2019高考物理二轮复习·专题复习(练习)·专题四电场和磁场2:含解析
2019年版本高考物理二轮复习专题训练:磁场(含答案详解)新人教版-Word版
高考磁场复习(附参考答案)1. 图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个“D”形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能E k随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法中正确的是A.在E k-t图中应有t4-t3= t3-t2= t2-t1B.高频电源的变化周期应该等于t n-t n-1C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径D.在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加速次数越多,粒子的最大动能一定越大答案:AC解析:根据回旋加速器的原理可知,带电粒子运动周期相同,每经过半个周期加速一次,在E k-t图中应有t4-t3= t3-t2= t2-t1,选项A正确;高频电源的变化周期应该等于2(t n-t n-1),选项B错误;粒子的最大动能只与回旋加速器的D型盒半径和磁感应强度有关,与加速电压和加速次数无关,要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径,选项C正确D错误。
2.如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点。
a、b两粒子的质量之比为A.1∶2B.2∶1C.3∶4D.4∶3答案:C解析:根据粒子a、b动能相同,m a v a2=m b v b2;a粒子在磁场中运动轨迹半径r a=d/,b粒子在磁场中运动轨迹半径r b=d,所对的圆心角为120°,轨迹弧长为s a=2πr a/3=2πd/3,运动时间t a= s a/v a;b粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为60°,轨迹弧长为s b=πr b/3=πd/3,运动时间t b= s b/v b;联立解得为a、b两粒子的质量之比为T/6,根据周期公式,T=, a、b两粒子同时到达P点,的质量之比为m a∶m b=3∶4,选项C 正确。
【最新】2019高考物理二轮复习专题试卷----电场试题-Word版试卷及答案解析
高考物理二轮复习专题试卷----电场试题-Word 版试卷及答案解析学号: 姓名:一、选择题1.某电场的分布如图所示,带箭头的实线为电场线,虚线为等势面.A 、B 、C 三点的电场强度分别为EA 、EB 、EC ,电势分别为、、,关于这三点的电场强度和电势的关系,以下判断正确的是( )A ϕB ϕCϕA .EA<EB ,= B .EA>EB ,>B ϕC ϕA ϕB ϕC .EA>EB ,<D .EA=EC ,=A ϕB ϕB ϕCϕ2.[2011·海南物理卷] 关于静电场,下列说法正确的是( ) A .电势等于零的物体一定不带电 B .电场强度为零的点,电势一定为零 C .同一电场线上的各点,电势一定相等D .负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加3.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P 点出现亮斑,那么示波管中的( )A.极板应带正电 XB.极板应带正电X 'C.极板应带负电 YD.极板应带正电Y '4.如图1所示,从F 处释放一个无初速的电子向B 板方向运动,指出下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为E)( )A .电子到达B 板时的动能是E eV B .电子从B 板到达C 板动能变化量为零 C .电子到达D 板时动能是3E eV D .电子在A 板和D 板之间做往复运动5.如图2所示,静止的电子在加速电压U1的作用下从O 经P 板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压U2的作用下偏转一段距离.现使U1加倍,要想使电子的 运动轨迹不发生变化,应该 ( )A .使U2加倍B .使U2变为原来的4倍C .使U2变为原来的倍D .使U2变为原来的1/26.如图10所示,D 是一只理想二极管,电流只能从a 流向b ,而不能从b 流向a.平行板电容器的A 、B 两极板间有一电荷,在P 点处于静止状态.以E 表示两极板间的电场强度,U 表示两极板间的电压,Ep 表示电荷在P 点的电势能.若保持极板B 不动,将极板A 稍向上平移,则下列说法中正确的是 ( )A .E 变小B .U 变大C .Ep 变大D .电荷仍保持静止7.(2010·泰安质检)传感器是一种采集信息的重要器件,图6所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F 作用于可动膜片电极上时,以下说法中正确的是 ( )A .若F 向上压膜片电极,电路中有从a 到b 的电流B .若F 向上压膜片电极,电路中有从b 到a 的电流C .若F 向上压膜片电极,电路中不会出现电流D .若电流表有示数,则说明压力F 发生变化 8.用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图).设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( )A.保持S 不变,增大d,则θ变大B.保持S 不变,增大d,则θ变小C.保持d 不变,减小S,则θ变小D.保持d 不变,减小S,则θ不变。
高中物理-专题四第1课时 电场和磁场基本问题
专题四电场和磁场第1课时电场和磁场基本问题1.电场强度的三个公式(1)E=Fq是电场强度的定义式,适用于任何电场。
电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷q无关,试探电荷q充当“测量工具”的作用。
(2)E=k Qr2是真空中点电荷所形成的电场场强的决定式,E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定。
(3)E=Ud是场强与电势差的关系式,只适用于匀强电场。
注意:式中d为两点间沿电场方向的距离。
2.电场能的性质(1)电势与电势能:φ=E p q。
(2)电势差与电场力做功:U AB=W ABq=φA-φB。
(3)电场力做功与电势能的变化:W=-ΔE p。
3.等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且从电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)电场线越密的地方,等差等势面也越密。
(3)沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,电场力一定做功。
4.带电粒子在磁场中的受力情况(1)磁场只对运动的电荷有力的作用,对静止的电荷无力的作用。
(2)洛伦兹力的大小和方向:F洛=q v B sin θ。
注意:θ为v与B的夹角。
F的方向由左手定则判定,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。
5.洛伦兹力做功的特点由于洛伦兹力始终和速度方向垂直,所以洛伦兹力永不做功。
1.主要研究方法(1)理想化模型法。
如点电荷。
(2)比值定义法。
如电场强度、电势的定义方法,是定义物理量的一种重要方法。
(3)类比的方法。
如电场和重力场的类比;电场力做功与重力做功的类比;带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比。
2.静电力做功的求解方法(1)由功的定义式W=Fl cos α来求。
(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求,即W=-ΔE p。
(3)利用W AB=qU AB来求。
3.电场中的曲线运动的分析采用运动合成与分解的思想方法。
4.匀强磁场中的圆周运动解题关键找圆心:若已知进场点的速度和出场点,可以作进场点速度的垂线,依据是F洛⊥v,与进出场点连线的垂直平分线的交点即为圆心;若只知道进场位置,则要利用圆周运动的对称性定性画出轨迹,找圆心,利用平面几何知识求解问题。
高考二轮复习专题四 电场与磁场
专题四 电场与磁场本专题解决的是综合应用动力学方法和功能关系解决带电粒子在电场和磁场中的运动问题。
本部分内容是高考的热点和难点,考查内容多,分值大,物理过程多,且情景复杂,综合性强,常作为理综试卷的压轴题。
命题特点是在选择题中考查电场的基本性质,在计算题中综合应用动力学方法和功能关系解决带电粒子在复合场中的运动问题。
本专题考查的重点有以下几个方面:①电场的基本性质,②带点粒子(带电体)在电场中的直线运动,③带电粒子(带电体)在电场中类平抛运动,⑤带电粒子在磁场中的偏转问题等本部分易错点集中在电磁场基本定义掌握不清,磁场中无法准确定位圆心,进而无法求得半径、圆心角等关键量。
第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题包括10小题。
每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确。
