(完整版)高中高考物理专题复习专题4电场、磁场和能量转化
高三物理磁与电的转化北师大版知识精讲
高三物理磁与电的转化北师大版【本讲教育信息】一. 教学内容：磁与电的转化电磁感应产生感应电流的条件规律切割运动形式三者互相垂直交变电流右手定则磁通量变化形式楞次定律线圈转动自εεφε=−→−−⎧⎨⎪⎩⎪==⎧⎨⎪⎩⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪BLvNtLIt(),∆∆∆∆交变电流正弦交流电的产生单相交流发电机模型表征交流的物理量瞬时值峰值有效值周期频率理想变压器：，，输入输出→=====⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪===⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪i I tI NBS RI ITTffP PUUnnIInnmmmsin///ωωπω21212121221二. 重点、难点1. 平移切割––––滑轨问题平移切割磁感线最常见的模型是在匀强磁场中的滑轨问题。
如下图是常见的四种轨道示意图。
计算滑轨类题目的感应电动势时，一般使用公式ε＝B l v。
公式中的v必须同时垂直于l和B。
v可以是瞬时速度，也可以是平均速度。
v为瞬时速度时，ε也是瞬时值；v为平均值时，ε也为平均值。
该类问题的动力学特征关系可以表示为：假设导线足够长，反复作用的结果，可使导体最终以一定的速度匀速运动。
2. 旋转切割–––法拉第圆盘如下图中的四个图形均是常见的旋转切割模型。
匀速旋转切割磁感线的导体中各局部线速度不同，但角速度一样，从圆心到边缘各点的线速度随半径作线性变化，平均速度vlBlv=+=2ωε，应用计算感应电动势更简单。
这类问题的力学特征是：当金属棒〔盘〕上有感应电流通过时，将受到阻碍其转动的安培力矩作用，为使棒匀速转动必须提供外力矩。
在计算安培力的力矩时，必须注意安培力的作用点在棒的中心。
3. 线圈转动切割––––交流发电机闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，只要转轴与磁感线垂直。
线圈中就产生正弦交流电，其最大值E m＝NBSω，与线圈的形状和轴的位置无关。
计算电动势时，用E NBS E N t==ωθφsin 算出的为瞬时值，而用算出的一定是平均值。
电场与磁场的能量转化及计算方法
电场与磁场的能量转化及计算方法在物理学中，电场和磁场是两个重要的概念，它们不仅在我们日常生活中起着重要作用，而且在科学研究和技术应用中也扮演着重要角色。
本文将探讨电场和磁场之间的能量转化以及计算方法。
一、电场的能量转化电场是由电荷产生的力场，它可以对其他电荷施加力，并且具有能量。
当电荷在电场中移动时，电场对其做功，将电势能转化为动能。
这种能量转化可以通过以下公式计算：电场能量= 1/2 * ε * E^2 * V其中，ε是真空介电常数，E是电场强度，V是体积。
电场能量的计算方法可以通过对电场的积分来实现。
假设我们有一个电荷分布在空间中，电场强度在不同位置上有所变化。
我们可以将空间分成小的体积元，计算每个体积元内的电场能量，并对所有体积元的电场能量进行求和，即可得到总的电场能量。
二、磁场的能量转化磁场是由电流或磁体产生的力场，它也具有能量。
当电流通过导线时，磁场对电流产生力，并将电流的动能转化为磁场能量。
磁场能量的计算方法如下：磁场能量= 1/2 * μ * H^2 * V其中，μ是真空磁导率，H是磁场强度，V是体积。
与电场能量的计算类似，磁场能量的计算也可以通过对磁场的积分来实现。
我们可以将空间分成小的体积元，计算每个体积元内的磁场能量，并对所有体积元的磁场能量进行求和，即可得到总的磁场能量。
三、电场和磁场的能量转化电场和磁场之间存在着相互转化的关系。
当电流通过导线时，磁场会随之产生。
而当磁场发生变化时，会产生感应电场。
这种相互转化的过程可以通过麦克斯韦方程组来描述。
电场和磁场的能量转化可以通过以下公式计算：能量转化率 = 1/2 * (E * J + H * B)其中，E是电场强度，J是电流密度，H是磁场强度，B是磁感应强度。
这个公式表明，电场和磁场之间的能量转化是由电流和磁感应强度共同决定的。
当电流通过导线时，电场能量转化为磁场能量；而当磁场发生变化时，磁场能量转化为电场能量。
四、计算方法的应用电场和磁场的能量转化及其计算方法在科学研究和技术应用中具有重要意义。
物理知识点总结电磁学和能量转化
