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1、高考物理总复习 专题五 电场和磁场训练题知识结构方法与规律电场和磁场（一）有关电场1. 静电场的形成 2. 静电场基本性质： （1）电场强度反映了电场力的性质，其量值和方向仅由电场本身决定，与检验电荷无关； （2）电势是表示电场能的性质的物理量，对空间某定点：为常量，与检验电荷无关。 3. 静电场描绘工具电场线。 4. 电场强度有关公式： （二）磁场的性质：1、磁场描绘量磁感应强度（B）2. 表达式： 3. 描绘：磁感线二. 粒子运动的类型：（一）电场中粒子运动类型： 1. 带电粒子在场力作用下的匀变速运动 （1）静电直线加速 （2）静电直线减速 （3）静电偏转匀变速曲线 2. 静电场中带电微
2、粒的曲线运动 （1）静电摆动 （2）静电圆周运动（二）带电粒子在磁场作用下的运动 1. 磁回旋 2. 磁偏转 3. 在强度不同两有界匀强磁场中带电粒子的运动（三）带电粒子（微粒）在复合场中的运动 1. 静电加速后的磁偏转：示波管、质谱仪、回旋加速器、速度选择器。 2. 带电粒子在三维正交的重力场、匀强电场、匀强磁场中做变速曲线运动。 电场力作功，重力作功，洛仑兹力不作功，须用功能原理去解。高考热点分析本专题研究的是场问题，经过了第一轮的复习，学生对电场、磁场已有了一定的认识。而现在的重点则是将场问题有机地结合起来。一能从场的物质性理解场的形成、特点，更深刻地理解电场、磁场中的有关基本概念。二结
3、合重力场更深地理解场力的性质和能的性质。三能将电场、磁场放在一起思考、解决复合场问题。四能将力学知识与电学知识有机地结合、将力学中的研究方法迁移到场问题中，从牛顿运动定律及能量转换角度去思考问题、解决问题。纵观近几年的高考，热点将在场问题与力学知识的巧妙结合。命题趋于考查在场中物体的受力、运动、功能转换等复杂综合问题，如带电粒子在电场、磁场中的运动几乎年年出现，同学们对这一运动的物理过程必须相当熟练，且必须通过归纳总结，形成一个整体观。【发散思维】1、将电场、磁场与重力场对比，形成较完整的场的观念。2、带电粒子在电场、磁场中的运动问题，实质是力学问题的延伸，通常仍是从受力作用、运动情况和能量转
4、换角度入手讨论。3、分析问题时，必须认真分析物理过程，弄清重力场、电场、磁场对它的作用，以及相互作用的制约作用，充分发掘题中的隐含条件，形成清晰的物理情景，全面整体地把握问题的实质，把物理模型转变为数学模型，形成较强的综合解决问题的能力。【经典例题】 例1 在平行板电容器之间有匀强电场，一带电粒子以速度v垂直电场线射入电场，在穿越电场的过程中，粒子的动能由Ek增加到2Ek，若这个带电粒子以速度2v垂直进入该电场，则粒子穿出电场时的动能为多少？【解析】建立直角坐标系，初速度方向为x轴方向，垂直于速度方向为y轴方向。设粒子的的质量m，带电量为q，初速度v；匀强电场为E，在y方向的位移为y。速度为2
5、v时通过匀强电场的偏移量为y，平行板板长为L。由于带电粒子垂直于匀强电场射入，粒子做类似平抛运动。两次入射带电粒子的偏移量之比为【小结】 当初始条件发生变化时，应该按照正确的解题步骤，从头再分析一遍。而不是想当然地把上一问的结论照搬到下一问来。由此可见，严格地按照解题的基本步骤进行操作，能保证解题的准确性，提高效率。其原因是操作步骤是从应用规律的需要归纳出来的。例2如图所示，一块铜块左右两面接入电路中。有电流I自左向右流过铜块，当一磁感应强度为B的匀强磁场垂直前表面穿入铜块，从后表面垂直穿出时，在铜块上、下两面之间产生电势差，若铜块前、后两面间距为d，上、下两面间距为L。铜块单位体积内的自由电
6、子数为n，电子电量为e，求铜板上、下两面之间的电势差U为多少？并说明哪个面的电势高。【解析】铜块的电流的方向向右，铜块内的自由电子的定向移动的方向向左。用左手定则判断：四指指向电子运动的反方向，磁感线穿过手心，大拇指所指的方向为自由电子的受力方向。图为自由电子受力的示意图。随着自由电子在上极板的聚集，在上、下极板之间形成一个“下正上负”的电场，这个电场对自由电子产生作用力，作用力方向与自由电子刚进入磁场时所受的洛仑兹力方向相反。当电场强度增加到使电场力与洛仑兹力平衡时，自由电子不再向上表面移动。在铜块的上、下表面形成一个稳定的电势差U。研究电流中的某一个自由电子，其带电量为e，根据牛顿第二定律
7、有由电流的微观表达式I=neSv=nedLv。【小结】 本题的特点是物理模型隐蔽。按照一部分同学的理解，这就是一道安培力的题目，以为伸手就可以判断安培力的方向。仔细分析电荷在上、下两个表面的聚集的原因，才发现是定向移动的电荷受到洛仑兹力的结果。因此，深入分析题目中所叙述的物理过程，挖出隐含条件，方能有正确的思路例3如图所示，长为L的绝缘细线，一端悬于O点，另一端连接一质量为m的带负电小球，置于水平向右的匀强电场中，在O点正下方钉一个钉子O，已知小球受到的电场力是重力的，现将细线向右水平拉直后从静止释放，细线碰到钉子后要使小球刚好饶钉子O在竖直平面内作圆周运动，求OO长度。【解析】本题是一个摆在
8、重力场和电场的叠加场中的运动问题，由于重力场和电场力做功都与路径无关，因此可以把两个场叠加起来看成一个等效力场来处理，如图823所示，=60。开始时，摆球在合力F的作用下沿力的方向作匀加速直线运动，从A点运动到B点，由图823可知，AOB为等边三角形，则摆球从A到B，在等效力场中，由能量守恒定律得：在B点处，由于在极短的时间内细线被拉紧，摆球受到细线拉力的冲量作用，法向分量v2变为零，切向分量接着摆球以v1为初速度沿圆弧BC做变速圆周运动，碰到钉子O后，在竖直平面内做圆周运动，在等效力场中，过点O做合力F的平行线与圆的交点为Q，即为摆球绕O点做圆周运动的“最高点”，在Q点应满足过O点做OPAB
