电场力做正功,C错误.0、.两点位于同一等势线上,D正确.答案:BD10 .如下图,在粗糙的斜而上固定一点电荷.,在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块,小物块在.的电场中沿斜而运动到N点静止,那么从M到N的过程中〔〕A.小物块所受的电场力减小B.小物块的电势能可能增加C.小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功D.时点的电势一定高于N点的电势解析:.为点电荷,由于M点距点电荷.的距离比N点小,所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力,选项A正确.由小物块的初、末状态可知,小物块从M 到N的过程先加。
第1讲 磁场的描述 磁场对电流的作用一:考纲解读1. 会用安培定则判断电流周围的磁场方向.2. 会计算电流在磁场中受到的安培力.3. 会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题.二:双基回扣1、关于磁感应强度,下列说法中正确的是( ) A .由FB IL可知,B 与F 成正比,与IL 成反比 B .通电导线放在磁场中的某点,那点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走,那点的磁感应强度就为零C .通电导线受安培力的地方一定不存在磁场,即B =0D .磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定,其大小和方向是唯一确定的,与通电导线无关2、如图所示,螺线管中通有电流,如果在图中的a 、b 、c 三个位置上各放一个小磁针,其中a 在螺线管内部,则 ( )A .放在a 处的小磁针的N 极向左B .放在b 处的小磁针的N 极向右C .放在c 处的小磁针的S 极向右D .放在a 处的小磁针的N 极向右 3、 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向三:要 点 导 学要点一、对磁感应强度B 的理解及磁场和电场的对比例1、(单选)下列关于磁感应强度大小的说法中,正确的是( ) A. 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B. 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大BCA DC. 放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 练习1、现有一段长0.2 m 、通过2.5 A 电流的直导线,关于其在磁感应强度为B 的匀强磁场中所受安培力F 的情况,下列说法中正确的是( ) A. 如果B=2 T,F 一定是1 N B. 如果F=0,B 也一定为零 C. 如果B=4 T,F 有可能是1 ND. 如果F 有最大值时,通电导线一定与B 平行例2、(多选)(2014·金陵中学)磁场中某区域的磁感线如图所示,下列说法中正确的是( )A. a 、b 两处的磁感应强度大小B a <B bB. a 、b 两处的磁感应强度大小B a >B bC. 两条磁感线的空隙处不存在磁场D. 磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 练习2、关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是( ) A. 磁感线从磁体的N 极出发,终止于S 极B. 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C. 沿磁感线方向,磁场逐渐减弱D. 在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 小结:要点二、安培定则的应用及磁场方向的确定例3、(多选)在磁感应强度为B 0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长直通电导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图所示,a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( )A. b 、d 两点的磁感应强度大小相等B. a 、b 两点的磁感应强度大小相等C. c 点的磁感应强度的值最小D. b 点的磁感应强度的值最大练习3、 (单选)如图所示,有一束电子沿y 轴正方向移动,则在z 轴上某点P 的磁场方向是( )A. 沿x 轴正方向B. 沿x 轴负方向C. 沿z 轴正方向D. 沿z 轴负方向小结:要点三、安培力大小的计算及其方向的判断例4、(单选)(2014·盐城中学)如图所示,一段导线abcd 弯成半径为R 、圆心角为90°的部分扇形形状,置于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab 和cd 的长度均为2R.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.则导线abcd 所受到的安培力为 ( )A. 方向沿纸面向上,大小为B. 方向沿纸面向上,大小为(π2BIRC. 方向沿纸面向下,大小为2D. 方向沿纸面向下,大小为练习4、(2014·兴化中学)如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是( )A. 数值变大,方向不变B. 数值变小,方向不变C. 数值不变,方向改变D. 数值、方向均改变小结:要点四、安培力作用下导体运动情况的判定例5、(单选)如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图中方向的电流后,线圈的运动情况是( )A. 线圈向左运动B. 线圈向右运动C. 从上往下看顺时针转动D. 从上往下看逆时针转动练习5、(单选)(2014·启东中学)如图所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面MN的连线的中垂线上.当平行导线通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( )A. ab顺时针旋转B. a端向外,b端向里旋转C. ab逆时针旋转D. a端向里,b端向外旋转小结:要点五、安培力作用下通电导体的平衡问题例6、(多选)(2014·泰州中学)如图所示,质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O',并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x 正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为( )A. 沿z 正方向,mgIL tan θ B. 沿y 正方向,mgIL C. 沿z 负方向,mgIL tan θ D. 沿悬线向上,mgIL sin θ练习6、 (2014·盐城中学)如图所示,金属棒ab 质量为m,用两根相同的轻弹簧吊放在垂直纸面向里的匀强磁场中.弹簧的劲度系数为k.金属棒ab 中通有恒定电流,并处于平衡状态,此时弹簧的弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反,则( )A. 每根弹簧弹力的大小为mgB. 每根弹簧弹力的大小为2mgC. 弹簧形变量为mgk D. 弹簧形变量为2mgk例7、如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在的平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V 、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0. 040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计,取g=10 m/s 2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80.求:(1) 通过导体棒的电流.(2) 导体棒受到的安培力大小.(3) 导体棒受到的摩擦力.练习7、如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1.空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场.要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)小结:。
第10章电磁感应中的动力学与能量问题(3课时)要点导学要点一:电磁感应的动力学问题1. 两种状态处理(1) 导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态处理方法:根据平衡条件合外力等于零列式分析.(2) 导体处于非平衡态——加速度不为零处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.2. 电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系【典题演示1】(2014·中华中学)如图甲所示,相距L=0.5 m、电阻不计的两根长金属导轨,各有一部分在同一水平面上,另一部分沿竖直平面.质量均为m=50 g、电阻均为R=1.0 Ω的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处于磁感应强度大小B=1.0 T、方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动时,从t=0时刻开始释-t图象如图乙所示(在0~1 s和2~3 s内,图线为直线).放cd杆,cd杆的vcd(1) 在0~1 s内,ab杆做什么运动?(2) 在t=1 s时,ab杆的速度为多少?(3) 已知1~2 s内,ab杆做匀加速直线运动,求这段时间内拉力F随时间变化的函数方程.甲乙练习1:(2014·盐城中学)如图所示,一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落,进入一水平的匀强磁场区域,然后穿出磁场区域继续下落.则( )A. 若线圈进入磁场过程是匀速运动,则离开磁场过程也是匀速运动B. 若线圈进入磁场过程是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动C. 若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动D. 若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程是加速运动【典题演示2】(2014·盐城三模)如图所示,两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置,相距L=1m,在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场区域的高度d=1m,导体棒a的质量ma =0.2kg、电阻Ra=1Ω;导体棒b的质量m b=0.1kg、电阻R b=1.5Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,b匀速穿过磁场区域,且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场,重力加速度取g=10m/s2,不计a、b棒之间的相互作用,导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好.求:(1) b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功.(2) a棒刚进入磁场时两端的电势差.