)1. 静电计是用来测量电容器两极板间电势差的仪器,两极板之间的电势差越大则静电计的指针偏角越大。
平行板电容器、滑动变阻器、电源、电键以及静电计按如图所示的电路连接。
当电键闭合时静电计的指针有偏转,下列能使偏角增大的是( )A .断开电键增大两极板间的距离B .闭合电键增大两极板间的距离C .闭合电键减小两极板间的距离D .闭合电键使变阻器滑动的滑片向左移动【答案】A【解析】要使静电计的指针张开角度增大些,必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大,断开开关S 后,将M 、N 分开些,电容器的带电荷量不变,电容减小,电势差增大,A 正确;保持开关S 闭合,将M 、N 两极板分开或靠近些,静电计金属球和外壳之间的电势差不变,B 、C 均错误;保持开关S 闭合,将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动,静电计金属球和外壳之间的电势差不变,D 错误。
2. (2015年安徽卷)已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为02σε,其中σ为平面上单位面积所带的电荷量,ε0为常量。
如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S ,其间为真空,带电量为Q 。
高考物理二轮复习考前回归课本:电场与磁场(含答案)
电场与磁场一、静电场[核心知识判] 说明:以下物理概念、规律的叙述中,正确的在后面的括号内打“√”,错误的打“×”.1.电场强度是表示电场力的性质的物理量,描述电场的强弱,放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度,即E=Fq,E为矢量.( )2.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向,线的疏密表示电场强度的大小.( )3.电荷在电场中具有势能,叫做电势能,电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功,是标量,具有相对性.( ) 4.电势是描述电场的能的性质的物理量,电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,即φ=Epq,是个标量.( )5.电场中两点间电势的差值叫电势差,也叫电压,即U AB=φA-φB或U AB=WABq,是标量.( )6.电容器的电容是表示电容器储存电荷本领的物理量,其大小与两极板间的电势差成正比,与电容器所带的电荷量成反比,即C=UQ.( )7.电荷守恒定律:电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中总电荷数不变.( )8.库仑定律仅适用于真空中的点电荷.( )9.匀强电场电势差和电场强度的关系E=Ud,只适用于匀强电场,它表明在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上的电势差.( )10.平行板电容器的电容的决定式:C=4πkSεrd.( )11.带电粒子在匀强电场中的偏转规律,如图所示.①在垂直于场强方向上,粒子做匀速直线运动:v x=v0,x=v0t②在平行于场强方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动:a=qEm,v y=qEmt,y=12qE mt2③离开电场时,粒子在板间的运动时间为t=L v 0沿电场力方向上的位移(偏移量)为y=UqL2 2mv20d偏转角为φ,tan φ=UqLmv2d( )答案:1.√ 2.√ 3.√ 4.√ 5.√ 6.×(订正:电容器所带的电荷量与两极板间的电势差的比值叫电容,即C=QU) 7.√8.√9.√10.×(订正:C=εrS4πkd) 11.√[思考点拓展]说明:下列问题的解答中有两个是错误的,请找出,说明错因并改正.想一想——易混的问题1.如果在某空间同时存在几个场源电荷,如何确定某一点的电场强度和电势?答:电场强度是矢量.空间某一点的电场强度等于各个电荷单独存在时在该点产生电场强度的矢量和.电势是标量,空间某一点的电势,在零电势点确定后,等于各个电荷单独存在时在该点产生电势的代数和.2.电场线是如何描述电场性质的?答:(1)电场线每一点的切线方向表示该点的电场强度方向.(2)在同一电场里,电场线越密的地方,场强越大,电场线越稀疏的地方,场强越小.(3)沿电场线的方向,电势越来越低.3.粒子在电场中运动时,在什么条件下粒子的运动轨迹与电场线重合?答:任何情况下都重合,因为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹.议一议——易错的问题4.电场强度和电势差都是描述电场性质的物理量,二者的关系如何?答:在匀强电场中二者的关系(1)大小关系:E=UABd,其中d为A、B两点沿场强方向间的距离.(2)方向关系:电场强度的方向就是电势降低最快的方向.5.带电粒子在电场中只受电场力作用做一般曲线运动时,速度方向、场强方向与运动轨迹的关系如何?答:(1)带电粒子轨迹的切线方向为该点处粒子速度的方向.(2)带电粒子所受电场力的方向一定指向轨迹曲线凹的一侧,根据电荷性质可确定场强方向(与电场力方向相同或相反).(3)运动轨迹一定夹在速度方向与电场力方向之间.(4)根据电场力方向与速度方向之间的夹角确定电场力做功的情况(正、负功).6.带电荷量一定的平行板电容器,当只增加两板之间的距离时,两板之间的电场强度如何改变?答:变小.7.应用力学中的哪些观点和思路处理带电粒子在电场中的运动问题?答:(1)运动学观点运动学观点是指用匀变速运动的公式来解决实际问题,一般有两种情况:①带电体的初速度方向与匀强电场的电场线共线,带电体做匀变速直线运动.②带电体的初速度方向与电场线垂直,带电体做匀变速曲线运动(类平抛运动).(2)功能观点功能观点是指用动能定理、能量转化和守恒定律来解决实际问题,特别适用于非匀变速运动问题.①若用动能定理,则要分清有多少个力做功,是正功还是负功,合功是多少,同时要明确初、末状态及运动过程中动能的增量;②若用能量转化和守恒定律,则要分清带电体在运动过程中共有多少种能量参与转化,哪些能量是增加的,哪些能量是减少的.答案:二、带电粒子在电磁场中的运动[核心知识判]说明:以下物理概念、规律的叙述中,正确的在后面的括号内打“√”,错误的打“×”.1.磁感应强度:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做磁感应强度,即B=FIL.磁感应强度B是由磁场自身性质决定的,是矢量,其方向就是磁场的方向.( ) 2.磁感线:磁感线上各点的切线方向表示该点的磁感应强度的方向;磁感线的密疏表示磁场的强弱;磁感线是闭合曲线,在磁铁外部由N极指向S极,在磁铁内部由S极指向N极.任意两条磁感线都不相交.( )3.电流的磁效应:人们利用磁场产生电流的现象.( )4.安培力:磁场对电流的作用,F=BIL sin α,式中α是电流方向与磁场方向的夹角,L为导线的有效长度.闭合通电线圈在匀强磁场中所受的安培力的矢量和为零.( )5.洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用,F=qvB(条件v⊥B).( )6.判断电流磁场的安培定则(1)对于通电直导线,用右手握住直导线,大拇指指向电流方向,弯曲的四指所指的方向就是直线电流周围磁感线环绕的方向.( )(2)对于通电螺线管,用右手握住螺线管,弯曲的四指指向电流环绕方向,右手大拇指指向螺线管中心轴线上磁感线的方向(螺线管的N极).( )(3)对于环形电流,让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.( )7.判断磁场力方向的左手定则(1)安培力:F=BIL sin θ方向的判断左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.( )(2)洛伦兹力:F=qvB方向的判断用左手定则判断:四指必须指向电流方向(不是速度方向)即正电荷定向移动的方向,对负电荷,四指应指向负电荷定向移动方向的反方向.( ) 8.带电粒子在匀强磁场中的运动规律(1)若速度v∥B时,则洛伦兹力F=0,带电粒子以速度v做匀速直线运动.( )(2)若速度v⊥B时,洛伦兹力提供向心力,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以速度v做匀速圆周运动,qvB=mv2r,轨道半径r=mvqB,运动周期T=2πmqB.( )答案:1.√ 2.√ 3.×(订正:电流的周围产生磁场的现象叫做电流的磁效应) 4.√ 5.√ 6.(1)√(2)√(3)√7.(1)√(2)√8.(1)√(2)√[思考点拓展] 说明:下列问题的解答中有一个是错误的,请找出,说明错因并改正.想一想——易混的问题1.不计重力的带电粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中将做何种运动?常用的计算公式有哪些?答:不计重力的带电粒子垂直磁场方向射入匀强磁场时做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=mv2r,得轨道半径计算公式r=mvqB,运动周期公式T=2πmqB.2.