《高中物理高考二轮专题复习课件（可编辑）：专题六第1课时场的基本性质人教大纲版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理高考二轮专题复习课件（可编辑）：专题六第1课时场的基本性质人教大纲版（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题六专题六 电场和磁场电场和磁场第第1 1课时课时 场的基本性质场的基本性质基基 础础 回回 扣扣1.1.库仑定律库仑定律: :真空中两个点电荷之间相互作用的电真空中两个点电荷之间相互作用的电 力力, ,跟它们的电荷量的乘积成跟它们的电荷量的乘积成 , ,跟它们的距离跟它们的距离 的二次方成反比的二次方成反比, ,作用力的方向在作用力的方向在 . . 即即: :F F = , = ,其中其中 k k 为静电力常量为静电力常量, ,大小为大小为9 9 10 109 9 Nm2/C2. . 成立条件成立条件: ( (空气中也近似成立空气中也近似成立);); ，即带电体的形状和大小对相互作用力的，
2、即带电体的形状和大小对相互作用力的正比正比它们的连线上它们的连线上真空中真空中点电点电荷荷 影响可以忽略不计影响可以忽略不计. .对带电导体球对带电导体球, ,距离近了以后距离近了以后, , 电荷会重新分布电荷会重新分布, ,不能再用球心间距代替不能再用球心间距代替r r. .2.2.电场的最基本的性质是对放入其中的电荷电场的最基本的性质是对放入其中的电荷 电场强度电场强度E E是描述电场的力的性质的物理量是描述电场的力的性质的物理量. . 3.3.对电场强度的三个公式的理解对电场强度的三个公式的理解 (1)(1)E E = = 是电场强度的是电场强度的 式式, ,适用于适用于 电场电场. .
3、 电场中某点的场强是确定值电场中某点的场强是确定值, ,其大小和方向与试探其大小和方向与试探 电荷电荷q q无关无关. .试探电荷试探电荷q q充当充当“测量工具测量工具”的作用的作用. . (2) (2)E E = = 是真空点电荷所形成的电场的决定式是真空点电荷所形成的电场的决定式. . E E由场源电荷由场源电荷Q Q和场源电荷到某点的距离和场源电荷到某点的距离r r决定决定. .有力的有力的作用作用定义定义任何任何 (3) (3)E E= = 是场强与电势差的关系式是场强与电势差的关系式, ,只适用于只适用于 , ,注意式中注意式中d d为两点间沿电场方向的距离为两点间沿电场方向的距离
4、. . 4.4.电场强度的叠加电场强度的叠加 电场强度是矢量电场强度是矢量, ,当空间的电场是由几个点电荷共当空间的电场是由几个点电荷共 同激发的时候同激发的时候, ,空间某点的电场强度等于每个点电空间某点的电场强度等于每个点电 荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的 . .5.5.电势能是电荷与所在电场所共有的电势能是电荷与所在电场所共有的; ;电势、电势差电势、电势差 是由电场本身因素决定的是由电场本身因素决定的, ,与试探电荷无关与试探电荷无关. . 电势能、电势具有相对性电势能、电势具有相对性, ,与与 的选取有的选取有 关关; ;电势能的改变、电
5、势差具有绝对性电势能的改变、电势差具有绝对性, ,与电势零与电势零 点的选取无关点的选取无关. .匀强匀强电场电场矢量矢量和和电势零点电势零点6.6.磁场是一种特殊物质磁场是一种特殊物质, ,存在于磁极和存在于磁极和 周围周围, ,磁磁 场对放入磁场中的磁体或电流有场对放入磁场中的磁体或电流有 的作用的作用. . 7.7.带电粒子在磁场中的受力情况带电粒子在磁场中的受力情况 (1)(1)磁场只对磁场只对 电荷有力的作用电荷有力的作用, ,对对 电荷电荷 无力的作用无力的作用. .磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力. .(2)(2)洛伦兹力的大小和方向洛伦兹力的大小