物理知识点总结电磁学和能量转化物理知识点总结 - 电磁学和能量转化在物理学中，电磁学和能量转化是两个重要的知识点。
电磁学研究电荷与电场、磁场之间的相互作用，而能量转化则涉及能量在不同形式之间的转换。
本文将对电磁学和能量转化的相关知识进行总结。
一、电磁学1. 电荷与电场电荷是物质基本属性之一，可以分为正电荷和负电荷。
正负电荷之间的相互作用形成了电场。
电场是由电荷产生的物理场，具有方向和大小。
2. 静电力和库仑定律静电力是由电荷之间的相互作用而产生的力。
根据库仑定律，静电力的大小与电荷之间的距离和电荷的量成正比，与电荷的正负性有关。
3. 电场强度和电势电场强度描述了电场对单位正电荷的作用力，单位为牛顿/库仑。
电势则是描述电场对电荷的作用能，单位为伏特。
电势与电场强度之间存在着关系，电场强度等于电势的负梯度。
4. 磁场和磁力磁场是由电流形成的物理现象。
电流通过导线时，会形成一个环绕导线的磁场。
磁场对带有电荷的物体会施加磁力，磁力的大小和方向由洛伦兹力定律决定。
5. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起感应电动势的现象。
当磁场发生变化时，会在导体中产生感应电流。
感应电流的大小与磁场变化率成正比。
6. 法拉第电磁感应定律的应用：电磁感应现象和电磁感应发电机电磁感应现象在电磁感应发电机中得到了广泛应用。
电磁感应发电机通过旋转导线圈与磁场的相互作用，将机械能转化为电能。
二、能量转化1. 功和功率功是描述物体受力移动的量，可以通过力施加的距离和力的大小计算得到。
功率则是单位时间内做功的大小，单位为瓦特。
2. 动能和势能动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度的平方成正比。
势能则是物体由于位置而具有的能量，包括重力势能和弹性势能等。
3. 能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的基本定律之一。
它指出，在一个封闭系统中，能量不会被创造或消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
4. 能量的转化和传递能量在不同形式之间可以相互转化和传递。
电场与磁场的能量转化
电场与磁场的能量转化电场和磁场是物理学中两个重要的概念，它们不仅存在于我们周围的环境中，而且在不同的物理现象中扮演着重要的角色。
除了它们的基本特性外，电场和磁场之间还存在能量的转化与传递。
本文将讨论电场与磁场之间的能量转化，并探究其中的原理与应用。
1. 能量密度首先，我们需要了解电场和磁场的能量密度。
电场的能量密度表示单位体积内电场所携带的能量，用符号u表示。
设电场强度为E，则电场的能量密度可以表示为：u = 0.5εE^2其中ε为电介质的介电常数，如果空间中没有电介质存在，则其取值为ε0，即真空中的介电常数。
磁场的能量密度表示单位体积内磁场所携带的能量，用符号u'表示。
设磁感应强度为B，则磁场的能量密度可以表示为：u' = 0.5μB^2其中μ为磁介质的磁导率，如果空间中没有磁介质存在，则其取值为μ0，即真空中的磁导率。
2. 电场能量转化为磁场能量在一些物理现象中，电场能量能够转化为磁场能量。
具体来说，当电流通过导线时，所产生的磁场会携带能量。
这种能量转化的过程可以通过电磁感应定律来描述。
根据电磁感应定律，当一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势，从而产生电流。
而根据耗散性内能定律，感应电动势的作用等于耗散电路中单位时间内能量的减少。
因此，在电流通过导线的过程中，电场能量将逐渐减少，并转化为磁场能量。
这一过程可以通过以下方程式表示：∮E•dl = -d/dt ∫B•dA其中∮E•dl表示沿闭合回路的电场的环路积分，∫B•dA表示通过闭合回路的磁场的面积积分，d/dt表示对时间的导数。
3. 磁场能量转化为电场能量与电场能量转化为磁场能量相反，在某些现象中，磁场能量也可以转化为电场能量。
其中最重要的例子之一就是电磁波的传播。
电磁波是由变化的电场和磁场所组成的，并在空间中传播。
当电磁波传播时，电场和磁场之间会相互转化，从而实现能量的传递。
具体而言，在电磁波传播的过程中，变化的磁场会产生感应电场，而变化的电场也会产生感应磁场。
电场、磁场和能量转化