不计重力的带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动,如何确定粒子做圆周运动的圆心?答:(1)若已知粒子轨迹上的两点的速度方向,根据F⊥v,分别确定两点处的洛伦兹力F的方向,其交点(或延长线的交点),即为圆心.(2)若已知粒子轨迹上的两点和其中一点的速度方向,画出粒子轨迹上的两点连线(即过这两点的圆的弦),作它的中垂线,并画出已知点v的垂线,则中垂线与垂线的交点即为圆心.(3)若已知粒子轨迹上的两点并能求出半径R,连接粒子轨迹上的两点,并作连线的中垂线,从连线的端点到中垂线上距离为R的点即为圆心.(4)若已知粒子的入射方向和出射方向,且能求得粒子的轨道半径R,但不知粒子的运动轨迹时,延长粒子的两速度方向所在的直线,作两直线夹角的角平分线,在角平分线上找到距两直线的距离为R的点,即为圆心.(5)若粒子沿圆形匀强磁场半径方向垂直磁场射入,偏转后离开磁场时速度方向的反向延长线一定经过圆形磁场的圆心.3.如何确定带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的轨道半径r?答:(1)应用几何知识求半径,画出带电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹,构造几何关系,应用勾股定理或三角函数关系求半径.(2)应用物理规律求半径,即r=mv qB .议一议——易错的问题4.如何求粒子在有界匀强磁场的运动时间?答:在磁场中运动时间的确定,利用圆心角与弦切角的关系,或者是四边形内角和等于360°计算出圆心角θ的大小,由公式t=θ360°T可求出运动时间.有时也用弧长与线速度的比t=l v .5.正常工作的回旋加速器里的电场和磁场对带电粒子分别起什么作用?答:电场控制带电粒子在D形盒里做圆周运动,磁场对粒子加速.6.带电粒子在复合场中运动的形式有哪几种?答:带电粒子在复合场中做什么运动,取决于带电粒子所受的合外力及初速度.①当带电粒子在复合场中所受的合外力为零时,做匀速直线运动(如速度选择器).②当带电粒子所受的重力与电场力等值反向,洛伦兹力提供向心力时,带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动.③当带电粒子所受的合外力是变力,且与初速度方向不在一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子的运动轨迹既不是圆弧,也不是抛物线,由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区,因此粒子的运动情况也发生相应的变化,其运动过程可能由几种不同的运动阶段组成.7.利用磁场和电场都能使带电粒子的运动方向发生偏转,二者的主要区别是什么?答:“电偏转”和“磁偏转”的区别:。
2019高考物理二轮复习专题复习专项训练:专题能力提升练(四)A卷:含解析
根据左手定则可知:安培力方向垂直于电流安培力方向既垂直于如图所示,电场中一簇电场线关于y轴对称分布,O点是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心一个圆周上四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x 轴上,则()A、M点电势比P点电势高B、OM间电势差等于NO间电势差C、一正电荷在O点电势能小于在Q点电势能D、将一负电荷从M点移到P点,电场力做正功解析:由图象可知,场源电荷必然在O点以下y轴上,电场线与等势面处处正交,沿电场线方向电势降低最快,则过P点等势面对应电势较高,选项A错误;电场线密处,等差等势面也越密,因此NO之间电势差较大,选项B错误;过O点等势面与x轴相切,过Q点等势面与x轴相交,所以O点电势比Q点高,由E p=qφ可知,正电荷在O点电势能大于在Q点电势能,选项C错误;用同样办法做等势面,MP之间电势差小于零,将负电荷从M 点移到P点,电场力做正功,选项D正确、答案:D3.如图所示,两平行导轨与水平面成α=37°角,导轨间距为L=1.0 m,匀如图所示,bc边长为与线框平面垂直5.(2015·安徽高考大小为σ,其中如图,两根平行长直导线相距、c是导线所在平面内三点质谱议构造原理如图所示、从粒子源做初速为零,粒子经过电场加速后进入有界垂直纸面向里匀强磁场区域并沿着半圆周运动而达到照相底片上如图在竖直放置铅屏电子速度大小均为铅屏A平行放置,S=πr2=2.83×10-3m2答案:(1)1.25×10-16 J(2)2.83×10-3m29.(2015·重庆高考)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统特殊电动机、如图所示是某音圈电机原理示意图,它由一对正对磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外磁场忽略不计、线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内长度始终相等、某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.(1)求此时线圈所受安培力大小和方向;(2)若此时线圈水平向右运动速度大小为v,求安培力功率、解析:(1)由安培力表达式F=BIL可知,线圈所受安培力F=nBIL,由左手定则可判断安培力方向水平向右、(2)由功率公式P=F v可知,安培力功率P=nBIL v.答案:(1)nBIL水平向右(2)nBIL v10.(2014·广东高考)如图所示,足够大平行挡板A1、A2竖直放置,间距6L,两板间存在两个方向相反匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN为理想分界面,Ⅰ区磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外、A1、A2上各有位置正对小孔S1、S2,两孔与分界面MN距离均为L.质量为m、电荷量为+q粒子经宽度为d匀强电场由静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并直接偏转到(1)若k=1,求匀强电场电场强度(2)若2<k<3,且粒子沿水平方向从与k关系式和Ⅱ区磁感应强度由几何关系得R22-(kL又有q v B0=m v2R④。
整理高三物理第二轮复习专题四电场和磁场
高三物理二轮复习专题高三物理二轮复习专题3-5重难点突破一、关于光电效应问题1、分析方法(1)常见电路(2)两条线索(a)通过频率分析:光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.(b)通过光的强度分析:由I光强=Nhν可知,频率一定时,入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大;光强一定时,频率越高→光子数目少→产生的光电子数越少→光电流小.2、典型图象(1)光电流与电压的关系说明:频率的比较:E km=hν-W0= eU c可知遏止电压越大,频率越高,遏止电压相同,频率相同,从图可知ν甲=ν乙<ν丙。
光强的比较:饱和光电流与单位时间逸出的光电子数有关,单位时间逸出的光电子数与光强和光的频率有关,由I光强=Nhν可知,甲的强度大于乙的强度。
(2)反向遏止电压与入射光频率的关系说明:由U C=ℎν−W0e 可知,根据横坐标交点可求金属的极限频率ν0=w0/h,根据斜率可以算出普朗克恒量,斜率h/e,根据纵轴截距可以推算出金属的逸出功,w0/e。
(3)最大初动能与入射光频率的关系说明:由E K=ℎν−W0可知,图线与横轴的交点坐标是极限频率ν0,图线与纵轴的交点数值是逸出功w0,图象的斜率就是普朗克恒量h。
例、如图所示电路可研究光电效应规律。
图中标有A和K的为光电管,其中A为阴极,K 为阳极。
理想电流计可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压。
现接通电源,用光子能量为10.5eV的光照射阴极A,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0V;现保持滑片P位置不变,以下判断正确的是(AC)A.光电管阴极材料的逸出功为4.5eVB.若增大入射光的强度,电流计的读数不为零C.若用光子能量为12eV的光照射阴极A,光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A,同时把滑片P向左移动少许,电流计的读数一定不为零二、关于原子跃迁问题1、注意“一个原子”还是“一群原子”一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱条数为N==C,而一个氢原子处于量子数为n的激发态上时,最多可辐射出n-1条光谱线.例、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能(A)级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n−1A. 2200B. 2000C. 1200D. 24002、注意是“跃迁”还是“电离”不管是吸收还是辐射光子,其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差,欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去,就需要给原子一定的能量。