9、取OP为等势面，在等效力场中，根据能量守恒定律得：【小结】 用等效的观点解决陌生的问题，能收到事半功倍的效果。然而等效是有条件的。在学习交流电的有效值与最大值的关系时，我们在有发热相同的条件将一个直流电的电压（电流）等效于一个交流电。本题中，把两个场叠加成一个等效的场，前提条件是两个力做功都与路径无关。sHMNPA例4如图，匀强电场的场强E4V/m，方向水平向左，匀强磁场的磁感强度B2T。方向垂直纸面向里，一个质量m1g带正电的小物块A从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑。当它滑行0.8m到N点时就离开壁做曲线运动，当A运动到P点时，恰好处于平衡状态，此时速度方向与水平方向成450角，设P与N的
10、高度差为H1.6m。试求（1）沿壁下滑时摩擦力做的功？（2）P与M的水平距离S等于多少？思考：（1）N点为什么会离壁运动？（2）P点受力情况如何？【解析】1）MN过程。由动能定理得：在N点A刚离开壁运动，故有：qEqv1B 由式得：（2）A到P点，根据平衡条件，得： 由得：NP过程：洛仑兹力不做功。依动能定理得：由得：说明：这一类型的题较侧重对物理过程和物理情境的理解，而且在分析过程中应结合相关知识点进行求解。如在磁场中运动，应结合几何关系确定轨迹的圆心和半径。要熟知圆的几何知识，如半径与切线（速度）垂直，弦切角等于这条弦所对的圆周角等。解答各类物理习题，能否依据题意建立起相应的物理模型，是解
11、题成败的重要环节，如果解题对题意中的物理模型与命题者的设计模型一致，题意就必然变为清晰鲜明，对习题、考题的难点便会随之突破。【专题训练】1下列粒子从初速为零的状态经加速电压为U的电场之后，哪种粒子的速度最大（）A钠离子Na+B粒子C氘核D质子2两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中。设r1、r2、为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它的运动周期，则（）Ar1r2，T1T2Br1r2，T1T2Cr1r2，T1T2Dr1r2，T1T23.质子和粒子在同一匀强磁场中作半径相同的圆周运动，由此可知质子的动能E1和粒子的动能E2之比为（）A4：1B1：1C1：2D2：1 4在
12、光滑绝缘的水平面上，一绝缘轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，俯视如图8所示，若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳子断开后可能的运动情况，下列说法中正确的是（） BC A小球做逆时针匀速圆周运动，半径变小； B小球做逆时针匀速圆周运动，半径增大；C小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变；D不管小球沿什么方向作匀速圆周运动，半径均变小 5如图所示，一带电物体以一定的初速度从绝缘粗糙水平面上的点向固定的带电体运动，与电性相同，当向右移动s时，速度减为零，那么当以同样的初速度从点向右的位移为/2时，的动能为( )大于初动能的一半等于初动能的一
13、半小于初动能的一半动能的减少量等于电势能的增加量与摩擦生热之和6如图甲所示，、表示真空中水平放置相距为的平行金属板，板长为，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，现在、两极间加上如图乙所示的周期性的交变电压，在/4时，恰有一质量为、电量为的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场，忽略粒子重力，下列关于粒子运动状态表述正确的是( )粒子在垂直于板的方向的分运动可能是往复运动粒子在垂直于板的方向的分运动不可能是单向运动粒子不可能沿与板平行的方向飞出只要电压的周期和的值同时满足一定条件，粒子可以沿与板平行的方向飞出ABCD7.一个原来静止的U238原子核，发生衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向
14、的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向（图中用箭头表示）可能是下图中哪一个所示？（图中半径大小没有按比例画）（）8.一种静电除尘器，由两块距离1厘米的平行金属板A、B所组成，如图所示，两板接上电压为9千伏的直流电源。如果有一尘埃P，其质量为10毫克，带电量为4.8109C，试通过比较尘埃的受力情况，说明除尘原理。9如图所示，X轴上方为匀强磁场，磁感强度为B，方向垂直纸面向里，X轴下方为匀强电场，场强为E，方向沿竖直向下，有一带负电微粒，电量为q、质量为m（重力不计），在y轴上某点由静止释放，在运动过程中要经过x轴上的Q点，Q点离原点O的距离为L，求：释放点与原点O的距离。10.利用学过知识，请你想办法把具有相同动能的质子和粒子分开。11、如图所示，相距为的水平放置的两平行金属板构成的电容器电容为，板接地且中央有一孔，开始时两板均不带电，现将电量为、质量为的液滴一滴一滴地
