（新課標(biāo)卷）河北省廊坊市2013年高考物理押題猜想 電場和磁場

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1、廊坊2013年高考押題猜想 電場和磁場 一、大綱解讀 二、重點(diǎn)剖析 “場”的本質(zhì)源自電荷，電荷的周圍存在電場，運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場，因此知識(shí)鏈條的頂端是電荷；同時(shí)電場或磁場又反過來對(duì)電荷或運(yùn)動(dòng)電荷施加力的作用，體現(xiàn)了知識(shí)體系的完整，因果輪回．知識(shí)結(jié)構(gòu)如圖7－1．分“場”的產(chǎn)生、場對(duì)物質(zhì)（電荷或?qū)w）的作用和能量關(guān)系三個(gè)版塊． 　　　　　　　　　　　　　　　圖7－1 三、考點(diǎn)透視 考點(diǎn)1、“場”的性質(zhì) 從力和能兩個(gè)角度去描述場的性質(zhì)．電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B分別描述電場和磁場對(duì)放入其中的物質(zhì)（電荷、通電導(dǎo)體）力的作用；電勢就是從電場能的角度引入的物理量，雖然中學(xué)物理沒有直接對(duì)磁

2、場的能給出量度，但安培力做功則反映了放入磁場中的通電導(dǎo)體與磁場共同具有能量． 點(diǎn)撥：勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線方向電勢均勻降落，在公式U=Ed中，計(jì)算時(shí)d雖然是一定要用沿場強(qiáng)方向的距離，但在同一個(gè)勻強(qiáng)電場E中，電勢差U與距離d的關(guān)系卻可以演變?yōu)椤叭我庖蛔迤叫芯€上等距離的兩點(diǎn)的電勢差相等”，體現(xiàn)知識(shí)運(yùn)用的“活”字，平時(shí)練習(xí)時(shí)要注意． 運(yùn)動(dòng)電荷 磁場 電場 產(chǎn)生 作用于 產(chǎn)生 作用于 圖6-1 電荷 電流 圖7－3 考點(diǎn)2、“場”對(duì)物質(zhì)的作用 電場對(duì)放入其中的電荷有力的作用，由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場中運(yùn)

3、動(dòng)的試題；電場對(duì)放入其中的導(dǎo)體的作用，產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象． 磁場只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和電流可能有磁場力作用，當(dāng)帶電粒子的速度和導(dǎo)體與磁感線平行時(shí)不受磁場力．洛倫茲力一般與帶電粒子的平衡和勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題相關(guān)． 點(diǎn)撥：該題綜合考查了麥克斯韋電磁理論、電磁感應(yīng)原理以及楞次定律，“突然減弱”的磁場不僅使帶電粒子所受洛倫茲力單純減小，由變化的磁場產(chǎn)生的電場會(huì)對(duì)帶電粒子做功而改變其動(dòng)能，使用楞次定律判斷電場的方向是難點(diǎn)．同學(xué)們一般都只將問題放在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中去分析判斷，認(rèn)為洛倫茲力不做功，帶電粒子的動(dòng)能不變而錯(cuò)選A． 解析：靜電平衡時(shí)，整個(gè)導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面，a、b電勢相等

4、，導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)處處為零，AD錯(cuò)；d點(diǎn)場強(qiáng)方向即正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)方向，即由d指向b，沿電場線方向電勢降低，故b端的電勢比d點(diǎn)的低，B對(duì)C錯(cuò)； 答案：B 點(diǎn)撥：這部分只要求掌握靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的特性即可．一是不要以帶電正、負(fù)來判斷電勢高低，二是要區(qū)分靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的三種場強(qiáng)：場源電荷的場強(qiáng)、感應(yīng)電荷的場強(qiáng)和實(shí)際場強(qiáng)． 四、熱點(diǎn)分析： 例4：在如圖所示的空間中，存在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng)。據(jù)此可以判斷出 A．質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢能減小，沿著z軸方向電勢升高 B．質(zhì)