2019届高三物理二轮复习专题三:《电场与磁场》训练(带答案及详解)
《带电粒子在电场中的运动》专题训练1.下列选项中的点电荷所带电荷量的绝对值相同,各电荷间互不影响,电荷的电性以及在坐标系中的位置已经标出。
则坐标原点O处电场强度最大的是()。
解析▶由点电荷电场强度公式E=k可求每个点电荷的电场强度,根据电场强度的合成满足平行四边形定则,可知A、C两项的O点电场强度大小E=k,B项的O点电场强度大小E=k,D项的O点电场强度为0,故B项的O点电场强度最大。
答案▶ B2.(多选)如图所示是某静电场电场线和等势面分布关系图,其中实线为电场线,虚线为等势面。
一带正电粒子(不计重力)从a点经c点运动到b点,则()。
A.a点电场强度比b点电场强度小B.从a点运动到c点电场力对粒子做的功大于从c点运动到b点电场力对粒子做的功C.带电粒子在a点的动能小于在b点的动能D.带电粒子从c点运动到b点的过程中,电势能增加解析▶根据电场线疏密程度可知a点电场强度比b点电场强度小,A项正确;由图可知U ac<U cb,因为W=Uq,所以从a点运动到c点电场力对粒子做的功小于从c点运动到b点电场力对粒子做的功,B项错误;从a点运动到b 点,电场力做正功,电势能减小,动能增加,带电粒子在a点的动能小于在b点的动能,C项正确;带电粒子从c点运动到b点的过程中,电场力做正功,电势能减小,D项错误。
答案▶AC3.一静止带正电的点电荷Q固定在坐标系中的原点O,任一点的电场强度大小与该点到点电荷的距离r的平方的关系如图所示,电场中三个点a、b、c的坐标分别为(1,6)、(,3)、(6,E c)。
将一带正电的检验电荷从原点O移动到a 点电场力做的功为W O a,从O点移动到c点电场力做的功为W O c,a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc。
下列选项正确的是()。
A.r b=2 mB.E c=1 V/mC.φc>φb>φaD.W O c<W O a解析▶根据E=可知,6=,3=,E c=,解得r b=m,E c=1 V/m,A项错误,B项正确;在正点电荷形成的电场中,离电荷越远,电势越低,所以φa>φb>φc,C项错误;因U O c>U O a,W=Uq,所以W O c>W O a,D项错误。
高三物理二轮复习:专题4 电场和磁场课件 第2讲
带电粒子在匀强磁场中的运动
(2014· 乌鲁木齐模拟)如 图所示, 在 ab=bc 的等腰三角形 abc 区 域内有垂直纸面向外的匀强磁场,d 是 ac 上任意一点,e 是 bc 上任意一点。大 量相同的带电粒子从 a 点以相同方向垂 直磁场射入,由于速度大小不同,粒子从 ac 和 bc 上不同点离 开磁场。不计粒子重力,则从 c 点离开的粒子在三角形 abc 磁 场区域内经过的弧长和运动时间。与从 d 点和 P 点离开的粒子 相比较 ( )
二定律,向心力,解决带电粒子在磁场中运动的问题要画出其 运动轨迹,找出相应的几何关系,从而确定圆心和半径。意在 考查考生对边界磁场问题的理解和处理能力。
专题四
第二讲
走向高考 · 二轮专题复习新课标版 ·物理
如图所示,若粒子从 ac 边射出,粒 子依次从 ac 上射出时,半径增大而圆心 角相同,弧长等于半径乘以圆心角,所 以经过的弧长越来越大, 运动时间 t=θT /2π,运动时间相同,所以 A 正确,C 错 误;如果从 bc 边射出,粒子从 b 到 c 上 依次射出时,弧长会先变小后变大,但 都会小于从 c 点射出的弧长,圆心角也会变大,但小于从 c 点 射出时的圆心角,所以运动时间变小,故 B 错误,D 正确。
专题四 第二讲
走向高考 · 二轮专题复习新课标版 ·物理
2.带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)若 v∥B,带电粒子以速度 v 做匀速直线运动,此情况 下洛伦兹力等于零。 (2)若 v⊥B,带电粒子在垂直于磁感线的平面内以入射速 度做匀速圆周运动。 v2 ①向心力由洛伦兹力提供,qvB=m R ; mv ②轨道半径 R= qB ; 2πR 2πm ③周期:T= v = qB 。
2
课后强化作业
专题四
二轮复习专题电场与磁场——带电粒子在电场中的加速与偏转讲义(含解析)
2023届二轮复习专题电场与磁场——带电粒子在电场中的加速与偏转讲义(含解析)本专题主要讲解带电粒子(带电体)在电场中的直线运动、偏转,以及带电粒子在交变电场中运动等相关问题,强调学生对于直线运动、类平抛运动规律的掌握程度。
高考中重点考查学生利用动力学以及能量观点解决问题的能力,对于学生的相互作用观、能量观的建立要求较高。
探究1带电粒子在电场中的直线运动典例1:(2021湖南联考)如图所示,空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A、B,间距为d,中央分别开有小孔O、P。
现有甲电子以速率v0从O点沿OP方向运动,恰能运动到P点。
若仅将B板向右平移距离d,再将乙电子从P′点由静止释放,则()A.金属板A、B组成的平行板电容器的电容C不变B.金属板A、B间的电压减小C.甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同D.乙电子运动到O点的速率为2v0训练1:(2022四川联考题)多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器,其基本原理如图所示,从离子源A处飘出的离子初速度不计,经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。
质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成,开始时反射区1、2均未加电场,当离子第一次进入漂移管时,两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场,其电场强度足够大,使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。
离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时,撤去反射区的电场,离子打在荧光屏B上被探测到,可测得离子从A到B的总飞行时间。
设实验所用离子的电荷量均为q,不计离子重力。
(1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1;(2)反射区加上电场,电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离x;(3)已知质量为m0的离子总飞行时间为t0,待测离子的总飞行时间为t1,两种离子在质量分析器中反射相同次数,求待测离子质量m1。
探究2 带电粒子在电场中的偏转典例2:(2022北京月考)让氕核(1H)和氘核(21H)以相同的动能沿与电场垂直的方向1从ab边进入矩形匀强电场(方向沿a→b,边界为abcd,如图所示)。
高三物理二轮复习 专题四 电场与磁场
中的运动
⑪质谱仪和回旋加速器
1.对电场强度的三个公式的理解:E=F是电场强度的①定义式,适用于任 q
何电场,电场中某点的场强是确定值,其大小和方向与试探电荷 q 无关;E=k Q r2
是真空中点电荷所形成的电场的决定式,由场源电荷 Q 和场源电荷到某点的距
离 r 决定;E=U是场强与电势差的关系式,只适用于②匀强电场,式中 d 为两 d
答案:BC
【变式 1-1】 (2015·山东卷)直角坐标系 xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,
G、H 两点坐标如图.M、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷
置于 O 点时,G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用 k 表示.若将该正点
电荷移到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为( )
4.带电粒子(不计重力)在电场中的运动可以分为两种特殊类型:加速和偏 转.带电粒子在电场中加速问题的分析,通常利用动能定理 qU=⑥1mv2-1mv 20
22
来求 v;而带电粒子在电场内的偏转常采用⑦运动分解的办法来处理.
5.带电粒子在磁场中的运动,首先根据轨迹和受力情况确定圆心,再利用 平面几何知识确定半径、求出粒子在磁场中运动的时间.因此,正确分析带电粒 子的⑧受力及⑨运动特征是解决问题的前提.
等大、反向
等大、同向
3.电场线与带电粒子运动轨迹的关系 (1)同时满足以下三个条件时,两者会重合 ①电场线为直线; ②电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行; ③电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行. (2)其他情况两者不会重合
5.等势面的特点 (1)等势面一定和电场线垂直. (2)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功. (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面. (4)电场线越密的地方,等差等势面越密.