(3) 保持a棒以进入磁场时的加速度做匀变速运动,对a棒施加的外力随时间的变化关系.练习2:(改编题)如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,Ⅰ和Ⅱ之间无磁场.一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域Ⅰ上边界H 处由静止释放,刚进入区域Ⅰ时做减速运动.在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R 上的电流及其变化情况相同.下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是 ( )ABCD电磁感应的能量问题 1. 电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功,把机械能或其他能量转化成电能;感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能).这一功能转化途径可表示为:2. 电能求解思路主要有三种.(1) 利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.(2) 利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能. (3) 利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.【典题演示3】(2014·江苏)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求:(1) 导体棒与涂层间的动摩擦因数μ.(2) 导体棒匀速运动的速度大小v.(3) 整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.小结:练习3:(2014·南京三模)如图所示,相距为L 的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨由两种材料组成,PG 右侧部分单位长度电阻为r 0,且PQ=QH=GH=L,PG 左侧导轨与导体棒电阻均不计.整个导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B 、质量为m 的导体棒AC 在恒力F 作用下从静止开始运动,在到达PG 之前导体棒AC 已经匀速. (1) 求当导体棒匀速运动时回路中的电流.(2) 若导体棒运动到PQ 中点时速度大小为v 1,试计算此时导体棒的加速度. (3) 若导体棒初始位置与PG 相距为d,运动到QH 位置时速度大小为v 2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热.【典题演示4】 (2014·宿迁、徐州三模)如图所示,POQ 是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨,导轨关于竖直轴线对称,OP=OQ=L.整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律为B=B 0-kt(其中k 为大于0的常数).一质量为m 、长为L 、电阻为R 、粗细均匀的导体棒锁定于OP 、OQ 的中点a 、b 位置.当磁感应强度变为12B 0后保持不变,同时将导体棒解除锁定,导体棒向下运动,离开导轨时的速度为v.导体棒与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,重力加速度为g.求导体棒:(1) 解除锁定前回路中电流的大小及方向. (2) 滑到导轨末端时的加速度大小. (3) 运动过程中产生的焦耳热.小结:(2014·海安中学)如图所示,空间区域存在方向水平的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向内,磁感应强度大小是B,磁场区边界线是水平的,宽度是L.质量m、电阻为R、边长是l(l<L)的N匝正方形闭合线圈从磁场区上边界的高处由静止开始下落,线圈上下边始终平行于磁场边界线,运动过程中不翻转.当线圈下边刚进入磁场区时加速度a=0,上边离开磁场区前线圈也已经做匀速运动,已知重力加速度为g.(1) 求线圈下边刚进入磁场区时刻线圈中电流I和线圈中的电功率P.(2) 求线圈穿过磁场区全过程产生的电热Q.(3) 若将线圈初始释放的位置提高到原来的4倍,求线圈下边刚进入磁场区瞬间的加速度a.完成《检测与评估》P45-46 第1讲:1、3、5、6、7、8、9、10、11。
第6章 第2讲 动能定理(3课时)一.考纲解读1. 理解动能的概念及表达式.2. 掌握动能定理的内容及表达式.3. 能用动能定理求变力的功,求与抛体运动、圆周运动等综合的多过程问题.要点导学要点一:对动能及动能定理的理解随堂1. (单选)两辆汽车在同一平直路面行驶,它们的质量之比m 1∶m 2=1∶2,速度之比v 1∶v 2=2∶1.当汽车急刹车后,甲、乙两车滑行的最大距离分别为s 1和s 2,设两车与路面间的动摩擦因数相同,不计空气阻力,则( ) A. s 1∶s 2=1∶2 B. s 1∶s 2=1∶1 C. s 1∶s 2=2∶1 D. s 1∶s 2=4∶1检测1. 放在光滑水平面上的某物体在水平恒力F 的作用下由静止开始运动.在物体的速度由零增加到v 和由v 增加到2v 的两个阶段中,F 对物体所做的功之比为( ) A. 1∶1B. 1∶2C. 1∶3D. 1∶4【典题演示1】 (单选)(2014·上海)如图所示,竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段细直杆连接而成,两轨道长度相等.用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B 的静止小球分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A,所需时间分别为t 1、t 2;动能增量分别为ΔE k1、ΔE k2.