6、和方向: :其大小为其大小为F F=qvBqvBsinsin, , 注意注意: :为为v v与与B B的夹角的夹角. .F F的方向仍由左手定则判的方向仍由左手定则判 定定, ,但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷但四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷 运动方向的反方向运动方向的反方向. . 8.8.洛伦兹力做功的特点洛伦兹力做功的特点 由于洛伦兹力始终和速度方向垂直由于洛伦兹力始终和速度方向垂直, ,所以洛伦兹力所以洛伦兹力 , ,但洛伦兹力的分力可以做功但洛伦兹力的分力可以做功. .电流电流力力运动运动静止静止永不做功永不做功9.9.静电力做功与电势能改变的关系静电力做功与电势能改变
7、的关系 静电力对电荷做正功静电力对电荷做正功, ,电势能电势能 , ,静电力对电荷静电力对电荷 做负功做负功, ,电势能电势能 , ,且电势能的减小量等于静电且电势能的减小量等于静电 力做功的多少力做功的多少, ,即即W W =-=-E E, ,正电荷沿电场线移动或正电荷沿电场线移动或 负电荷逆电场线移动负电荷逆电场线移动, ,静电力均做正功静电力均做正功, ,故电势能故电势能 减少减少; ;而正电荷逆电场线移动或负电荷沿电场线移而正电荷逆电场线移动或负电荷沿电场线移 动动, ,电势能均增大电势能均增大. . 10.10.等势面与电场线的关系等势面与电场线的关系 (1)(1)电场线总是与等势面
8、垂直电场线总是与等势面垂直, ,且从高电势等势面且从高电势等势面 指向低电势等势面指向低电势等势面. . (2)(2)电场线越密的地方电场线越密的地方, ,等差等势面也越密等差等势面也越密. . (3)(3)沿等势面移动电荷沿等势面移动电荷, ,静电力静电力 , ,沿电场线移沿电场线移 动电荷动电荷, ,静电力一定做功静电力一定做功. .减少减少增加增加不做功不做功思思 路路 方方 法法1.1.重视物理学的科学研究方法重视物理学的科学研究方法. .本部分内容的主要研本部分内容的主要研 究方法有究方法有:(1):(1)理想化模型理想化模型. .如点电荷、电场线、等如点电荷、电场线、等 势面势面;
9、(2) ;(2) 法法. .电场强度、电势的定义方电场强度、电势的定义方 法是定义物理量的一种重要方法法是定义物理量的一种重要方法;(3);(3) 的方法的方法. . 电场和重力场的比较电场和重力场的比较; ;静电力和重力的比较静电力和重力的比较; ;带电带电 粒子在电场中的运动和平抛运动的类比粒子在电场中的运动和平抛运动的类比. . 2.2.静电力做功的求解方法静电力做功的求解方法:(1):(1)由功的定义由功的定义WW = =F Fs s 求求;(2);(2)利用结论利用结论“静电力做功等于电荷静电力做功等于电荷 的负值的负值”来求来求, ,即即WW =-=-E E;(3);(3)利用利用
10、WWABAB = = 求求. .比值定义比值定义类比类比电势能增电势能增量量qUqUABAB题型题型1 1 电场性质的理解电场性质的理解 例例1 (20091 (2009台州市第二次调考台州市第二次调考) ) 如图如图6-1-16-1-1所示所示, , 带电量为带电量为Q Q的正点电荷固定在倾角的正点电荷固定在倾角为为3030的光滑绝缘斜面底部的的光滑绝缘斜面底部的C C点点, ,斜面上有斜面上有A A 、 B B 两点两点, ,且且A A、B B和和C C 在同一直线上在同一直线上, ,A A和和C C相距为相距为L L, ,B B 为为ACAC 中点中点. .现将一带电小球从现将一带电小球
