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1、2020年高中物理第四讲 引力场、电场、磁场 【命题趋向】高考对万有引力定律考查的知识点主要落在人造卫星和天体运动。随着我国航空航天技术、卫星技术迅猛发展，探月卫星“嫦娥一号”的成功发射和正常运行，高考强调理论联系实际估计08高考会有这一方面试题。在电场部分中，高考主要考查库仑定律、点电荷的电场、场强的叠加、电势、电势差、电场线、等势面等概念以及电荷在电场中运动的加速和偏转等问题，其中既有难度中、低档的选择题，也可能与其它知识联系出现难度较大的综合性计算题。高考对磁场部分的考查侧重于磁场的基本概念和安培力的简单应用，带电粒子在磁场中的运动的应用。带电粒子在磁场中的圆周运动问题，几乎年年有，并且
2、占有较大的分值，这一部分也将是08年高考的一个重点内容。提醒注意：带电粒子在复合场中的运动问题，因其涉及的知识点比较多，易于考查学生综合利用物理知识分析处理实际问题的能力，所以几乎是高考每年必考的内容，且多以难度中等或中等偏上的计算题出现在高考试卷中。【考点透视】一万有引力定律万有引力定律的数学表达式：，适用条件是：两个质点间的万有引力的计算。在高考试题中，应用万有引力定律解题常集中于三点：在地球表面处地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即，从而得出，它在物理量间的代换时非常有用。天体作圆周运动需要的向心力来源于天体之间的万有引力，即；圆周运动的有关公式：，。二电场库仑定律：，（适用条件：
3、真空中两点电荷间的相互作用力）电场强度的定义式：（实用任何电场），其方向为正电荷受力的方向。电场强度是矢量。真空中点电荷的场强：，匀强电场中的场强：。电势、电势差：。电容的定义式：，平行板电容器的决定式。电场对带电粒子的作用：直线加速。偏转：带电粒子垂直进入平行板间的匀强电场将作类平抛运动。提醒注意：应熟悉点电荷、等量同种、等量异种、平行金属板等几种常见电场的电场线和等势面，理解沿电场线电势降低，电场线垂直于等势面。三磁场磁体、电流和运动电荷的周围存在着磁场，其基本性质是对放入其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用。熟悉几种常见的磁场磁感线的分布。通电导线垂直于匀强磁场放置，所受安培力的大小：，
4、方向：用左手定则判定。带电粒子垂直进入匀强磁场时所受洛伦兹力的大小： ，方向：用左手定则判定。若不计带电粒子的重力粒子将做匀速圆周运动，有，。【例题解析】一万有引力例1地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，同步卫星绕地球近似作匀速圆周运动，根据所学知识推断这些同步卫星的相关特点。解析：同步卫星的周期与地球自转周期相同。因所需向心力由地球对它的万有引力提供，轨道平面只能在赤道上空。设地球的质量为M，同步卫星的质量为m，地球半径为R，同步卫星距离地面的高度为h，由，有 ，得；又由得；再由得。由以分析可看出：地球同步卫星除质量可以不同外，其轨道平面、距地面高度、线速度、向心加速度、角速度
5、、周期等都应是相同的。点拨：同步卫星、近地卫星、双星问题是高考对万有引力定律中考查的落足点，对此应引起足够的重视，应注意准确理解相关概念。例2我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为 T ，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，则月球的密度为解析：设月球表面的重力加速度为，则，密度，解得，所以B选项正确。点拨：以某星球为背景，在该星球上作相关的物理实验是高考试题的一种新趋势。处理时最好把该星球理解为熟知的地球，以便“身临其境”，这样会更容易理解、思考问题，从而找出正确的解题方法。本题考查天体密度的计算，以单摆为模型
6、确定星球表面的重力加速度，属中档难度题。例3如右图所示，、是在地球大气层外的圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是（）A、的线速度大小相等，且大于的线速度B、的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度C加速可以追上同轨道上的，减速可以等候同一轨道上的D卫星由于某种原因，轨道半径缓慢变小，其线速度将变大解析：因为、在同一轨道上运行，由知，其线速度大小、加速度大小相等，而、轨道半径大于轨道半径，由知；而因， 有；当加速时，有，离故它将偏离原轨道而做离心运动；当减速时，有，它将偏原轨道而离圆心越来越近，所以在同轨道上无论如何也追不上，也等不到；而卫星由于某种原因，轨道半径缓慢变小，由在此过程中