假定球在经过轨道转折点前后速度的大小不变,且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等,则( )A. ΔE k1>ΔE k2,t 1>t 2B. ΔE k1=ΔE k2,t 1>t 2C. ΔE k1>ΔE k2,t 1<t 2D. ΔE k1=ΔE k2,t 1<t 2总结:要点二:动能定理的简单应用【典题演示2】 (单选)(2014·新课标Ⅱ)如图所示,一质量为M 的光滑大 圆环用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大圆环上的质量为m 的小环(可视为质点)从大圆环的最高处由静止滑下,重力加速度为g.当小圆环滑到大圆环的最低点时,大圆环对轻杆拉力的大小为( )A. Mg-5mgB. Mg+mgC. Mg+5mgD. Mg+10mg随堂3. (单选)(2014·新课标Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F 1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F 2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用F1W 、F2W 分别表示拉力F 1、F 2所做的功,f1W 、f 2W 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )A. F2W >4F1W ,f 2W >2f1WB. F2W >4F1W ,f 2W =2f1WC. F2W <4F1W ,f 2W =2f1WD. F2W <4F1W ,f 2W <2f1W随堂4. (单选)(2014·扬州一模)如图所示,半径为R 的半球形碗固定于水平面上, 一个质量为m 的物块从碗口沿内壁由静止滑下,滑到最低点时速度大小为v,物块与碗之间的动摩擦因数恒为μ,则下列说法中正确的是( ) A. 在最低点时物块所受支持力大小为mgB. 整个下滑过程物块所受重力的功率一直增大C. 物块在下滑至最低点过程中动能先增大后减小D. 整个下滑过程摩擦力对滑块做功mgR-12mv 2总结:要点三: 应用动能定理求变力的功【典题演示3】 (单选)在离地面高度为h 处竖直向上抛出一质量为m 的物体,抛出时的速度为v 0,当它落到地面时的速度为v,用g 表示重力加速度,则在此过程中物体克服空气阻力做的功为( )A. mgh-12mv 2-12m 20vB. -12mv 2-12m 20v -mgh C. Mgh+12m 20v -12mv 2 D. mgh+12mv 2-12m 20v随堂2. (单选)一个质量为m 的小球用长为L 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平拉力F 作用下从平衡位置P 点缓慢地移动到Q 点,此时轻绳与竖直方向夹角为θ,如图所示,则拉力F 所做的功为 ( )A. mgLcos θB. mgL(1-cos θ)C. FLsin θD. FLcos θ检测6.(2014·江门调研)轻质弹簧竖直放在地面上,物块P 的质量为m,与弹簧连在一起保持静止.现用竖直向上的恒力F 使P 向上加速运动一小段距离L 时,速度为v.下列说法中正确的是( )A.重力做的功是mgLB. 合外力做的功是12mv 2C. 合外力做的功是FL-mgLD. 弹簧力做的功为mgL-FL+12mv 2总结:要点四:对多过程、多研究对象问题的分析【典题演示4】 如图所示,ABCD 为一竖直平面的轨道,其中BC 水平,A 点比BC 高出H=10m,BC 长为l=1m,AB 和CD 轨道光滑.一质量为m=1kg 的物体从A 点以v 1=4m/s 的速度开始运动,经过BC 后滑到高出C 点h=10.3m 的D 点时速度为零.求:(取g=10m/s 2)(1) 物体与BC轨道的动摩擦因数.(2) 物体第5次经过B点时的速度.(3) 物体最后停止的位置(距B点多远).检测10. 如图所示为摩托车特技比赛用的部分赛道,由一段倾斜坡道AB与竖直圆形轨道BCD衔接而成,衔接处平滑过渡且长度不计.已知坡道的倾角θ=11.5°,圆形轨道的半径R=10m,摩托车及选手的总质量m=250kg,摩托车在坡道行驶时所受阻力为其重力的0.1.摩托车从坡道上的A点由静止开始向下行驶,A与圆形轨道最低点B之间的竖直距离h=5m,发动机在斜坡上产生的牵引力F=2 750N,到达B点后11.5°=1 5,取摩托车关闭发动机.已知sing=10m/s2.(1) 求摩托车在AB坡道上运动的加速度大小.(2) 求摩托车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力.(3) 若运动到C点时恰好不脱离轨道,则摩托车在BC之间克服摩擦力做了多少功? 总结:巩固与提升:《检测与评估》36页2,4,5,7,8。
电阻定律 欧姆定律 串、并联电路考纲解读1. 会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断.2. 会利用导体伏安特性曲线I-U 图象及U-I 图象解决有关问题.3. 能认清电路结构.4. 会进行电表改装的分析与计算.要点导学电流的微观解释【典题演示1】 (多选)(2014·南师附中)有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速率为v,则在Δt 时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )A. nvS ΔtB. nv ΔtC. ΔI t qD. ΔI tSq随2. (多选)一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U 时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v.若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )A. 