11、从A A点静止释放点静止释放, ,当带电小当带电小球运动到球运动到B B点时速度正好又为零点时速度正好又为零. .若该带电小球在若该带电小球在A A点点处的加速度大小为处的加速度大小为 . .求求: :(1)(1)小球到小球到B B时加速度大小时加速度大小. .(2)(2)B B 和和A A 两点电势差两点电势差.(.(用用Q Q和和L L表示表示) )图图6-1-16-1-1解析解析 (1)A(1)A点时点时: :mgmgsin30sin30- =- =mamaA AB B点时点时: -: -mgmgsin30sin30= =mamaB B把把a aA A= ,= ,代入得代入得a aB B
12、= = (2)(2)由由(1)(1)问可得问可得 = = mgmg( (或或q q= )= )从从A A到到B B由动能定理可得由动能定理可得mgmg sin30sin30+ +qUqUABAB=0=0由以上二式得由以上二式得U UABAB=-=-U UBABA= =答案答案 （2 2） 关于电势、电势差、电势能、静电力做功的关系关于电势、电势差、电势能、静电力做功的关系这四个量的关系可用图这四个量的关系可用图6-1-26-1-2形象地表示出来形象地表示出来. .说说明如下明如下: :图图6-1-26-1-2 (1) (1)电荷克服静电力做了多少功电荷克服静电力做了多少功, ,电势能就增加多少
13、电势能就增加多少, ,静电力对电荷做了多少正功静电力对电荷做了多少正功, ,电势能就减少多少电势能就减少多少, ,即即WW=-=-E E电势能电势能. . (2) (2)电势具有相对性电势具有相对性, ,因此电势能也具有相对性因此电势能也具有相对性, ,与与电势零点的选择有关电势零点的选择有关; ;电势差具有绝对性电势差具有绝对性, ,因此静电力因此静电力做功具有绝对性做功具有绝对性, ,与电势零点的选择无关与电势零点的选择无关. . (3)(3)电势、电势差是由电场本身因素决定的电势、电势差是由电场本身因素决定的, ,与检验与检验电荷的有无没有关系电荷的有无没有关系; ;电势能是电荷与电场所
14、共有的电势能是电荷与电场所共有的. .预测演练预测演练1 1 (2009(2009吉林市高三下学期期末复习检测吉林市高三下学期期末复习检测) )如图如图6-1-36-1-3所示所示, , 实线是一簇未实线是一簇未标明方向的由点电荷标明方向的由点电荷Q Q产生的电场产生的电场线线, ,若带电粒子若带电粒子q q(|(|Q Q| | |q q|)|)由由a a运运动到动到b b, ,静电力做正功静电力做正功. .已知在已知在a a、b b两点粒子所受静电两点粒子所受静电图图6-1-36-1-3解析解析 若若Q为正电荷为正电荷, ,从从ab静电力做正功静电力做正功, ,说明静电说明静电力沿场强方向力
15、沿场强方向, ,q带正电带正电; ;由于由于a处电场线密处电场线密, ,场强场强Ea Eb, ,所以所以Fa Fb; ;沿电场线方向为电势降低的方向沿电场线方向为电势降低的方向, , , , A对对; ;同理可分析得知同理可分析得知C也对也对. .力大小分别为力大小分别为F Fa a、F Fb b, ,a a、b b两点电势为两点电势为a a、b b, ,则下则下列判断正确的是列判断正确的是 （ ）A.A.若若Q Q为正电荷为正电荷, ,则则q q带正电带正电, ,F Fa a F Fb b, ,a a b bB.B.若若Q Q为正电荷为正电荷, ,则则q q带负电带负电, ,F Fa a F
16、 Fb b, ,a a F Fb b, ,a a b bD.D.若若Q Q为负电荷为负电荷, ,则则q q带正电带正电, ,F Fa a b bAC预测演练预测演练2 2 (2009(2009西安市第三次质检西安市第三次质检) ) 如图如图6-1-46-1-4所所示为一匀强电场示为一匀强电场, ,某带电粒子从某带电粒子从A A点运动到点运动到B B点点, ,在这一运动过程中在这一运动过程中克服重力做的功为克服重力做的功为3.0J,3.0J,静电力做静电力做的功为的功为2.0J.2.0J.则下列说法中正确的则下列说法中正确的是是 （ ）A.A.粒子带正电粒子带正电B.B.粒子在粒子在A A点的电