5、子所受電場力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢能增大，沿著z軸方向電勢降低 C．質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢能不變，沿著z軸方向電勢升高 D．質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢能不變，沿著z軸方向電勢降低 圖7－6 例5：如圖7－6所示，一根長L＝1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場強(qiáng)為E＝1.0×105 N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場中．桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝+4.5×10-6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q＝+1.0×10-6 C，質(zhì)量m＝1.0×10-2 kg．現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運(yùn)動(dòng)

6、．（靜電力常量k＝9.0×109 N·m2／C2，取g＝l0 m/s2) ⑴小球B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？ ⑵小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？ ⑶小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度h2＝0.6l m時(shí)，速度為v＝1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？ 解得： 代人數(shù)據(jù)解得：h1＝0.9 m 反思：由于點(diǎn)電荷A在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)并不相等，使小球B的運(yùn)動(dòng)加速度也不恒定，因此不能從運(yùn)動(dòng)規(guī)律求高度h1，必須對(duì)小球B在運(yùn)動(dòng)中受力情況的變化作出分析和判斷，得到“小球B速度最大時(shí)合力為零”的結(jié)論，然后通過求合力來計(jì)算高度h1；第⑶問是本題的難點(diǎn)，拋開考生熟悉的點(diǎn)電

7、荷在單一電場中電勢能變化與電場力做功的關(guān)系模式，考生必須從能量轉(zhuǎn)化與做功的關(guān)系的角度出發(fā)，確定小球B電勢能的改變與兩個(gè)力做功有關(guān)：勻強(qiáng)電場的電場力和小球A對(duì)小球B的庫侖力，且電場力做的功等于電荷電勢能的減少量，才能確定． C．粒子穿過電場的過程中，電場力做功 D．粒子穿過電場的過程中，電勢能減小 反思：帶電粒子飛出電場時(shí)速度恰好沿y軸的正方向，反過來看，從粒子飛出點(diǎn)到原點(diǎn)O，該曲線就是一條類平拋運(yùn)動(dòng)的拋物線，即粒子的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)，因此y方向速度不變，x方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，飛出時(shí)速度恰好減小到零． 例7：a b c θ 圖7－8 如圖7－8所示，帶正電的小球穿在絕緣粗糙傾角為

8、θ的直桿上，整個(gè)空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直于桿斜向上的勻強(qiáng)磁場，小球沿桿向下滑動(dòng)，在a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為100J，到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零，則b點(diǎn)恰為a、c的中點(diǎn)，則在此運(yùn)動(dòng)過程中（ ） A．小球經(jīng)b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為50J B．小球電勢能增加量可能大于其重力勢能減少量 C．小球在ab段克服摩擦力所做的功與在bc段克服摩擦力所做的功相等 D．小球到c點(diǎn)后可能沿桿向上運(yùn)動(dòng) 解析：電場力方向豎直向上，因此電場力與重力的合力P恒定且一定在豎直方向上；小球到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零，說明小球有減速運(yùn)動(dòng)．若小球先做加速運(yùn)動(dòng)，則隨速度的增大洛倫茲力（垂直于桿）增大，小球受到桿的彈力增大，因此滑動(dòng)摩擦力增大，加

9、速度減小，當(dāng)加速度減小到零時(shí)速度最大，然后做勻速運(yùn)動(dòng)，不合題意，故小球一開始就做減速運(yùn)動(dòng)，由于速度減小而洛倫茲力減小，則滑動(dòng)摩擦力隨之減小，因此從a到b的平均摩擦力大于從b到c，兩段合力做功不行，A、C錯(cuò)；若合力P若向下，mg>qE，則運(yùn)動(dòng)過程中電勢能的增加量小于重力勢能的減小量，若P＝0，則二者相等，若P向上，則B正確；P向上，當(dāng)小球速度為零時(shí)若有，則小球可沿桿向上運(yùn)動(dòng)，D對(duì)． 解析：帶電粒子射出電場時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為θ，如圖7－10所示，有： v0 M N B 圖7－10 φ v r θ d O (b) (a) θ v v0 ，又，而 ，A正確． 答案