高三物理 专题复习 《电场与磁场的理解》(含答案解析)
复习备考建议1.电场问题是动力学与能量观点在电磁学中的延续,主要考查点有电场叠加、电场描述、电场能的性质、带电粒子(带电体)在电场中的运动等.带电粒子(带电体)在电场中的运动能够综合考查运动的合成与分解、牛顿第二定律、动能定理等.这部分内容综合性强,是命题的热点.2.带电粒子在匀强磁场中的运动综合了洛伦兹力、牛顿运动定律、匀速圆周运动等知识,是高考命题的热点和重点,对磁场叠加、安培力的考查,难度一般不大.高考对于带电粒子在磁场中的运动的考查,多为选择题或计算题,难度适中,所以要重点复习,但不要过于繁、难.第6课时 电场与磁场的理解 考点电场性质的理解1.电场强度、电势、电势能的表达式及特点对比表达式特点电场强度E =F q ,E =k Q r 2,E =U d矢量,由电场本身决定.电场线越密,电场强度越大电势 φ=E pq标量,与零电势点的选取有关,沿电场线方向电势逐渐降低电势能 E p =qφ,ΔE p =-W 电标量,电场力做正功,电势能减小2.电势高低的比较(1)沿着电场线方向,电势越来越低;(2)带电荷量为+q 的点电荷,在电场力的作用下从电场中的某点移至无穷远处,电场力做功越多,则该点的电势越高;(3)根据电势差U AB =φA -φB ,若U AB >0,则φA >φB ,反之φA <φB .3.电势能变化的判断(1)由E p=qφ判断:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大;(2)由W AB=E p A-E p B判断:电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增大;(3)只有电场力做功时,电荷的电势能与动能之和守恒.4.运动轨迹问题(1)某点速度方向即为轨迹在该点的切线方向;(2)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正、负;(3)结合速度方向与电场力的方向,确定电场力做功的正、负,从而确定电势能、电势的变化等.例1(多选)(2019·贵州安顺市上学期质量监测)两电荷量分别为q 1和q2的点电荷分别放在x 轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图1所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则()图1A.q1带正电,q2带负电B.A、N点的电场强度大小为零C.NC间场强方向沿x轴负方向D.将一负点电荷从N点移到D点,电势能一直增大答案AC解析由题图可知,在q1附近电势为正,q2附近电势为负,可知q1带正电,q2带负电,故A 正确;φ-x图象的斜率表示场强E,可知A、N两点电场强度不为零,故B错误;由题图可知:由N至C,电势升高,所以场强方向沿x轴负方向,故C正确;由N至D,电势先升高后降低,则将一负点电荷从N点移到D点,电势能先减小后增大,故D错误.变式训练1.(多选)(2019·全国卷Ⅲ·21)如图2,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点.则()图2A.a点和b点的电势相等B.a点和b点的电场强度大小相等C.a点和b点的电场强度方向相同D.将负电荷从a点移到b点,电势能增加答案BC解析b点距q近,a点距-q近,则b点的电势高于a点的电势,A错误;如图所示,a、b 两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强.其中E1∥E3,E2∥E4,且知E1=E3,E2=E4,故合场强E a与E b大小相等、方向相同,B、C正确;由于φa<φb,负电荷从低电势处移至高电势处过程中,电场力做正功,电势能减少,D错误.2.(多选)(2020·山东等级考模拟卷·9)在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内外的电场线分布如图3所示,下列说法正确的是()图3A.M点的电场强度比K点的大B.球壳内表面带负电,外表面带正电C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功答案ABD解析由电场线的疏密程度可知,M点的场强大于K点的场强,A正确;由于感应起电,在金属球壳的内表面感应出负电,外表面感应出正电,B正确;负电荷在电场中,沿电场线方向运动,电场力做负功,电势能增加,C错误,D正确.例2(多选)(2018·全国卷Ⅱ·21)如图4,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点.一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2.下列说法正确的是()图4A .此匀强电场的场强方向一定与a 、b 两点连线平行B .若该粒子从M 点移动到N 点,则电场力做功一定为W 1+W 22C .若c 、d 之间的距离为L ,则该电场的场强大小一定为W 2qLD .若W 1=W 2,则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差 答案 BD解析 结合题意,只能判定U ab >0,U cd >0,但电场方向不能确定,A 项错误;由于M 、N 分别为ac 和bd 的中点,对于匀强电场,则U MN =φa +φc 2-φb +φd 2=U ab +U cd2,可知该粒子由M至N 过程中,电场力做功W =W 1+W 22,B 项正确;电场强度的方向只有沿c →d 时,才有场强E =W 2qL ,但本题中电场方向未知,C 项错误;若W 1=W 2,则U ab =U cd =U MN ,即φa -φb=φM -φN ,φa -φM =φb -φN ,可知U aM =U bN ,D 项正确. 变式训练3.(多选)(2019·山东日照市上学期期末)一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图5所示,三点的电势分别为10 V 、16 V 、24 V .下列说法正确的是( )图5A .坐标原点的电势为18 VB .电场强度的大小为1.25 V/cmC .电场强度的方向从c 点指向a 点D .电子从b 点运动到坐标原点,电场力做功为2 eV 答案 ABD解析 根据φb -φa =φc -φO ,因a 、b 、c 三点电势分别为φa =10 V 、φb =16 V 、φc =24 V ,则原点处的电势为φO =18 V ,故A 正确;如图,y 轴上y =2点(M 点)的电势为φM =φO -φO -φa 4=16 V ,所以b 点与y 轴上y =2点的电势相等,连接b 点与y 轴上y =2点的直线即为等势线,过a 点作Mb 的垂线即为电场线,方向与y 轴负方向成37°角斜向上,垂足为N ,由几何关系得:∠abM =37°,aN =ab ·sin 37°=4.8 cm ,φN =φb ,所以E =U Na aN =1.25 V/cm ,故B 正确,C 错误;φb <φO ,则电子从b 点运动到坐标原点,电场力做正功,W =2 eV ,故D 正确.考点 带电粒子(带电体)在电场中的运动1.直线运动的两种处理方法 (1)动能定理:不涉及t 、a 时可用.(2)牛顿第二定律和运动学公式:涉及a 、t 时可用.尤其是交变电场中,最好再结合v -t 图象使用.2.匀强电场中偏转问题的处理方法 (1)运动的分解已知粒子只在电场力作用下运动,且初速度方向与电场方向垂直. ①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间t =Lv 0.②沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a =F m =qE m =qUmd .③离开电场时的偏移量y =12at 2=qUL 22md v 02.④速度偏向角tan φ=v y v 0=qUx md v 02――→x =L tan φ=qULmd v 02; 位移偏向角tan θ=y x =qUx 2md v 02――→x =Ltan θ=qUL 2md v 02. (2)动能定理:涉及功能问题时可用.注意:偏转时电场力做的功不一定是W =qU 板间,应该是W =qEy (y 为偏移量). 3.非匀强电场中的曲线运动(1)电荷的运动轨迹偏向所受合外力的一侧,即合外力指向轨迹凹的一侧;电场力一定沿电场线切线方向,即垂直于等势面.(2)由电场力的方向与运动方向的夹角,判断电场力做功的正负,再由功能关系判断动能、电势能的变化.例3 (2019·全国卷Ⅱ·24)如图6,两金属板P 、Q 水平放置,间距为d .两金属板正中间有一水平放置的金属网G ,P 、Q 、G 的尺寸相同.G 接地,P 、Q 的电势均为φ(φ>0).质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子自G 的左端上方距离G 为h 的位置,以速度v 0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计.图6(1)求粒子第一次穿过G 时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小; (2)若粒子恰好从G 的下方距离G 也为h 的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少? 答案 (1)12m v 02+2φd qh v 0mdhqφ(2)2v 0mdh qφ解析 (1)PG 、QG 间场强大小相等,均为E .