17、势能比在点的电势能比在B B点少点少2.0J2.0JC.C.粒子在粒子在A A点的机械能比在点的机械能比在B B点少点少1.0J1.0JD.D.粒子在粒子在A A点的动能比在点的动能比在B B点多点多1.0J1.0J图图6-1-46-1-4解析解析 由运动轨迹和曲线运动的特点可知由运动轨迹和曲线运动的特点可知, ,静电力方静电力方向向右向向右, A, A对对; ;从从A AB B静电力做正功静电力做正功, ,E EpApA E EpBpB,B,B错错; ;由由于从于从A AB B静电力做功为静电力做功为2.0 J,2.0 J,B B点机械能增加点机械能增加2J, C2J, C错错; ;动能的变
18、化看各力做功的代数和动能的变化看各力做功的代数和, ,即即WW= =WWG G+ +WW电电= =-1J,D-1J,D对对. .答案答案 AD题型题型2 2 场的矢量性的理解场的矢量性的理解 例例2 2 (2009(2009泰安市第三次适应性泰安市第三次适应性练习练习) )如图如图6-1-56-1-5所示所示, , 在等量异种在等量异种点电荷形成的电场中点电荷形成的电场中, ,MNMN为两点电为两点电荷连线的中垂面荷连线的中垂面. .在中垂面的右侧在中垂面的右侧有一点有一点A A, ,其场强为其场强为E E, ,则在这个电则在这个电场中场中, ,与与A A点场强相同的点还有点场强相同的点还有
19、（ ）A.A.一个点一个点B.B.两个点两个点图图6-1-56-1-5C.C.三个点三个点D.D.四个点四个点解析解析 由于场强是矢量由于场强是矢量, ,场强相场强相同既包括大小相等同既包括大小相等, ,也要方向相也要方向相同同, ,画出等量异种点电荷形成电画出等量异种点电荷形成电场的电场线场的电场线, ,可知可知A A关于关于O O点的对称点点的对称点A A处的场强与处的场强与A A处相同处相同. .答案答案 A 拓展探究拓展探究 上例中与上例中与A A点场强大小相等的点还有几点场强大小相等的点还有几个个? ?答案答案 C1.1.等量异种点电荷连线的中垂线是等势线等量异种点电荷连线的中垂线是
20、等势线, ,而电场线而电场线 和等势线是垂直的和等势线是垂直的. .2.2.两个点电荷在空间某点所形成的电场应等于每个两个点电荷在空间某点所形成的电场应等于每个 点电荷在该点形成电场的矢量和点电荷在该点形成电场的矢量和. .3.3.几根通电导线在空间某点所形成的磁场也等于每几根通电导线在空间某点所形成的磁场也等于每 根通电导线在该点形成磁场的矢量和根通电导线在该点形成磁场的矢量和. .4.4.场是矢量场是矢量, ,场的叠加仍然遵循平行四边形定则场的叠加仍然遵循平行四边形定则. .预测演练预测演练3 3 (2009(2009大连市第二次模拟大连市第二次模拟) ) 三根完全相三根完全相同的长直导线
21、互相平行同的长直导线互相平行, ,通以大小通以大小和方向都相同的电流和方向都相同的电流. .它们的截面它们的截面处于一个正方形处于一个正方形abcdabcd的三个顶点的三个顶点a a、b b、c c处处, ,如图如图6-1-66-1-6所示所示. .已知每根已知每根通电长直导线在其周围产生的磁通电长直导线在其周围产生的磁感应强度与距该导线的距离成反比感应强度与距该导线的距离成反比, ,通电导线通电导线b b在在d d处处产生的磁场其磁感应强度大小为产生的磁场其磁感应强度大小为B B, ,则三根通电导线产则三根通电导线产生的磁场在生的磁场在d d处的总磁感应强度大小为处的总磁感应强度大小为 （
22、）A.2A.2B BB.3B.3B BC.2.1C.2.1B BD.3.8D.3.8B B图图6-1-66-1-6解析解析 a a、b b、c c三根导线在三根导线在d d处形成处形成的磁感应强度为的磁感应强度为B Ba a、B Bb b和和B Bc c, ,设正方设正方形边长为形边长为a a, ,则则B Bb b= =B B= = , = = , B Ba a= =B Bc c = , = ,B Ba a与与B Bc c的矢量和为的矢量和为B Bacac= = , ,方向与方向与B Bb b相同相同, ,如右图所示如右图所示, ,总总磁感应强度大小为磁感应强度大小为B B总总= =B Bb