通过金属导线的电流为2IB. 通过金属导线的电流为4IC. 自由电子定向移动的平均速率为2vD. 自由电子定向移动的平均速率为4v小结:对电阻、电阻率的理解【典题演示2】 (多选)(2015·盐城中学改编)R 1和R 2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体,但R 1的尺寸比R 2大得多,把它们分别连接在如图电路的A 、B 端,接R 1时电压表的读数为U 1,接R 2时电压表的读数为U 2.下列说法中正确的是( )A. R 1=R 2B. R 1>R 2C. U 1<U 2D. U 1=U 2随3. (单选)某用电器与供电电源的距离为L,线路上的电流为I.若要求线路上的电压降不超过U,已知输电导线的电阻率为ρ,那么,该输电导线的横截面积的最小值是( )A. LU ρ B. 2LIU ρ C. U LI ρD. 2ULI ρ小结:欧姆定律及伏安特性曲线的应用【典题演示3】 (多选)(2014·淮阴中学改编)小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线在P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线.则下列说法中正确的是( )A. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B. 随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小C. 对应P 点,小灯泡的电阻为R=12U I D. 对应P 点,小灯泡的电阻为R=121-U I I随4. (多选)(2014·金陵中学)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )A. 加5 V 电压时,导体的电阻约是5 ΩB. 加12 V 电压时,导体的电阻约是1.4 ΩC. 由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D. 由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小 小结:串、并联电路的分析【典题演示4】 (多选)一个T 形电路如图所示,电路中的电阻R 1=10 Ω,R 2=120 Ω,R 3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则( )A. 当cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是40 ΩB. 当ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是40 ΩC. 当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD. 当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V随5. (单选)用如图所示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0是定值电阻,G 是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑片P 的位置,当通过电流表G 的电流为零时,测得MP=l 1,PN=l 2,则R x 的阻值为( )A. 12l l R 0B. 112l l l +R 0 C. 21l l R 0 D.212l l l +R小结:电流表、电压表的改装【典题演示5】 (多选)如图所示,四个相同的电流计G 分别改装成两个电流表和两个电压表,电流表A 1的量程大于A 2的量程,电压表V 1的量程大于V 2的量程.把它们接入电路中,则下列说法中正确的是( )A. 电流表A 1的偏转角大于电流表A 2的偏转角B. 电流表A 1的读数大于电流表A 2的读数C. 电压表V 1的读数小于电压表V 2的读数D. 电压表V 1的偏转角等于电压表V 2的偏转角【典题演示6】 (单选)用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2.若把A 1、A 2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图甲、乙所示.闭合开关后,下列关于电表的示数和电表指针偏转角度的说法中,正确的是( )A. 图甲中的A 1、A 2的示数相同B. 图甲中的A 1、A 2的指针偏角相同C. 图乙中的A 1、A 2的示数和偏角都不同D. 图乙中的A 1、A 2的指针偏角相同 小结:。
高考物理一轮复习电场能的性质学案1、了解静电力做功的特点;知道静电力做功与电势能改变的关系、2、了解等势面;知道几种典型静电场的等势面的形状与特点、3、理解电势差的概念及其定义式;能进行相关计算、4、了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系、5、对非匀强电场中电势差与电场强度的关系能定性分析、要点导学电势高低及电势能大小的比较方法【典题演示1】(单选)(xx南通中学)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点、由此可知( )A、带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小B、带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C、带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小,比在P点时的大D、带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小小结:【练习1】(多选)(xx金陵中学改编)如图所示,在水平线上的 O 点放置一点电荷,图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线、以水平线上的某点 