内容正文:
第1讲 电场与磁场的理解
专题四 电场与磁场
内容索引
网络构建 规律方法
高考题型1 对电场性质的理解
高考题型2 带电粒子(体)在电场中的运动
高考题型3 对磁场性质的理解
高考题型4 带电粒子在有界磁场中的临界、极值问题
网络构建
规律方法
网络构建
1.本部分内容的主要研究方法有:
(1)理想化模型.如点电荷;
(2)比值定义法.电场强度、电势的定义方法是定义物理量的一种重要方法;
(3)类比的方法.电场和重力场的比较;电场力做功与重力做功的比较;带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比.
2.静电力做功的求解方法:
(1)由功的定义式W=Flcos α来求;
(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来求,即W=-ΔEp;
(3)利用WAB=qUAB来求.
规律方法
3.有界磁场中临界问题的处理方法
(1)动态放缩法:用于速度方向一定但大小不同的粒子进入有界磁场的临界问题.
(2)定圆旋转法:用于速度大小确定但方向不确定的粒子进入有界磁场的临界问题.
对电场性质的理解
高考题型1
1.电场线:假想线,直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密程度表示电场的强弱.
2.电势高低的比较:
(1)根据电场线方向,即沿着电场线方向,电势越来越低;
(3)根据电势差UAB=φA-φB,若UAB>0,则φA>φB,反之φA<φB.
3.电势能变化的判断:
(1)根据电场力做功判断,若电场力对电荷做正功,电势能减少;反之则增加.即WAB=-ΔEp.
(2)根据能量守恒定律判断,电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程,若只有电场力做功,电荷的电势能与动能相互转化,而总和应保持不变.即当动能增加时,电势能减少.
例1 (多选)(2017·江苏单科·8)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图1所示.下列说法正确的有
A.q1和q2带有异种电荷
B.x1处的电场强度为零
C.负电荷从x1移到x2,电势能减小
D.负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大
答案
√
解析
图1
√
解析 由题图可知,两点电荷q1和q2带有异种电荷,A正确;
在φx图象中,图象切线的斜率表示电场强度大小,则x1处的电场强度不为零,B错误;
由x1到x2电场强度逐渐减小,负电荷受到的电场力逐渐减小,D错误;
由Ep=φq可知,负电荷在电势高处的电势能小,则负电荷从x1移到x2,电势能减小,C正确.
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拓展训练1 (2018·南通市模拟)电荷量为+Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图2所示,点电荷与金属板相距为2d,图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d.已知P点的电场强度为E0,则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为
答案
√
图2
解析
根据电场的叠加原理可得:E0=E1+E
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拓展训练2 (2018·江苏一模)两个带电体M和N在周围空间形成电场,电场线分布如图3所示,其中O、P两点为同一电场线上的两个点.下列有关说法中正确的是
A.M一定带正电而N一定带负电
B.O点的电势一定低于P点的电势
C.O点的电场强度大小一定小于P点的电场强度
大小
D.将某一电荷从O点经某一路径移动到P点,电场力做的功可能为零
√
答案
解析
图3
解析 根据电场线的分布情况可知电场强度的强弱,无法确定电场线的方向,则两个带电体M和N的带电性质也无法确定,故A错误;
沿着电场线的方向电势是降低的,由于电场线方向不确定,因此无法判定O、P电势的高低,故B错误;
根据电场线的疏密表示电场强度的强弱可知,在O、P两点中,P点的电场强度大小大于O点,故C正确;
从O点移动到P点,电势差不为零,因此不论电荷的正负如何,移动电荷时电场力做功一定不为零,故D错误.
拓展训练3 (多选)如图4所示,ABCDEF是在匀强电场中画出的一个正六边形,该六边形所在平面与电场线(图中没有画出)平行,已知正六边形的边长为2 cm,将一电荷量为1.0×10-8 C的正点电荷从B点移动到C点克服电场力做功为2.0×10-8 J,将该点电荷从B点移动到A点,电场力做的功为2.0×10-8 J,设B点电势为零.由上述信息通过计算能确定的是
A.电场强度的大小
B.过B点的等势线
C.匀强电场的场强方向为由C指向F
D.将该点电荷沿直线BF由B点移到F点动能的变化量
答案
√
解析
图4
√
点电荷若沿直线从B到F,必定要受到外力作用,因运动的性质不确定,故外力做的功不确定,不能确定动能的变化量,选项D错误.
带电粒子(体)在电场中的运动
高考题型2
例2 (2018·江苏单科·5)如图5所示,水平金属板A、B分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态.现将B板右端向下移动一