考点4 电场、磁场和能量转化命题趋势电场、磁场和能量的转化是中学物理重点内容之一，分析近十年来高考物理试卷可知，这部分知识在高考试题中的比例约占13%，几乎年年都考，从考试题型上看，既有选择题和填空题，也有实验题和计算题；从试题的难度上看，多属于中等难度和较难的题，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题；由于高考的命题指导思想已把对能力的考查放在首位，因而在试题的选材、条件设置等方面都会有新的变化，将本学科知识与社会生活、生产实际和科学技术相联系的试题将会越来越多，而这块内容不仅可以考查多学科知识的综合运用，更是对学生实际应用知识能力的考查，因此在复习中应引起足够重视。
知识概要能量及其相互转化是贯穿整个高中物理的一条主线，在电场、磁场中，也是分析解决问题的重要物理原理。
在电场、磁场的问题中，既会涉及其他领域中的功和能，又会涉及电场、磁场本身的功和能，相关知识如下表：如果带电粒子仅受电场力和磁场力作用，则运动过程中，带电粒子的动能和电势能之间相互转化，总量守恒；如果带电粒子受电场力、磁场力之外，还受重力、弹簧弹力等，但没有摩擦力做功，带电粒子的电势能和机械能的总量守恒；更为一般的情况，除了电场力做功外，还有重力、摩擦力等做功，如选用动能定理，则要分清有哪些力做功？做的是正功还是负功？是恒力功还是变力功？还要确定初态动能和末态动能；如选用能量守恒定律，则要分清有哪种形式的能在增加，那种形式的能在减少？发生了怎样的能量转化？能量守恒的表达式可以是：①初态和末态的总能量相等，即E 初=E 末；②某些形势的能量的减少量等于其他形式的能量的增加量，即ΔE 减=ΔE 增；③各种形式的能量的电、磁场中的功和能电场中的功和能 电势能由电荷间的相对位置决定，数值具有相对性，常取无限远处或大地为电势能的零点。
重要的不是电势能的值，是其变化量 电场力的功 与路径无关，仅与电荷移动的始末位置有关：W =qU电场力的功和电势能的变化 电场力做正功 电势能 → 其他能 电场力做负功 其他能 → 电势能转化 转化 磁场中的功和能洛伦兹力不做功 安培力的功 做正功：电能 → 机械能，如电动机做负功：机械能 → 电能，如发电机 转化 转化增量（ΔE =E 末-E 初）的代数和为零，即ΔE 1+ΔE 2+…ΔE n =0。
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。
贵州省教学课件高三物理电磁感应中能量转化和守恒问题解析
——电磁感应中能量转化与守恒问题解析
解题的基本思路
理解功与能的关系
合力做功= 动能的改变
• 分析物体的受力情况及运动状态,依据牛顿第二 重定力律做,功列=方重力程势. 能的改变。重力做正功，重力势能减少；
重力做负功，重力势能增加。
弹力做功= 弹性势能的改变。弹力做正功，弹性势能减少；
A：回路中解有析感：应因电为回动路势中的磁通量发生变化（由于面 B：两根导积体增棒大所，磁受通安量培增力大的），方所向以相有同感应电动势； C机：械两能根守导恒由cc—d体。楞所d棒次—受和定a安,律培弹用判力左簧断向手构，左定成感，则的应因判电系平断流行a统b的金所动方属受量向导安守是轨培a恒光力—滑，向b—，右所， D：两根导以体两棒根和导体弹棒簧和构弹成簧的构成系的统系动统量所守受的恒合，外力 机械能不守为恒零（。重力与支持力平衡），所以动量守恒，
ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有
滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时 以速度v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加
速度取10m/s2，试求速率V和滑动变阻器接入电路部分的阻值
R2
R1
M
P
a
b
V
N
R2
Q
L
解析：
• 在杆ab达到稳定状态以前，杆加速下降，重
也为零，导体棒才能静止，所以最终将静止于初
始位置，此时导体棒的动能全部转化为电阻R上
产生的焦耳热，所以Q=
1 2
mv02
• 例4： 图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距
L为0.40m，电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T
电场能量和磁场能量的转化问题
电场能量和磁场能量的转化问题一、引言电场和磁场是物理学中非常重要的概念，它们可以相互作用，相互转化。
其中，电场能量和磁场能量的转化问题是一个非常有趣的问题。