O为圆心画一个圆,与电场线分别相交于 a、b、c、d、e、下列说法中正确的是()A、 b、e 两点的电场强度相同B、 a 点电势低于 c 点电势C、 b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差D、电子在 d 点的电势能大于在 b点的电势能电场线、等势线与运动轨迹的综合分析【典题演示2】(单选)(xx重庆)如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线、两电子分别从a、b两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb,a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb,则()A、 Wa=Wb,Ea>EbB、Wa≠Wb,Ea>EbC、 Wa=Wb,Ea<EbD、Wa≠Wb,Ea<Eb小结:【练习2】(单选)(xx盐城一模)如图所示,将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧,两球在空间形成了稳定的静电场,实线为电场线,虚线为等势线、A、B两点连线与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则()A、 A点和B点的电势相同B、 C点和D点的电场强度相同C、正电荷从A点移至B点,电场力做正功D、负电荷从C点移至D点,电势能增大【典题演示3】(多选)(xx南京三模)如图所示是电视机显像管主聚焦电场中的电场线分布图,中间一根电场线是直线,电子从O点由静止开始只在电场力作用下运动到A点、取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,在此过程中,关于电子运动速度v、加速度a随时间t 的变化图线,电子动能Ek、运动径迹上电势φ随位移x的变化图线,下列可能正确的是()ABCD【练习3】(多选)(xx海安中学)在某个电场中,x轴上各点的电势φ随x 坐标变化图线如图所示、一质量m、电荷量+q的粒子只在电场力作用下能沿x轴做直线运动、下列说法中正确的是()A、 x轴上x=x1和x=-x1两点电场强度和电势都相同B、粒子运动过程中,经过x=x1和x=-x1两点时速度一定相同C、粒子运动过程中,经过x=x1点的加速度大于x=x2点的加速度D、若粒子在x=-x1点由静止释放,则粒子到达O点时刻加速度为零,速度达到最大电场力做功及电场中的功能关系【典题演示4】(多选)(xx广东七校联考)如图所示,绝缘弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行,带电小球Q(可视为质点)固定在绝缘斜面上的M点,且在通过弹簧中心的直线ab上、现将与Q大小相同、带电性也相同的小球P,从直线ab上的N点由静止释放,两小球均可视为点电荷、在小球P与弹簧接触到速度变为零的过程中,下列说法中正确的是()A、小球P的速度一定先增大后减小B、小球P的机械能一定在减少C、小球P速度最大时,所受弹簧弹力和静电力的合力为零D、小球P与弹簧系统的机械能一定增加小结:【练习4】如图所示,光滑绝缘的细杆竖直放置,它与以正电荷Q所在位置为圆心的某圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量为-q的有孔小球穿在杆上从A 点无初速度滑下,已知qQ,AB=h,小球滑到B点时的速度大小为、求:(1)小球从A滑到B的过程中电场力做的功、(2)A、C两点间的电势差、【巩固与提升】1、(单选)(xx江苏)如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x 轴垂直于环面且过圆心O、下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中,正确的是()A、 O点的电场强度为零,电势最低B、 O点的电场强度为零,电势最高C、从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高D、从O点沿x轴正方向,电场强度增大,电势降低2、(单选)某导体周围等势面和电场线(带有箭头为电场线)分布如图所示,已知两个相邻等势面间的电势差相等,则( )A、 a点和d点的电场强度一定相同B、 a点的电势一定低于b点的电势C、将负电荷从c点移到d点,电场力做正功D、将正电荷从c点沿虚线移到e点,电势能先减小后增大3、 (单选)(xx南京盐城二模)如图所示,虚线表示某电场的等势面、一带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点的径迹如图中实线所示、粒子在A点的速度为vA、电势能为EpA;在B点的速度为vB、电势能为EpB、则下列说法中正确的是()A、粒子带正电,vA>vB,EpA>EpBB、粒子带负电,vA>vB,EpA<EpBC、粒子带正电,vA<vB,EpA<EpBD、粒子带负电,vA<vB,EpA>EpB4、 (多选)(xx南京学情调研)如图所示,在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,O点是a、c连线的中点,a、c处分别固定一个等量正点电荷、若将一个带负电的试探电荷P置于b点,自由释放后,电荷P将沿着对角线bd往复运动、当电荷P从b点运动到d点的过程中,电荷P()A、经过O点的电势能最大B、所受电场力先增大后减小C、电势能和机械能之和保持不变D、电势能先减小后增大。
第七章第3讲电场能的性质(3课时)
考纲解读
1. 了解静电力做功的特点;知道静电力做功与电势能改变的关系.
2. 了解等势面;知道几种典型静电场的等势面的形状与特点.
3. 理解电势差的概念及其定义式;能进行相关计算.
4. 了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系.
5. 对非匀强电场中电势差与电场强度的关系能定性分析.