23、b+ +B Bacac= =3= =3B B. .答案答案 B题型题型3 3 带电粒子在电场内的运动带电粒子在电场内的运动 例例3 3 (2009(2009安徽省高考自主命题仿真题三安徽省高考自主命题仿真题三) )如图如图6-1-7(a)6-1-7(a)所示所示, , 真空室中电极真空室中电极K K发出的电子发出的电子( (初速不计初速不计) )经过经过U U0 0=1 000V=1 000V的加速电场后的加速电场后, ,由小孔由小孔S S沿两水平金沿两水平金属板属板A A、B B间的中心线射入间的中心线射入, ,A A、B B板长板长l l=0.20m,=0.20m,相距相距d d=0.02
24、m,=0.02m,加在加在A A、B B两板间的电压两板间的电压U U随时间随时间t t变化的变化的U Ut t图线如图图线如图(b)(b)所示所示, ,设设A A、B B间电场可看作是均匀的间电场可看作是均匀的, ,且且两板外无电场两板外无电场. .在每个电子通过电场区域的极短时间在每个电子通过电场区域的极短时间内内, ,电场可视作恒定的电场可视作恒定的, ,两板右侧放一记录圆筒两板右侧放一记录圆筒, ,筒的筒的左侧边缘与极板右端距离左侧边缘与极板右端距离b b=0.15m,=0.15m,圆筒绕其竖直轴匀圆筒绕其竖直轴匀速转动速转动, ,周期周期T T=0.20s,=0.20s,筒的周长筒的
25、周长s s=0.20m, =0.20m, 筒能接收到筒能接收到通过通过A A、B B板的全部电子板的全部电子. .图图6-1-76-1-7(1)(1)以以t t=0=0时时( (见图见图b,b,此时此时U U=0)=0)电子打到圆筒记录纸上电子打到圆筒记录纸上的点作为的点作为xyxy坐标系的原点坐标系的原点, ,并取并取y y轴正方向竖直向上轴正方向竖直向上. .试计算电子打到记录纸上的最高点的试计算电子打到记录纸上的最高点的y y坐标和坐标和x x坐标坐标( (不计重力作用不计重力作用).).(2)(2)在给出的坐标纸在给出的坐标纸( (图图c)c)上定量地画出电子打到记录上定量地画出电子打
26、到记录纸上的点形成的图线纸上的点形成的图线. .解题关键解题关键 1.1.由于电子通过电场区域的时间很短由于电子通过电场区域的时间很短, , 电电场可视作匀强电场场可视作匀强电场, ,电子做类平抛运动电子做类平抛运动. .2.2.由于板外无电场由于板外无电场, ,电子将沿切线方向飞出做匀速运电子将沿切线方向飞出做匀速运动动. .因此因此y y坐标应包括两部分坐标应包括两部分: :一部分是电场内竖直方一部分是电场内竖直方向匀加速运动的位移向匀加速运动的位移, ,一部分是场外匀速运动的竖直一部分是场外匀速运动的竖直位移位移. .解析解析 (1)(1)计算电子打到记录纸上的最高点坐标计算电子打到记录
27、纸上的最高点坐标, ,设设v v0 0为沿为沿A A、B B板中心线射入电场初速度板中心线射入电场初速度, ,一个电子的电荷一个电子的电荷量为量为e e, ,则则 mvmv0 02 2= =eUeU0 0 电子在中心方向运动为匀速运动电子在中心方向运动为匀速运动, ,设电子穿过设电子穿过A A、B B板板时时间为时时间为t t0 0, ,则则l l= =v v0 0t t0 0 电子在垂直电子在垂直A A、B B板的方向运动为匀加速直线运动板的方向运动为匀加速直线运动, ,对对于恰能穿过于恰能穿过A A、B B板的电子在它通过时加在两板间的板的电子在它通过时加在两板间的电压电压U UC C应满
28、足应满足: = : = t t0 02 2 联立联立式得式得U UC C= = U U0 0=20V=20V此电子从此电子从A A、B B板间射出时沿板间射出时沿y y方向的分速度为方向的分速度为v vy y= = t t0 0 此后此后, ,此电子做匀速直线运动此电子做匀速直线运动, ,它打在记录纸上的点最它打在记录纸上的点最高高, ,则有则有 = = 由以上各式解得由以上各式解得y y= + =2.5cm= + =2.5cm 从题给的从题给的U Ut t图可知图可知, ,加在两板间的电压加在两板间的电压U U的周期的周期T T0 0=0.10s=0.10sU U的最大值的最大值U Um m