粒子在PG 间所受电场力F 的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a ,有E =2φd ①F =qE =ma ②设粒子第一次到达G 时动能为E k ,由动能定理有 qEh =E k -12m v 02③设粒子第一次到达G 时所用的时间为t ,粒子在水平方向的位移为l ,则有h =12at 2④l =v 0t ⑤联立①②③④⑤式解得 E k =12m v 02+2φd qhl =v 0mdhqφ(2)若粒子穿过G 一次就从电场的右侧飞出,则金属板的长度最短.由对称性知,此时金属板的长度为L =2l =2v 0mdhqφ. 变式训练4.(2019·湖南六校4月联考)如图7所示,空间中存在着由一固定的负点电荷Q (图中未画出)产生的电场.另一正点电荷q 仅在电场力作用下沿曲线MN 运动,在M 点的速度大小为v 0,方向沿MP 方向,到达N 点时速度大小为v ,且v <v 0,则( )图7A .Q 一定在虚线MP 下方B .M 点的电势比N 点的电势高C .q 在M 点的电势能比在N 点的电势能小D .q 在M 点的加速度比在N 点的加速度小 答案 C解析 场源电荷带负电,运动电荷带正电,它们之间是吸引力,而曲线运动合力指向曲线的内侧,故负点电荷Q 应该在轨迹的内侧,故A 错误;只有电场力做功,动能和电势能之和守恒,运动电荷在N 点的动能小,故其在N 点的电势能大,故C 正确;运动电荷为正电荷,故N 点电势高于M 点电势,故M 点离场源电荷较近,则M 点场强较大,所以q 在M 点的加速度比在N 点的加速度大,故B 、D 错误.5.(2019·河北“五个一名校联盟” 第一次诊断)如图8所示,地面上某区域存在着水平向右的匀强电场,一个质量为m 的带负电的小球以水平方向的初速度v 0由O 点射入该区域,刚好竖直向下通过竖直平面中的P 点,已知连线OP 与初速度方向的夹角为60°,重力加速度为g ,则以下说法正确的是( )图8A .电场力大小为3mg2B .小球所受的合外力大小为3mg3 C .小球由O 点到P 点用时3v 0gD .小球通过P 点时的动能为52m v 02答案 C解析 设OP =L ,从O 到P 水平方向做匀减速运动,到达P 点的水平速度为零;竖直方向做自由落体运动,则水平方向:L cos 60°=v 02t ,竖直方向:L sin 60°=12gt 2,解得:t =3v 0g ,选项C 正确;水平方向F 1=ma =m v 0t =3mg3,小球所受的合外力是F 1与mg 的合力,可知合力的大小F =(mg )2+(F 1)2=233mg ,选项A 、B 错误;小球通过P 点时的速度v P =gt =3v 0,则动能:E k P =12m v P 2=32m v 02,选项D 错误.考点磁场对电流的作用1.对磁场的理解(1)磁感应强度是矢量,其方向与通电导线在磁场中所受力的方向垂直; (2)电流元必须垂直于磁场方向放置,公式B =FIL才成立;(3)磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的,与通电导线受力的大小及方向均无关. 2.磁场的叠加对于电流在空间某点的磁场,首先应用安培定则判断出各电流在该点的磁场方向,然后应用平行四边形定则合成. 3.安培力(1)若磁场方向和电流方向垂直:F =BIL . (2)若磁场方向和电流方向平行:F =0. (3)方向判断:左手定则.(4)方向特点:垂直于磁感线和通电导线确定的平面. 4.磁场力做功情况磁场力包括洛伦兹力和安培力,由于洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直,洛伦兹力不做功,但是安培力可以做功.例4 (2019·全国卷Ⅰ·17)如图9,等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M 、N 与直流电源两端相接.已知导体棒MN 受到的安培力大小为F ,则线框LMN 受到的安培力的大小为( )图9A .2FB .1.5FC .0.5FD .0 答案 B解析 设三角形边长为l ,通过导体棒MN 的电流大小为I ,则根据并联电路的特点可知通过导体棒ML 和LN 的电流大小为I2,如图所示,依题意有F =BlI ,则导体棒ML 和LN 所受安培力的合力为F 1=Bl ·I 2=12F ,方向与F 的方向相同,所以线框LMN 受到的安培力大小为1.5F ,选项B 正确.变式训练5.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图10所示,利用这种装置可以把质量为m =2.0 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到6 km/s ,若这种装置的轨道宽d =2 m 、长L =100 m 、电流I =10 A 、轨道摩擦不计且金属杆EF 与轨道始终垂直并接触良好,则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是( )图10A .B =18 T ,P m =1.08×108 W B .B =0.6 T ,P m =7.2×104 WC .B =0.6 T ,P m =3.6×106 WD .B =18 T ,P m =2.16×106 W 答案 D解析 由v m 2=2aL 和BId =ma 可得B =18 T , 最大功率P m =BId ·v m =2.16×106 W ,故D 正确.6.(2019·河南天一大联考上学期期末)一课外探究小组用如图11所示实验装置测量学校所在位置的地磁场的水平分量B x .将一段细长直导体棒南北方向放置,并与开关、导线、电阻箱以及电动势为E 、内阻为R 的电源组成如图所示的电路.在导体棒正下方距其l 处放一小磁针,开关断开时小磁针与导体棒平行,现闭合开关,缓慢调节电阻箱阻值,发现小磁针逐渐偏离南北方向,当电阻箱的接入阻值为5R 时,小磁针的偏转角恰好为30°.已知通电长直导线周围某点磁感应强度大小为B =k Ir (r 为该点到通电长直导线的距离,k 为比例系数),导体棒和导线电阻不计,则该位置地磁场的水平分量大小为( )图11A.3kE5lR B.3kE6lR C.3kE15lRD.3kE18lR答案 B解析 通电长直导体棒在其正下方距其l 处产生的磁场的磁感应强度大小为B 1=k Il,方向沿东西方向,其中的I =E R +5R =E 6R;如图,由磁场的叠加可知B x =B 1tan 30°=3kE6lR ,故选B.考点 磁场对运动电荷的作用1.基本公式:q v B =m v 2r ,T =2πrv重要结论:r =m v qB ,T =2πmqB .2.基本思路(1)画轨迹:确定圆心,用几何方法求半径并画出运动轨迹.(2)找联系:轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系;偏转角度与圆心角、运动时间相联系;在磁场中运动的时间和周期相联系.(3)用规律:利用牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式和半径公式. 3.轨迹的几个基本特点(1)粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时,入射角等于出射角.如图12,θ1=θ2=θ3. (2)粒子经过磁场时速度方向的偏转角等于其轨迹的圆心角,即α1=α2.图12(3)沿半径方向射入圆形磁场的粒子,射出时亦沿半径方向,如图13.图13 图14(4)磁场圆与轨迹圆半径相同时,以相同速率从同一点沿各个方向射入的粒子,出射速度方向相互平行.反之,以相互平行的相同速率射入时,会从同一点射出(即磁聚焦现象),如图14所示. 4.半径的确定方法一:由物理方程求.由于Bq v =m v 2R ,所以半径R =m vqB;方法二:由几何关系求.一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定. 5.时间的确定方法一:由圆心角求,t =θ2πT ;方法二:由弧长求,t =sv . 6.临界问题(1)解决带电粒子在磁场中运动的临界问题,关键在于运用动态思维,寻找临界点,确定临界状态,根据粒子的速度方向确定半径方向,同时由磁场边界和题设条件画好轨迹,定好圆心,建立几何关系.(2)粒子射出或不射出磁场的临界状态是粒子运动轨迹与磁场边界相切.例5 如图15所示,在矩形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B = 5.0×10-2 T ,矩形区域长为235m ,宽为0.2 m ,在AD 边中点O 处有一粒子源,某时刻,粒子源沿纸面向磁场中各方向均匀地发射出速率均为v =2×106 m/s 的某种带正电粒子,带电粒子质量m =1.6×10-27kg 、电荷量为q =+3.2×10-19C(不计粒子重力和粒子间的相互作用),求:图15(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大?(2)从BC 边界射出的粒子中,在磁场中运动的最短时间为多少? (3)从BC 边界射出的粒子中,在磁场中运动的最长时间为多少? 答案 (1)0.2 m (2)π3×10-7 s (3)π2×10-7 s解析 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动, 由牛顿第二定律得:q v B =m v 2R解得:R =0.2 m.(2)因为所有粒子的轨道半径相同,所以弦最短的圆所对应的圆心角最小,运动时间最短,作EO ⊥AD ,则EO 弦最短,如图所示.因为EO =0.2 m ,且R =0.2 m ,所以对应的圆心角为θ=π3由牛顿第二定律得:q v B =m (2πT )2R解得:T =2πmqB最短时间为:t min =θ2πT =θm qB解得:t min =π3×10-7 s.