要点导学
电势高低及电势能大小的比较方法
【典题演示1】(单选)(2014·南通中学)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点.由此可知( )
A. 带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小
B. 带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大
C. 带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小,比在P点时的大
D. 带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小
小结:
【练习1】(多选)(2014·金陵中学改编)如图所示,在水平线上的 O 点放置一点电荷,图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线.以水平线上的某点 O'为圆心画一个圆,与电场线分别相交于 a、b、c、d、e.下列说法中正确的是( )
A. b、e 两点的电场强度相同
B. a 点电势低于 c 点电势
C. b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
D. 电子在 d 点的电势能大于在 b点的电势能
电场线、等势线与运动轨迹的综合分析
【典题演示2】 (单选)(2014·重庆)如图所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线.两电子分别从a 、b 两点运动到c 点,设电场力对两电子做的功分别为W a 和W b ,a 、b 点的电场强度大小分别为E a 和E b ,则( )
A. W
a =W
b ,E a >E b B. W a ≠W b ,E a >E b
C. W a =W b ,E a <E b
D. W a ≠W b ,E a <E b
小结:
【练习2】(单选)(2014·盐城一模)如图所示,将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧,两球在空间形成了稳定的静电场,实线为电场线,虚线为等势线.A 、B 两点连线与两球球心连线位于同一直线上,C 、D 两点关于直线AB 对称,则( )
A. A 点和B 点的电势相同
B. C 点和D 点的电场强度相同
C. 正电荷从A 点移至B 点,电场力做正功
D. 负电荷从C 点移至D 点,电势能增大
【典题演示3】(多选)(2014·南京三模)如图所示是电视机显像管主聚焦电场中的电场线分布图,中间一根电场线是直线,电子从O 点由静止开始只在电场力作用下运动到A 点.取O 点为坐标原点,沿直线向右为x 轴正方向,在此过程中,关于电子运动速度v 、加速度a 随时间t 的变化图线,电子动能E k 、运动径迹上电势φ随位移x 的变化图线,下列可能正确的是
( )
A B
C
D
【练习3】(多选)(2014·海安中学)在某个电场中,x 轴上各点的电势φ随x 坐标变化图线
如图所示.一质量m、电荷量+q的粒子只在电场力作用下能沿x轴做直线运动.下列说法中正确的是( )
A. x轴上x=x
1和x=-x
1
两点电场强度和电势都相同
B. 粒子运动过程中,经过x=x
1和x=-x
1
两点时速度一定相同
C. 粒子运动过程中,经过x=x
1点的加速度大于x=x
2
点的加速度
D. 若粒子在x=-x
1
点由静止释放,则粒子到达O点时刻加速度为零,
速度达到最大
电场力做功及电场中的功能关系
【典题演示4】(多选)(2014·广东七校联考)如图所示,绝缘弹簧的下端固定在光滑斜面底端,弹簧与斜面平行,带电小球Q(可视为质点)固定在绝缘斜面上的M点,且在通过弹簧中心的直线ab上.现将与Q大小相同、带电性也相同的小球P,从直线
ab上的N点由静止释放,两小球均可视为点电荷.在小球P与弹簧接
触到速度变为零的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 小球P的速度一定先增大后减小
B. 小球P的机械能一定在减少
C. 小球P速度最大时,所受弹簧弹力和静电力的合力为零
D. 小球P与弹簧系统的机械能一定增加
小结:
【练习4】如图所示,光滑绝缘的细杆竖直放置,它与以正电荷Q所在位置为圆心的某圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量为-q的有孔小球穿在杆上从A点无初速度滑下,已知
q Q,AB=h,小球滑到B求:
(1) 小球从A滑到B的过程中电场力做的功.
(2) A、C两点间的电势差.
【巩固与提升】
1.(单选)(2014·江苏)如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x 轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x 轴上的电场强度和电势的说法中,正确的是( )
A. O 点的电场强度为零,电势最低
B. O 点的电场强度为零,电势最高
C. 从O 点沿x 轴正方向,电场强度减小,电势升高
D. 从O 点沿x 轴正方向,电场强度增大,电势降低
2.(单选)某导体周围等势面和电场线(带有箭头为电场线)
分布如图所示,已知两个相邻等势面间的电势差相等,则( )
A. a 点和d 点的电场强度一定相同
B. a 点的电势一定低于b 点的电势
C. 将负电荷从c 点移到d 点,电场力做正功
D. 将正电荷从c 点沿虚线移到e 点,电势能先减小后增大
3. (单选)(2014·南京盐城二模)如图所示,虚线表示某电场的
等势面.一带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点的径迹如图中实线所示.粒子在A 点的速度为v A 、电势能为E pA ;在B 点的速度为v B 、电势能为E pB .则下列说法中正确的是( )
A. 粒子带正电,v A >v B ,E pA >E pB
B. 粒子带负电,v A >v B ,E pA <E pB
C. 粒子带正电,v A <v B ,E pA <E pB
D. 粒子带负电,v A <v B ,E pA >E pB
4. (多选)(2014·南京学情调研)如图所示,在光滑的绝缘
水平面上,有一个正方形abcd,O 点是a 、c 连线的中点,a 、c 处分别固定一个等量正点电荷.若将一个带负电的试探电荷P 置于b 点,自由释放后,电荷P 将沿着对角线bd 往复运动.当电荷P 从b 点运动到d 点的过程中,电荷P( )
A. 经过O 点的电势能最大
B. 所受电场力先增大后减小
C. 电势能和机械能之和保持不变
D. 电势能先减小后增大。