高考物理二輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)知識(shí)再重溫 倒數(shù)第7天 電場(chǎng)與磁場(chǎng)教案

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倒數(shù)第7天　電場(chǎng)與磁場(chǎng) 考點(diǎn)要求重溫 考點(diǎn)24　物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒(Ⅰ) 考點(diǎn)25　靜電現(xiàn)象的解釋(Ⅰ) 考點(diǎn)26　點(diǎn)電荷(Ⅰ) 考點(diǎn)27　庫(kù)侖定律(Ⅱ) 考點(diǎn)28　靜電場(chǎng)(Ⅰ) 考點(diǎn)29　電場(chǎng)強(qiáng)度、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)(Ⅱ) 考點(diǎn)30　電場(chǎng)線(Ⅰ) 考點(diǎn)31　電勢(shì)能、電勢(shì)(Ⅰ) 考點(diǎn)32　電勢(shì)差(Ⅱ) 考點(diǎn)33　勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(Ⅱ) 考點(diǎn)34　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ) 考點(diǎn)35　示波管(Ⅰ) 考點(diǎn)36　常見電容器，電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系(Ⅰ) 考點(diǎn)37　磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線(Ⅰ) 考點(diǎn)38　通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)39　安培力、安培力的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)40　勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力(Ⅱ) 考點(diǎn)41　洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ) 考點(diǎn)42　洛倫茲力公式(Ⅱ) 考點(diǎn)43　帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(Ⅱ) 考點(diǎn)44　質(zhì)譜儀和回旋加速器(Ⅰ) 要點(diǎn)方法回顧 1.請(qǐng)回答庫(kù)侖定律的內(nèi)容、公式和適用條件分別是什么？ 答案　(1)內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上. (2)公式：F＝k，式中的k＝9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量. (3)適用條件：①點(diǎn)電荷；②真空中. 2.電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，它有三個(gè)表達(dá)式：E＝，E＝k和E＝，這三個(gè)公式有何區(qū)別？如果空間某點(diǎn)存在多個(gè)電場(chǎng)，如何求該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？電場(chǎng)的方向如何確定？ 答案　(1)區(qū)別 ①電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝，適用于任何電場(chǎng)，E由場(chǎng)源電荷和點(diǎn)的位置決定，與F、q無(wú)關(guān). ②真空中點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)E＝k，其中Q為場(chǎng)源電荷，r為某點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離. ③勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系式E＝，其中d為兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離. (2)用疊加原理求該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 若空間的電場(chǎng)是由幾個(gè)“場(chǎng)源”共同激發(fā)的，則空間中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于每個(gè)“場(chǎng)源”單獨(dú)存在時(shí)所激發(fā)的電場(chǎng)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和——疊加原理. (3)電場(chǎng)方向是正電荷的受力方向、負(fù)電荷受力的反方向、電場(chǎng)線的切線方向、電勢(shì)降低最快的方向. 3.比較電勢(shì)高低的方法有哪些？ 答案　(1)順著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低. (2)越靠近正場(chǎng)源電荷處電勢(shì)越高；越靠近負(fù)場(chǎng)源電荷處電勢(shì)越低. (3)根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化比較 ①移動(dòng)正電荷，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電勢(shì)降低；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，電勢(shì)升高. ②移動(dòng)負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電勢(shì)升高；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，電勢(shì)降低. 4.比較電勢(shì)能大小最常用的方法是什么？ 答案　不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，該電荷的電勢(shì)能就減少；只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，該電荷的電勢(shì)能就增加. 5.電場(chǎng)力做功有什么特點(diǎn)？如何求解電場(chǎng)力的功？ 答案　 (1)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn) 電荷在電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，它的電勢(shì)能的變化量是確定的，因而電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷所做的功的值也是確定的，所以，電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷所做的功，與電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，僅與初、末位置的電勢(shì)差有關(guān)，這與重力做功十分相似. (2)電場(chǎng)力做功的計(jì)算及應(yīng)用 ①W＝Flcos α，常用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，即F＝qE恒定. ②WAB＝qUAB，適用于任何電場(chǎng)，q、UAB可帶正負(fù)號(hào)運(yùn)算，結(jié)果的正負(fù)可反映功的正負(fù)，也可帶數(shù)值運(yùn)算，但功的正負(fù)需結(jié)合移動(dòng)電荷的正負(fù)以及A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低另行判斷. ③功能關(guān)系：電場(chǎng)力做功的過程就是電勢(shì)能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程，如圖，且W＝－ΔE其他. 6.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中分別滿足什么條件可以做加速直線運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)？處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的方法有哪些？ 答案　(1)加速——?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子的受力方向與運(yùn)動(dòng)方向共線、同向. 