10、：A 反思：由于粒子的偏轉(zhuǎn)角與U有關(guān)，不少考生由此計(jì)算粒子射出電場時(shí)的速度v與d、U的關(guān)系，無端多出幾個(gè)未知量使判斷受阻．第一直覺是d與粒子在電場的偏轉(zhuǎn)角有關(guān)沒錯(cuò)，但偏轉(zhuǎn)角和粒子在磁場中的軌道半徑又都與粒子射出電場時(shí)的速度相關(guān)，因此直接圍繞偏轉(zhuǎn)角列方程求解即可． 例9、如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運(yùn)動(dòng)的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方 ， 解得　，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿足方程的點(diǎn)即為所求位置。 答案： 解析：⑴由平衡條件有： mg O’ 圖7－15 O C θ A D E

11、 B qE F F C’ [ 帶負(fù)電荷 ⑵電場反向后，電場力和重力的合力F大小仍為不變，方向與豎直方向夾角為θ＝37°指向右下方，小球的平衡位置O’，O O’與OC的夾角為2θ＝74°，故小球從C點(diǎn)開始向O’做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)O’時(shí)速度最大，根據(jù)對(duì)稱性，小球會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到與OO’成2θ＝74°的C’點(diǎn)，即在CC’之間振動(dòng)．由圖7－15可知，C點(diǎn)與同O等高的D點(diǎn)間電勢差最大，由U＝Ed得 即 由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫? 答案：⑴負(fù)電荷，q=3.00×10-3C；⑵Um=320V,FN=1.24N 反思:帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題，解答采用了等效場、對(duì)稱性等解題

12、常用方法．此類試題的“平衡位置”的確定是要點(diǎn)，正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析是前提． 4．三個(gè)確定：當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，相關(guān)問題的解答關(guān)鍵在三個(gè)確定，如圖7－16所示： O’ B A υ υ φ O θ 圖7－16 F F α ⑴圓心O：總是位于粒子在不同位置的兩點(diǎn)A、B處所受洛侖茲力F作用線的交點(diǎn)上或弦AB的中垂線OO′與任一個(gè)洛侖茲力F作用線的交點(diǎn)上； ⑵半徑R：①物理方法——； ②幾何方法——一般由三角計(jì)算來確定. ⑶圓心角α與時(shí)間t：粒子的速度偏向角φ等于回旋角α，并等于弦AB與切線的夾角(弦切角)θ的2倍，且有 Ｂ.空氣阻

13、力做負(fù)功，使其動(dòng)能減小 Ｃ.向南北兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng) Ｄ.太陽對(duì)粒子的引力做負(fù)功 5. 如圖4所示，勻強(qiáng)電場Ｅ方向水平向左，帶有正電荷的物體沿絕緣水平面向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過Ａ點(diǎn)時(shí)動(dòng)能是100Ｊ，經(jīng)過Ｂ點(diǎn)時(shí)　，動(dòng)能是Ａ點(diǎn)的，減少的動(dòng)能有轉(zhuǎn)化成電勢能，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過Ｂ點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為（　　　） Ａ.16Ｊ Ｂ.8Ｊ Ｃ.4Ｊ Ｄ.20Ｊ 8. 如圖7所示，在重力加速度為ｇ的空間中，有一個(gè)帶電量為＋Ｑ的場源電荷置于Ｏ點(diǎn)，Ｂ、Ｃ為以）為圓心，半徑為Ｒ的豎直圓周上的兩點(diǎn)，Ａ、Ｂ、Ｏ在同一豎直線上，ＡＢ＝Ｒ，Ｏ、Ｃ在同一水平線上，現(xiàn)在有一質(zhì)量為ｍ，電荷量為的有孔小

14、球，沿光滑絕緣細(xì)桿ＡＣ從Ａ點(diǎn)由靜止開始下滑，滑至Ｃ點(diǎn)時(shí)速度的大小為,下列說法正確的是（　　?。? Ａ.從Ａ到Ｃ小球做勻加速運(yùn)動(dòng) Ｂ.從Ａ到Ｃ小球的機(jī)械能守恒 Ｃ.Ｂ、Ａ兩點(diǎn)間的電勢差為 Ｄ.若小球不通過桿從Ａ點(diǎn)自由釋放，則下落到Ｂ點(diǎn)時(shí)的速度大小為 Ｄ.小球重力在Ｂ點(diǎn)的瞬時(shí)功率為 10. 如圖9所示，絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E，在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電q的小球，由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，下述說法正確的是( ) A、小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒 B、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大

15、C、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為3（mg+qE） D、小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為（mg+qE） 二、填空題（本題2小題，共18分，把答案填在題中的橫線上或按要求答題） ｃ當(dāng)兩探針Ⅰ和Ⅱ分別與環(huán)上，環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙接觸時(shí)，電流表指針將　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”） ｄ當(dāng)兩探針Ⅰ和Ⅱ分別與環(huán)上、導(dǎo)電紙上ａ點(diǎn)接觸時(shí)，電流表指針將　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”） 　 12.如圖11所示，實(shí)驗(yàn)中如果探針在導(dǎo)電紙上不論如何移動(dòng)，電流表指針都不動(dòng)，若改用多用表直流電壓擋直接測Ａ、Ｂ兩極對(duì)導(dǎo)電紙的電壓，電壓正常，再測Ａ電極對(duì)導(dǎo)電紙的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓處處相等，且等于電

16、源的電動(dòng)勢，這說明 （２）小球達(dá)到Ｃ點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力 （３）要使小球剛好能運(yùn)動(dòng)到Ｄ點(diǎn)，小球開始運(yùn)動(dòng)的位置應(yīng)離Ｂ點(diǎn)多遠(yuǎn)？ 16. 設(shè)在討論的空間范圍內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為Ｂ的勻強(qiáng)磁場，Ｂ的方向垂直于紙面向里，如圖15所示，在紙平面上有一長為h的光滑絕緣空心細(xì)管ＭＮ，管的Ｍ端內(nèi)有一帶正電的小球Ｐ1，在紙平面上Ｎ端的正右前方2h處有一個(gè)不帶電的小球Ｐ2，開始時(shí)Ｐ1相對(duì)管靜止，管向運(yùn)動(dòng)，小球Ｐ2在紙平面上沿著以于ＭＮ延長線方向成角的速度運(yùn)動(dòng)，設(shè)管的質(zhì)量遠(yuǎn)大于Ｐ1的質(zhì)量，Ｐ1在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)對(duì)管的運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略。 已知Ｐ1離開的管的Ｎ端時(shí)相

17、對(duì)紙面的速度大小恰好為，且在離開管后最終能與Ｐ2相碰，試求：（１）Ｐ1的比荷 （２）和的比值 參考答案： 1. BCD 2. BC 3.D 4.A 5. C 6. AD 7.C 8. CD 9. AB 10.BC 11.（１）ＣＤ（２）指零　　指零　　指零　　　左偏　 （２）當(dāng)Ａ球受到的合力為零即加速度為零時(shí)，動(dòng)能最大，設(shè)此時(shí)Ａ球與Ｂ點(diǎn)間的距離為Ｒ，則，解得。 ，解得 即得： 所以： 17. 解：……①　 由于重力和電場力平衡，電粒子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，小球平拋且碰時(shí)動(dòng)量守恒，根據(jù)條件，碰后反向 ……①