(3)从BC 边界射出的粒子在磁场中运动的时间最长时,粒子运动轨迹与BC 边界相切或粒子进入磁场时的速度方向指向OA 方向,转过14圆周,对应的圆心角:α=π4,粒子的最长运动时间:t max =14T =πm 2qB ,解得:t max =π2×10-7 s.变式训练8.(2019·山东菏泽市下学期第一次模拟)如图16所示,abcd 为边长为L 的正方形,在四分之一圆abd 区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B .一个质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从b 点沿ba 方向射入磁场,结果粒子恰好能通过c 点,不计粒子的重力,则粒子的速度大小为( )图16A.qBLm B.2qBLmC.(2-1)qBL mD.(2+1)qBL m答案 C解析 粒子沿半径方向射入磁场,则出射速度的反向延长线一定过圆心,由于粒子能经过c 点,因此粒子出磁场时一定沿ac 方向,轨迹如图所示,由几何关系可知,粒子做圆周运动的半径r =2L -L =(2-1)L ,根据牛顿第二定律得q v 0B =m v 02r ,求得v 0=(2-1)qBLm ,C 项正确.9.(2019·全国卷Ⅱ·17)如图17,边长为l 的正方形abcd 内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直于纸面(abcd 所在平面)向外.ab 边中点有一电子发射源O ,可向磁场内沿垂直于ab 边的方向发射电子.已知电子的比荷为k .则从a 、d 两点射出的电子的速度大小分别为( )图17A.14kBl ,54kBl B.14kBl ,54kBl C.12kBl ,54kBl D.12kBl ,54kBl 答案 B解析 如图,电子从a 点射出时,其轨迹半径为r a =l4,由洛伦兹力提供向心力,有e v a B =m v a 2r a ,又e m =k ,解得v a =kBl 4;电子从d 点射出时,由几何关系有r d 2=l 2+(r d -l2)2,解得轨迹半径为r d =5l 4,由洛伦兹力提供向心力,有e v d B =m v d 2r d ,又e m =k ,解得v d =5kBl 4,选项B正确.专题突破练级保分练1.(2019·山东济南市上学期期末)长为L 的直导体棒a 放置在光滑绝缘水平面上,固定的长直导线b 与a 平行放置,导体棒a 与力传感器相连,如图1所示(俯视图).a 、b 中通有大小分别为I a 、I b 的恒定电流,I a 、I b 方向未知.导体棒a 静止时,传感器受到a 给它的方向向左、大小为F 的拉力.下列说法正确的是( )图1A.I b与I a的方向相同,I b在a处的磁感应强度B大小为FI b LB.I b与I a的方向相同,I b在a处的磁感应强度B大小为FI a LC.I b与I a的方向相反,I b在a处的磁感应强度B大小为FI b LD.I b与I a的方向相反,I b在a处的磁感应强度B大小为FI a L答案 B解析因传感器受到a给它的方向向左、大小为F的拉力,可知电流a、b之间是相互吸引力,即a、b中的电流同向;根据F=BI a L,可知I b在a处的磁感应强度B大小为B=FI a L,故选B.2.(2019·浙江绍兴市3月选考)如图2所示,下边缘浸入水银槽中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中,可绕转轴转动,当转轴、水银槽分别与电源的正、负极相连时,铝盘开始转动.下列说法中不正确的是()图2A.铝盘绕顺时针方向转动B.只改变磁场方向,铝盘的转动方向改变C.只改变电流方向,铝盘的转动方向改变D.同时改变磁场方向与电流方向,铝盘的转动方向不变答案 A3.(2019·安徽合肥市第一次质量检测)如图3所示,真空中位于x轴上的两个等量负点电荷,关于坐标原点O对称.下列关于电场强度E随x变化的图象正确的是()图3答案 A解析设x轴的正方向代表电场强度的正方向,两负点电荷所在位置分别为A、B点,等量负点电荷电场线分布如图所示.①在A点左侧电场线水平向右,场强为正,离A点越近,场强越大;②在A到O之间,电场线向左,场强为负,离A越近,场强越大;③在O到B之间,电场线向右,场强为正,离B越近,场强越大;④在B点右侧,电场线水平向左,场强为负,离B越近,场强越大.综上所述,只有选项A符合题意.4.(2019·福建厦门市第一次质量检查)如图4所示,菱形ABCD的对角线相交于O点,两个等量异种点电荷分别固定在AC连线上的M点与N点,且OM=ON,则()图4A.B、D两处电势相等B.把一个带正电的试探电荷从A点沿直线移动到B点的过程中,电场力先做正功再做负功C.A、C两处场强大小相等、方向相反D.同一个试探电荷放在A、C两处时电势能相等答案 A5.(多选)(2019·全国卷Ⅱ·20)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则()A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行答案AC解析在两个等量同种点电荷的电场中,一带同种电荷的粒子在两点电荷的连线上自M点(非两点电荷连线的中点)由静止开始运动,粒子的速度先增大后减小,选项A正确;仅在电场力作用下运动,带电粒子的动能和电势能之和保持不变,粒子运动到N点时动能不小于零,则粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能,选项C正确;若静电场的电场线不是直线,带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹不会与电场线重合,选项B错误;若粒子运动轨迹为曲线,根据粒子做曲线运动的条件,可知粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行,选项D错误.6.(多选)(2019·广东珠海市质量监测)如图5,空间有平行于纸面的匀强电场,处于该电场中的直角三角形ABC 直角边BC =20 cm ,∠A =60°,AD 是∠A 的角平分线.若在直角顶点B 处有一个射线源,能朝空间各方向射出动能为1 000 eV 的电子,则能在顶点A 和C 分别探测到动能为1 100 eV 和900 eV 的电子,本题中运动的电子仅需考虑匀强电场的电场力,则( )图5A .AB 间的电势差U AB =100 V B .该匀强电场的场强E =1 000 V/mC .电场强度的方向沿A 指向D D .整个三角形内,顶点C 的电势最高 答案 ABC解析 从B 到A 由动能定理可得:-eU BA =1 100 eV -1 000 eV ,可得U BA =-100 V ,所以U AB =100 V ,故A 正确;由题可知BC 间的电势差U BC =100 V ,所以AC 间的电势差为U AC =200 V ,由几何知识可得AC 在AD 方向上的投影是AB 在AD 方向上的投影的2倍,这就说明电场的方向一定沿着AD ,并且由A 指向D ,故C 正确;AB 在AD 上的投影AB ′=AB ·cos 30°=BC ·tan 30°·cos 30°=BC ·sin 30°=10 cm ,所以电场强度的大小为:E =1000.1 V /m =1 000 V/m ,故B正确;分析可知,整个三角形内,顶点A 的电势最高,故D 错误.7.(2019·山西晋城市二模)一正方形导体框abcd ,其单位长度的电阻值为r ,现将该正方形导体框置于如图6所示的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B ,用不计电阻的导线将导体框连接在电动势为E 、不计内阻的电源两端,则关于导体框所受的安培力,下列描述正确的是( )图6A .安培力的大小为2EB r ,方向竖直向上B .安培力的大小为4EB3r ,方向竖直向下C .安培力的大小为EBr ,方向竖直向下D .安培力的大小为EBr,方向竖直向上答案 B解析 由题图可知,电路接通后流过导体框的电流方向为ad 及abcd ,假设导体框的边长为L ,由欧姆定律可得流过ad 边的电流大小为I 1=E Lr ,流过bc 边的电流大小为I 2=E3Lr ;又由左手定则可知ab 、cd 两边所受安培力大小相等、方向相反,ad 、bc 两边所受安培力方向均竖直向下,则导体框所受的安培力大小为F =BI 1L +BI 2L =4EB3r,方向竖直向下,故选项B 正确. 8.(多选)(2019·山东烟台市上学期期末)如图7所示,一平行板电容器的A 、B 两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d ,两极板间有一个质量为m 的带电粒子静止于P 点.下列说法正确的是( )图7A .带电粒子带负电B .若仅将A 板稍微向上移动一定距离,则带电粒子仍将保持静止C .若仅将两极板各绕其中点快速顺时针转过一定小角度,则粒子将向左做直线运动D .若断开电源并将B 板稍向右移动一定距离,则带电粒子将向上做直线运动 答案 AD解析 带电粒子静止于P 点,则所受电场力竖直向上,因电场强度方向向下,知粒子带负电,故A 正确;若仅将A 板稍微向上移动一定距离,因电压U 不变,E =Ud ,则电场力减小,因此粒子将向下运动,故B 错误;将两极板顺时针旋转α角度后,电场强度E ′=Ud ·cos α,而且电场强度的方向也旋转了α,由受力分析可知,竖直方向合力为0,水平方向有电场力向右的分力,所以粒子水平向右做匀加速直线运动,故C 错误;若断开电源,电容器所带电荷量Q 不变,根据C =Q U ,E =U d 及C =εr S 4πkd 得E =4πkQεr S ,则知将B 板稍向右移动一定距离,电场强度E 增大,则带电粒子将向上做直线运动,故D 正确.9.(多选)(2019·江西赣州市上学期期末)如图8所示,在半径为R 的圆形区域内,存在匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直于圆平面(未画出).一群比荷为qm 的负离子以相同速率v 0(较大),由P 点在纸平面内沿不同方向射入磁场中发生偏转后,又飞出磁场,最终打在磁场区域右侧的荧光屏(足够大)上,则下列说法正确的是(不计离子的重力和离子间的相互作用)( )。