處理方法：①牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程相結(jié)合. ②功能觀點(diǎn)：qU＝mv－mv (2)偏轉(zhuǎn)——帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng). 處理方法：類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法. 沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)：l＝v0t 沿電場(chǎng)力方向的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)： y＝at2＝()2＝ 偏轉(zhuǎn)角tan θ＝＝ 7.電容的兩個(gè)表達(dá)式和平行板電容器的兩類問題是什么？ 答案　(1)①電容：C＝ ②平行板電容器的電容決定式：C＝∝. (2)平行板電容器的兩類問題： ①電鍵K保持閉合，則電容器兩端的電壓恒定(等于電源電動(dòng)勢(shì))，這種情況下帶電荷量Q＝CU∝C，而C＝∝，E＝∝. ②充電后斷開K，則電容器帶電荷量Q恒定，這種情況下C∝，U∝，E∝. 8.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？安培定則和左手定則有何區(qū)別？ 答案　(1)磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，存在于磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷周圍，產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動(dòng)，磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)而相互作用. (2)兩個(gè)定則：①安培定則：判斷電流周圍的磁場(chǎng)方向. ②左手定則：判斷電流或運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力方向. 9.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到力的作用嗎？磁場(chǎng)對(duì)電流的力的作用有什么特點(diǎn)？ 答案　當(dāng)通電導(dǎo)線放置方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線無(wú)力的作用.除此以外，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用.當(dāng)I⊥B時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用為安培力F＝BIL，其中L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，安培力的方向用左手定則判斷，且安培力垂直于B和I確定的平面. 10.帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力情況有何特點(diǎn)？洛倫茲力的大小與哪些物理量有關(guān)，它的方向如何判定？洛倫茲力為什么不做功？ 答案　(1)磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，對(duì)靜止電荷無(wú)力的作用.磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力叫洛倫茲力. (2)洛倫茲力的大小和方向：其大小為F洛＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角.F洛的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應(yīng)為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向的反方向. (3)因?yàn)槁鍌惼澚Φ姆较蚩偸谴怪庇谒俣确较?，所以洛倫茲力不做? 11.分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)圓心的確定：因?yàn)槁鍌惼澚洛指向圓心，根據(jù)F洛⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上任意兩點(diǎn)的(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))F洛的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力F洛的方向畫其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中任意一根弦的中垂線上，作出圓心位置. (2)半徑的確定和計(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑(或圓心角). (3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：利用回旋角α(即圓心角)與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360計(jì)算出圓心角α的大小，由公式t＝T可求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間. (4)注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)的對(duì)稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入粒子，必沿徑向射出. 12.當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中分別做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，類平拋運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常用什么方法來(lái)處理？ 答案　(1)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用力的觀點(diǎn)來(lái)處理(即用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式)； (2)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法來(lái)處理； (3)當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量的觀點(diǎn)來(lái)處理. 13.復(fù)合場(chǎng)通常指哪幾種場(chǎng)？大體可以分為哪幾種類型？處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)復(fù)合場(chǎng)及其分類 復(fù)合場(chǎng)是指重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存的場(chǎng)，在力學(xué)中常有四種組合形式：①電場(chǎng)與磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；②磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；③電場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)；④電場(chǎng)、磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng). (2)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的處理方法 ①正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問題的前提. ②靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解. 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解. 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解. 14.回旋加速器加速帶電粒子時(shí)，是不是加速電壓越大，粒子獲得的動(dòng)能越大，粒子回旋的時(shí)間越短？ 答案　設(shè)粒子的最大速度為vm，由qvB＝知vm＝，則粒子的最大動(dòng)能Ekm＝mv＝.故對(duì)同種帶電粒子，帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑?jīng)Q定. 粒子每加速一次獲得的動(dòng)能ΔEk0＝qU，帶電粒子每回旋一周被加速兩次，增加的動(dòng)能ΔEk＝2qU，則達(dá)到最大動(dòng)能的回旋次數(shù)n＝＝，若不考慮在電場(chǎng)中加速的時(shí)間，帶電粒子在磁場(chǎng)中回旋的總時(shí)間t＝nT＝＝，故對(duì)同種帶電粒子，加速電壓越大，粒子回旋的時(shí)間越短.