29、=100V,=100V,因为因为U UC C U Um m, ,在一个周期在一个周期T T0 0内内, ,只只有开始的一段时间间隔有开始的一段时间间隔t t内有电子通过内有电子通过A A、B B板板t=t= 因为电子打在记录纸上的最高点不止一个因为电子打在记录纸上的最高点不止一个, ,根据题中根据题中关于坐标原点与起始记录的规定关于坐标原点与起始记录的规定, ,第第1 1个最高点个最高点x x的坐的坐标为标为x x1 1= = s s=2cm=2cm第第2 2个最高点的坐标为个最高点的坐标为x x2 2= =12cm= =12cm第第3 3个最高点的坐标为个最高点的坐标为x x3 3= =22
30、cm= =22cm因为记录筒的筒周长为因为记录筒的筒周长为20cm,20cm,所以第所以第3 3个最高点已与第个最高点已与第1 1个最高点重合个最高点重合, ,即打到记录纸上的最高点只有两个即打到记录纸上的最高点只有两个, ,它们的坐标分别由式它们的坐标分别由式、表示表示. .(2)(2)如下图所示如下图所示答案答案 见解析见解析预测演练预测演练4 4 (2009(2009平顶山许昌新乡第三次调研平顶山许昌新乡第三次调研) )如图如图6-1-86-1-8甲所示甲所示, ,两个平行金属板两个平行金属板P P、Q Q正对竖直放置正对竖直放置, ,两两板间加上如图乙所示的交变电压板间加上如图乙所示的
31、交变电压. .t t=0=0时时, ,Q Q板比板比P P板电板电势高势高U U0 0, ,在两板的正中央在两板的正中央MM点有一电子在静电力作用点有一电子在静电力作用下由静止开始运动下由静止开始运动( (电子所受重力可忽略不计电子所受重力可忽略不计),),已知已知电子在电子在0 04 4t t0 0时间内未与两板相碰时间内未与两板相碰. .则电子速度方向向则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间段是左且速度大小逐渐增大的时间段是 （ ）图图6-1-86-1-8A.0A.0t t t t0 0B.B.t t0 0 t t22t t0 0C.2C.2t t0 0 t t33t t0 0D.3D
32、.3t t0 0 t t4 a aB B a aA AB.B.粒子在粒子在A A、B B、C C三点的动能大小关系三点的动能大小关系E Ek kC C E Ek kB BEEk kA AC.C.粒子在粒子在A A、B B、C C三点的电势能大小关系三点的电势能大小关系E Ep pC C E Ep pB B E Ep pA AD.D.粒子由粒子由A A运动到运动到B B和由和由B B运动到运动到C C静电力做的功相等静电力做的功相等解析解析 A A、B B、C C三点的场强关系为三点的场强关系为E EC C E EB B E EA A,A,A对对; ;由由A A到到C C的过程的过程, ,静电力
33、一直做正功静电力一直做正功,B,B对对; ;静电力做正功静电力做正功, ,电势能减小电势能减小, ,E Ep pC C E Ep pB B + R R2 2粒子将射出磁场区域粒子将射出磁场区域. .当当n n=4,=4,= = 时时r r= =R R1 1= ,= ,r r+ + R R2 2, ,粒子返回粒子返回A A点的时间最短点的时间最短. .此时粒子的运动轨迹如下图所示此时粒子的运动轨迹如下图所示. .又粒子做圆周运动的周期又粒子做圆周运动的周期T T= =1.31= =1.311010-7-7s st tminmin=2=2T T=2.62=2.621010-7-7s s答案答案 (1) (2)(1) (2) (3)(3)见解析图见解析图 2.622.621010-7-7s s返回