本文将围绕这个问题展开讨论。
二、电场能量1. 电势能和电场能量在静电学中，一个带点粒子在电势为V的点处具有电势能E=qV，其中q为粒子的电荷量。
当带点粒子从一个位置移动到另一个位置时，它所具有的电势能发生了变化。
这种变化可以用下面的公式来表示：ΔE=q(V2-V1)其中ΔE表示电势能变化量，V2和V1分别表示粒子所处位置的电势。
在涉及多个带点粒子时，我们需要考虑它们之间相互作用产生的总体效应。
这就需要引入电场概念。
对于一个静止不动的带点粒子，在某个空间点处所受到的力可以用下面公式来表示：F=qE其中F为力大小，q为粒子荷量，E为该空间点处的电场强度。
我们可以将这个公式推广到多个带点粒子之间相互作用的情况下：F=∑qiEi其中qi为第i个粒子的电荷量，Ei为该空间点处的电场强度。
这个公式说明了电场力是所有带点粒子之间相互作用的结果。
由于电势能和电场强度之间存在着一定的关系，我们可以将它们转化为电场能量。
对于一个体积为V的空间区域，其中所存储的电场能量可以用下面公式来表示：W=1/2ε∫E^2dV其中ε为真空介质常数，E为该空间区域内任意一点处的电场强度。
这个公式说明了电场能量与空间中电场强度分布有关。
2. 电场能量密度对于一个给定体积V内部的所有点，我们可以定义它们各自所存储的单位体积内平均电场能量为u。
这样，我们就得到了一个新概念——电场能量密度。
u=W/V=1/2εE^2其中W表示体积V内所存储的总电场能量。
三、磁场能量1. 磁感应强度和磁通量在静磁学中，一个带磁物质在磁感应强度B处具有磁势能E=mB，其中m为物质的磁矩。
当带磁物质从一个位置移动到另一个位置时，它所具有的磁势能发生了变化。
这种变化可以用下面的公式来表示：ΔE=m(B2-B1)其中ΔE表示磁势能变化量，B2和B1分别表示物质所处位置的磁感应强度。
高中物理第四章电磁感应习题课电磁感应中的能量转化及电荷量问题课件新人教版选修3
的过程,电磁感应过程中产生感应电流,在磁场中必定受到安培力作用,因此要
维持感应电流,必须有“外力”克服安培力做功.此过程中,其他形式的能转化为
电能.“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,当感应
电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能.可以简化为下列形式:
其他形式的能(如:机械能)
R,选项 D 正确.Байду номын сангаас
自我检测
3.(电磁感应中的能量转化问题)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图
如图 X-3-6 所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片 P、Q 分别与
圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中.圆盘
旋转时,下列说法正确的是 ( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
R=3.0 Ω,金属杆的电阻 r=1.0 Ω,导轨电阻忽略不计,则下列说法正确的是 ( )
A.通过 R 的感应电流的方向为由 a 到 d
B.金属杆 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为 2.0 V
C.金属杆 PQ 受到的安培力大小为 0.5 N
D.外力 F 做功的数值等于电路产生的焦耳热
图 X-3-3
动一段距离后停下来.已知撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2=2∶1,导轨足够
长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求: (1)在棒做匀加速运动过程中通过电阻 R 的电荷量 q; (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2; (3)外力做的功 WF.
图 X-3-2
学习互动
(2)设撤去外力时棒的速度为 v,对棒的匀加速运动过程,由运动学公式得 v2=2ax, 设在撤去外力后的过程中安培力做功为 W,由动能定理得 W=0- mv2, 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2=-W, 联立解得 Q2=1.8 J.