高三物理第二轮辅导-------电场和磁场
例题1. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。
偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为R A和R B的同心圆金属半球面A和B构成,A、B为电势值不等的等势面,其过球心的截面如图所示。
一束电荷量为e、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M的正中间小孔垂直入射,进入偏转电场区域,最后到达偏转器右端的探测板N,其中动能为E k0的电子沿等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间。
忽略电场的边缘效应。
(1)判断半球面A、B的电势高低,并说明理由;(2)求等势面C所在处电场强度E的大小;(3)若半球面A、B和等势面C的电势分别为φA、φB和φC,则到达N板左、右边缘处的电子,经过偏转电场前、后的动能改变量ΔE K左和ΔE K右分别为多少?(4)比较|ΔE K左|和|ΔE K右|的大小,并说明理由。
例题2. 如图所示,直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上,挡板与台面均固定不动。
线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。
质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发,沿挡板运动并通过p5位置。
若电容器两板间的电场为匀强电场,p1、p2在电场外,间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g.求:(1)小滑块通过p2位置时的速度大小。
(2)电容器两极板间电场强度的取值范围。
(3)经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。
例题3. 如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、宽度为L。
在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,圆形磁场区域半径为r。
2019-2020年高考物理专题汇编 专题4 电场和磁场 第1讲 电场(A)(含解析)
2019-2020年高考物理专题汇编专题4 电场和磁场第1讲电场(A)(含解析)一.选择题1.(xx・张掖三诊・14).下列说法正确的是()A.电荷的周围既有电场也有磁场,反映了电和磁是密不可分的B.由电场强度的定义式可知E的方向决定于q的正负C.法拉第首先总结出磁场对电流作用力的规律D.“电生磁”和“磁生电”都是在变化、运动的过程中才能出现的效应2.(xx・衡水高三调・14).下列说法不正确的是( )A.法拉第最先引入“场”的概念,并最早发现了电流的磁效应现象B.互感现象是变压器工作的基础C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看做匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这应用了“微元法”D.电场强度和磁感应强度定义物理量的方法是比值定义法3.(xx・西安交大附中三模・14).由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律,因此引力场和电场之间有许多相似的性质,在处理有关问题时可以将它们进行类比.例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度,其定义式为.在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱.设地球质量为,半径为R,地球表面处重力加速度为,引力常量为G.如果一个质量为的物体位于距地心2R处的某点,则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是()A.B.C.D.4.(xx・江山市模拟・)4.(6分)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系.如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A (安)和Ω(欧)的乘积等效,即V与A•Ω等效.现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N (牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和T(特),由他们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是()A.J/C和T•A•m B.C./F和W•Ω C.W/A和C•T•m/s D.T•m2/s 和N/C选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r 处电势为(k 为静电力常量)。
【2019最新】高考物理二轮复习 专题四 电场和磁场 4
设A、B两点间的电势差为UAB,由动能定理有
qUAB=m(v-v) ③
联立②③式得UAB= ④
答案:
9.如图所示,粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上,B端与桌面边缘对齐,A是轨道上一点.过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.5×106N/C、方向水平向右的匀强电场.带负电的小物体P电荷量是2.0×10-6 C,质量m=0.25 kg,与轨道间动摩擦因数μ=0.4.P从O点由静止开始向右运动,经过0.55 s到达A点,到达B点时速度是5 m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为α,且tan α=1.2.P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用,F大小与P的速率v的关系如表所示.P视为质点,电荷量保持不变,忽略空气阻力,取g=10 m/s2.求:
A.和 B.和
C.和 D.和
解析:由题知,σ=,故电场强度E==.带电量为Q的平板在与另一平板产生的电场中受力F=QE=.两板之间的场强为两板各自场强叠加的合场强,E合=2E=,D正确.
答案:D
3.如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )
=tan α ⑩
x2=v3Δt3 ⑪
设小物体P从A点至D点电场力做功为W,则
W=-qE(x1+x2) ⑫
联立④~⑧,⑩~⑫式并代入数据得W=-9.25 J ⑬
答案:(1)0.5 s (2)-9.25 J
——教学资料参考参考范本——
【2019最新】高考物理二轮复习 专题四 电场和磁场 4
______年______月______日
____________________部门
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训练9磁场及带电粒子在磁场中的运动
一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求.)
1.(2016·北京卷)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也.”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图.结合上述材料,下列说法不正确的是()
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
解析:本题考查地磁场以及地理知识,意在考查学生的理解能力.
由《梦溪笔谈》中的记载和题中磁感线分布示意图可知,地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近,地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行,C项错误,AB项正确;射向地球赤道的带电宇宙射线粒子与地磁场的磁感线不平行,故受洛伦兹力的作用,D项正确.
答案:C
如图,a是竖直平面
如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场
,P为磁场边界上的一点
1
4.如图所示,比荷相同的带正电粒子
的有界匀强磁场的边界上的O点分别以向射入磁场,又恰好不从另一边界飞出
A.A、B两粒子的速度之比为
B.A、B两粒子在磁场中的位移之比为
5.
解析:粒子运动轨迹如图所示cos30°,可得R=
=3,所以
A.a、b是正离子
B.a、b是负离子
纸面向里的圆形匀强磁场量为m、电荷量为
电子的轨迹半径为
电子在磁场中运动时间
如图所示,
粒子(不计重力
解析:粒子在磁场中做匀速圆周运动图示弦切角相等
θ
如图所示,质量为
方向射入磁感应强度为
(1)若粒子从点Q
(2)若粒子从点Q
(3)若粒子与挡板碰撞两次并能回到
粒子在磁场中做圆周运动的半径大小为R1cos30°=L
(2)由题意画出粒子运动轨迹如图乙所示
(3)由题意画出粒子运动轨迹如图丙所示
粒子在磁场中做圆周运动的半径大小为移量为Δy,由几何关系得。