7、万有引力做正功，减少的引力势能一部分转化为内能，另一部分则转化为卫星的动能，故其线速度将变大，所以综上所述，正确选项是D。点拨：通过万有引力与所需向心力大小的比较，可以判定卫星是否作圆周运动，也能有助于理解天体变轨过程。二电场【例题解析】例4如图所示，某区域电场线左右对称分布，、为对称线上的两点。下列说法正确的是（）A点电势一定高于点电势B点场强一定大于点场强C正电荷在点的电势能大于在点的电势能D将电子从点移动到点，电场力做正功解析：沿电场线方向电势逐渐降低，点电势一定高于电势，A对。因电场线越密的区域场强越大，由图可知点场强大于M点场强，B错。将正电荷从M点移到N点，电场力做正功，电荷的电势
8、能减少，C对。电子从M点移到N点的过程中，受到的电场力与移动方向相反，电场力做负功，D错。本题正确答案是AC。点拨：本题注重对基础知识考查，记住常见电场的电场线分布，理解电场线与场强关系、掌握沿电场线电势降低的特点和电势能与电场力做功的关系是考生必须具备的基本能力。例5匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，AB的长度为1 m，D为AB的中点，如图所示已知电场线的方向平行于ABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2 V设场强大小为C，一电量为C的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W，则( )AW=J E8 V/mBW=J E6 V/mCW=J E8 V/mDW=J
9、E6 V/m解析：因电场是匀强电场，D是AB的中点，故D的电势10V，所以J。设的方向与的夹角为，则，否则等势面与AB垂直，C点电势就会高于B点电势，由可知，因0，则8V/m，故A正确.。点拨：本题考查了电场中场强、电势、电场力做功、等势面与场强方向的关系、场强大小与电势差的关系等内容。需要强调的是：匀强电场的场强公式中的是指两点间距离在场强方向上的投影。电场力做功W=qU与路径无关，只与初末位置间的电势差有关。例6一束质量为、电荷量为的带电粒子以平行于两极板的速度进入匀强电场，如图所示。如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为l，设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势
10、能的变化量是多少（粒子的重力忽略不计）？解析：粒子在极板间运动的时间，垂直于极板方向的加速度，所以粒子在飞越极板间电场的过程中，在电场方向发生的侧移，电场力对粒子做的功，所以粒子电势能的变化量。点评：本题未说明粒子射入的位置，但从“粒子束不会击中极板”的题设条件，可知凡是能穿越电场的粒子，发生的侧移距离都相等，电势能的变化量都相等，而与粒子的射入位置无关。由此可见，仔细阅审题，领会一些关键句子的意义，具有决定性的意义。顺便指出，粒子射出电场后将作匀速直线运动。例7如图（）所示，真空中相距d=5cm的两块平行金属板A、B与电源连接（图中未画出），其中B板接地（电势为零）,A板电势变化的规律如图（
11、）所示。将一个质量m=2.010-27 kg,电量q=+1.610-19C的带电粒子从紧临B板处释放，不计重力。求：（1）在t=0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；（2）若A板电势变化周期T=1.010-5 s,在t=0时将带电粒子从紧临B板处无初速释放，粒子到达A板时动量的大小；（3）A板电势变化频率多大时，在t=到t=时间内从紧临B板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达A板。解析：（1）电场强度，带电粒子所受电场力，故； （2）粒子在0时间内走过的距离为，故带电粒子在t=时恰好到达A板，根据动量定理，此时粒子动量； （3）若在带t=释放电粒子，粒子在t=到t=内先作匀加速运动，后作匀减速运动至速度为零，以后将返回。粒子向A板运动的可能最大位移，当s0，0x0，xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在O点有一处小孔，一束质量为m、带电量为q(q0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧
