第6講電場(chǎng) 磁場(chǎng)的基本性質(zhì) 1 多選 2011 江蘇高考 一粒子從a點(diǎn)射入電場(chǎng) 從b點(diǎn)射出 電場(chǎng)的等勢(shì)面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3 6 1所示 圖中左側(cè)前三個(gè)等勢(shì)面彼此平行 不計(jì)粒子的重力 下列說(shuō)法正確的有 a 粒子帶負(fù)電荷b 粒子的加速度先不變 后變小c 粒子的速度不斷增大d 粒子的電勢(shì)能先減小 后增大 圖3 6 1 解析根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直并指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 可大致畫(huà)出電場(chǎng)線的形狀 粒子在電場(chǎng)力的作用下軌跡向下彎曲 根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 可以說(shuō)明電場(chǎng)力指向軌跡內(nèi)側(cè) 與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 所以粒子帶負(fù)電 a正確 等勢(shì)面先是平行等距 后變得稀疏 則電場(chǎng)強(qiáng)度先是勻強(qiáng)電場(chǎng) 后場(chǎng)強(qiáng)變小 即電場(chǎng)力先不變 后變小 b正確 根據(jù)電場(chǎng)力做功w qu 電場(chǎng)力做負(fù)功 所以粒子速度減小 c錯(cuò)誤 電場(chǎng)力始終做負(fù)功 由功能關(guān)系可知 粒子的電勢(shì)能始終增加 所以d錯(cuò)誤 故選a b 答案ab 圖3 6 2 命題趨勢(shì) 1 電場(chǎng)的性質(zhì)與特點(diǎn)結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)條件 功能關(guān)系等主干知識(shí)進(jìn)行綜合考查 一般為選擇題 2 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)結(jié)合力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 功能關(guān)系及電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)等考點(diǎn)綜合考查 仍將是命題的熱點(diǎn) 第5講中已講 3 考查導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平衡運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題 第1講已講 4 考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)表達(dá)式的比較 考向一對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解及計(jì)算 圖3 6 3 答案b 分析電場(chǎng)強(qiáng)度疊加問(wèn)題的一般步驟電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 疊加時(shí)應(yīng)遵從平行四邊形定則 分析電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加問(wèn)題的一般步驟是 1 確定分析計(jì)算的空間位置 2 分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng) 先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 3 依次利用平行四邊形定則求出矢量和 預(yù)測(cè)2 單選 2013 蘇州模擬 如圖3 6 4所示 a b c d e是半徑為r的圓周上等間距的五個(gè)點(diǎn) 在這些點(diǎn)上各固定一個(gè)點(diǎn)電荷 除a點(diǎn)處的電荷量為 q外 其余各點(diǎn)處的電荷量均為 q 則圓心o處 圖3 6 4 考向二電場(chǎng)的基本性質(zhì) 典例2 單選 2013 重慶卷 3 如圖3 6 5所示 高速運(yùn)動(dòng)的 粒子被位于o點(diǎn)的重原子核散射 實(shí)線表示 粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡 m n和q為軌跡上的三點(diǎn) n點(diǎn)離核最近 q點(diǎn)比m點(diǎn)離核更遠(yuǎn) 則 圖3 6 5 a 粒子在m點(diǎn)的速率比在q點(diǎn)的大b 三點(diǎn)中 粒子在n點(diǎn)的電勢(shì)能最大c 在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中 m點(diǎn)的電勢(shì)比q點(diǎn)的低d 粒子從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到q點(diǎn) 電場(chǎng)力對(duì)它做的總功為負(fù)功 解析 粒子從q到n 電場(chǎng)力做負(fù)功w1 速度變小 動(dòng)能減小 電勢(shì)能增大 從n到m 電場(chǎng)力做正功w2 動(dòng)能增加 電勢(shì)能減小 且有 w1 w2 因此vq vm 在n點(diǎn)電勢(shì)能最大 選項(xiàng)a d錯(cuò) b對(duì) 由題意知o點(diǎn)的重原子核帶正電 m點(diǎn)離o點(diǎn)較近 因此m點(diǎn)的電勢(shì)高于q點(diǎn)的電勢(shì) 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 答案b 1 記住兩個(gè)重要結(jié)論 第一 場(chǎng)強(qiáng)的大小與電場(chǎng)線的疏密有關(guān) 第二 電勢(shì)的高低與電場(chǎng)線的方向有關(guān) 2 弄清兩個(gè)問(wèn)題 第一 靜電力做功的正 負(fù)由電荷的正 負(fù)及兩點(diǎn)間的電勢(shì)差共同決定 而并非由電場(chǎng)線的疏密決定 第二 公式u ed用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的定量計(jì)算和非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的定性分析 3 抓住兩個(gè)要點(diǎn) 第一 電勢(shì)的高低與場(chǎng)強(qiáng)的大小無(wú)必然聯(lián)系 反之亦然 第二 場(chǎng)強(qiáng)的方向總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面 且與等勢(shì)面垂直 預(yù)測(cè)3 單選 如圖3 6 6所示 虛線表示某電場(chǎng)的等勢(shì)面 一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由a運(yùn)動(dòng)到b的徑跡如圖中實(shí)線所示 粒子在a點(diǎn)的加速度為aa 電勢(shì)能為ea 在b點(diǎn)的加速度為ab 電勢(shì)能為eb 則下列結(jié)論正確的是 圖3 6 6 a 粒子帶正電 aa ab ea ebb 粒子帶負(fù)電 aa ab ea ebc 粒子帶正電 aa ab ea ebd 粒子帶負(fù)電 aa ab ea eb 解析由電場(chǎng)的等勢(shì)面可畫(huà)出電場(chǎng)線 由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡知粒子帶負(fù)電 根據(jù)等差等勢(shì)面密處電場(chǎng)強(qiáng)度大可知 b處電場(chǎng)強(qiáng)度大于a處 粒子在a點(diǎn)所受電場(chǎng)力較小 由牛頓第二定律可知 粒子在a點(diǎn)的加速度較小 aa ab 根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系 知ea eb 選項(xiàng)d正確 答案d 預(yù)測(cè)4 多選 如圖3 6 7所示是陰極射線示波管的聚焦電場(chǎng) 實(shí)線為電場(chǎng)線 虛線為等差等勢(shì)線 a b c為一個(gè)從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)軌跡上的三點(diǎn) 不計(jì)電子的重力 則 圖3 6 7 a 電場(chǎng)中a點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì)b 電子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在c點(diǎn)的動(dòng)能c 電子在b點(diǎn)的加速度大于在c點(diǎn)的加速度d 電子在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能 解析沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低 由圖中電場(chǎng)線方向可知c點(diǎn)電勢(shì)高 a錯(cuò) 電子帶負(fù)電 受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反 速度方向沿軌跡切線方向 從a到c電場(chǎng)力與速度方向夾角小于90 電場(chǎng)力做正功 動(dòng)能增大 電勢(shì)能減小 b錯(cuò) d正確 電場(chǎng)線越密集處電場(chǎng)強(qiáng)度越大 由題圖可知b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于c點(diǎn) 則電子在b點(diǎn)受電場(chǎng)力大 加速度大 c正確 答案cd 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入電場(chǎng) 帶電粒子將做加 減 速運(yùn)動(dòng) 考向三帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 圖3 6 8 1 證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長(zhǎng)線交于兩板間的中心o點(diǎn) 2 求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓uyy 的范圍 3 求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 1 根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 2 根據(jù)動(dòng)能定理與電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速問(wèn)題 一般屬于物體受變力作用運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 處理的方法只能根據(jù)動(dòng)能定理與電場(chǎng)力做功 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 2 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 帶電粒子垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后 受到恒定的電場(chǎng)力作用 且與初速度方向垂直 因而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 類平拋運(yùn)動(dòng) 1 運(yùn)動(dòng)分解法 在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 在平行電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 2 能量守恒法 包括動(dòng)能定理 能量守恒定律 預(yù)測(cè)5 多選 如圖3 6 9所示 水平放置的平行金屬板充電后在板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng) 板間距離為d 一個(gè)帶負(fù)電的液滴帶電荷量大小為q 質(zhì)量為m 從下板邊緣射入電場(chǎng) 沿直線從上板邊緣射出 則 圖3 6 9 預(yù)測(cè)6 2013 江蘇鹽城一模 17 如圖3 6 10甲所示 空間存在水平方向的大小不變 方向周期性變化的電場(chǎng) 其變化規(guī)律如圖乙所示 取水平向右為正方向 一個(gè)質(zhì)量為m 電荷量為 q的粒子 重力不計(jì) 開(kāi)始處于圖中的a點(diǎn) 在t 0時(shí)刻將該粒子由靜止釋放 經(jīng)過(guò)時(shí)間t0 剛好運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 且瞬時(shí)速度為零 已知電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e0 試求 圖3 6 10 a b 考向四帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 圖3 6 11 圖2 圖1 圖2 圖3 1 分析帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本步驟 2 體會(huì)熟記三個(gè)結(jié)論 1 剛好穿出磁場(chǎng)邊界的條件是帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與邊界相切 2 當(dāng)速率v一定時(shí) 弧長(zhǎng)越長(zhǎng) 圓心角越大 則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng) 3 當(dāng)速率v變化時(shí) 圓心角大的 運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) 解題時(shí)一般要根據(jù)受力情況和運(yùn)動(dòng)情況畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡的草圖 找出圓心 根據(jù)幾何關(guān)系求出半徑及圓心角等 圖3 6 12 圖3 6 13 1 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑 2 粒子能在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間 3 粒子從oq邊射出的區(qū)域長(zhǎng)度 從物理規(guī)律的時(shí)間或空間對(duì)稱角度研究 處理問(wèn)題的思維方法叫做對(duì)稱思維法 它表明物理規(guī)律在某種變換下具有不變性 是物質(zhì)世界一致性與和諧性的反映 物理學(xué)中的對(duì)稱現(xiàn)象比比皆是 對(duì)稱的運(yùn)動(dòng) 對(duì)稱的作用 對(duì)稱的電路 對(duì)稱的結(jié)構(gòu) 對(duì)稱的物像等等 技法六對(duì)稱思維法 例如豎直上拋運(yùn)動(dòng)中速度對(duì)稱 時(shí)間對(duì)稱 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中速度 加速度 回復(fù)力的大小 動(dòng)能和勢(shì)能的對(duì)稱等 在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)直接思維或借助于對(duì)稱原理的啟發(fā)進(jìn)行聯(lián)想類比 來(lái)分析挖掘研究對(duì)象 物理過(guò)程 結(jié)構(gòu)分布等在某些屬性上的對(duì)稱特點(diǎn) 一般情況下對(duì)稱性表現(xiàn)為研究對(duì)象在結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱 物理過(guò)程在時(shí)間和空間上的對(duì)稱 物理量在分布上的對(duì)稱 物理作用在效果上的對(duì)稱等等 圖3 6 14 即學(xué)即練 單選 半徑為r的圓環(huán)均勻帶正電 mn為通