电磁学电场与磁场的能量转换教学步骤解析
电磁学电场与磁场的能量转换教学步骤解析在电磁学中，电场和磁场是相互关联的重要概念。
它们之间存在能量的转换关系，这对于学生理解电磁学的基本原理至关重要。
本文将详细解析电场和磁场能量转换的教学步骤。
1. 介绍电场和磁场的基本概念首先，我们需要介绍电场和磁场的基本概念。
电场是由电荷引起的力场，磁场是由电流引起的力场。
通过实例讲解静电场和静磁场的特性以及它们对物体的作用力，帮助学生理解电场和磁场的本质和作用。
2. 解析电场能量转换的过程接下来，我们将解析电场能量转换的过程。
首先，介绍电场能量的计算公式以及电场能量密度的概念，即单位体积内所含有的电场能量。
然后，以带电粒子在电场中的运动为例，解析电场能量转化为动能的原理。
通过计算示例，帮助学生理解电场能量转化的计算方法和数值计算的步骤。
3. 解析磁场能量转换的过程类似地，我们将解析磁场能量转换的过程。
首先，介绍磁场能量的计算公式以及磁场能量密度的概念，即单位体积内所含有的磁场能量。
然后，以带电粒子在磁场中的运动为例，解析磁场能量转化为动能的原理。
通过计算示例，帮助学生理解磁场能量转化的计算方法和数值计算的步骤。
4. 对比电场和磁场能量转换的异同接着，我们对比电场和磁场能量转换的异同之处。
通过列举特定情况下的能量转换过程，比较两者的差异和共性。
例如，在电磁感应现象中，磁场能量转换为电场能量，而电场能量也可以通过电流产生磁场能量。
这样的对比分析有助于学生更加深入地理解电磁学中电场和磁场能量转换的关系。
5. 应用实例分析最后，通过实际应用实例分析，加深学生对电场和磁场能量转换的理解。
例如，可以讨论电动机、电磁波传播等实际应用中电场和磁场能量相互转换的过程。
通过具体案例，学生可以将理论知识与实际应用相结合，进一步加深对电磁学的理解。
通过以上教学步骤的解析，学生可以逐步理解电场和磁场能量转换的原理和计算方法。
在教学实践中，可以结合示例、动画、实验等多种教学手段，提高学生的学习兴趣和理解效果。
2024年高考物理电场与磁场知识点公式总结范文
2024年高考物理电场与磁场知识点公式总结范文____年高考物理电场与磁场知识点公式总结
电场知识点与公式总结：
一、电场强度
1. 电场强度公式：
2. 电场强度的应用：
二、库仑定律
1. 库仑定律公式：
2. 库仑定律的应用：
三、电势能
1. 电势能公式：
2. 电势能的应用：
四、电势差
1. 电势差公式：
2. 电势差的应用：
五、电场线
1. 电场线基本规律：
2. 电场线的应用：
六、电场力
1. 电场力公式：
2. 电场力的应用：
磁场知识点与公式总结：
一、比奥-萨伐尔定律
1. 比奥-萨伐尔定律公式：
2. 比奥-萨伐尔定律的应用：
二、安培定律
1. 安培定律公式：
2. 安培定律的应用：
三、洛伦兹力
1. 洛伦兹力公式：
2. 洛伦兹力的应用：
四、磁感应强度
1. 磁感应强度公式：
2. 磁感应强度的应用：
五、磁场线
1. 磁场线基本规律：
2. 磁场线的应用：
六、磁场力
1. 磁场力公式：
2. 磁场力的应用：
综合应用：
以上是____年高考物理电场与磁场知识点的公式总结，希望能对你的学习有所帮助！。
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．
电场能量和磁场能量的转化问题
电场能量和磁场能量的转化问题电场能量和磁场能量是电磁学中非常重要的概念，它们之间存在相互转化的关系。
电场能量是由电荷在电场中具有的能量，而磁场能量是由电流在磁场中具有的能量。
下面将分别介绍电场能量和磁场能量的定义、表达式以及它们之间的转化关系。
1. 电场能量：电场能量是电荷在电场中具有的能量，它可以通过电荷在电场中所受力的形式来定义。
假设存在一个点电荷 q1 在电场 E1 中，那么它所受到的电场力 F1 可以表示为 F1 = q1 E1。
当 q1 在电场中进行位移 dx 时，对它所做的功可以表示为 dW1 = F1 dx = q1 E1 dx。
而电场能量 U1 定义为电场所做的功的总和，即U1 = ∫dW1 = ∫q1 E1 dx。
对于一个电场中的所有点电荷 q，它们在电场中的电场能量之和可以表示为U = ∫U1 = ∫(q1 E1 dx)。
根据电场的定义 E =k|q|/r^2（k 是电场常数，r 是电荷与电场中某一点的距离），可将 U 写成U = ∫(k|q1|/r^2 dx)。
2. 磁场能量：磁场能量是电流在磁场中具有的能量，它可以通过电流在磁场中所受力的形式来定义。
对于一段长度为 dl 的导线，电流 I 在磁场 B 中所受到的磁场力 dF 可以表示为 dF = I dl × B。
当导线所受力 dF 使其在磁场中发生位移 ds 时，对它所做的功可以表示为 dW2 = dF · ds = I dl × B · ds。
而磁场能量 U2 定义为电流在磁场中所做的功的总和，即U2 = ∫dW2 = ∫(I dl × B) · ds。
对于一个磁场中的所有电流 I，它们在磁场中的磁场能量之和可以表示为U = ∫U2 = ∫(I dl × B) · ds。
3. 电场能量和磁场能量的转化：根据安培定律和法拉第电磁感应定律可以得到电场能量和磁场能量之间的转化关系。
电场能量和磁场能量的转化问题
电场能量和磁场能量的转化问题在物理学中，电场能量和磁场能量是两种不同形式的能量，在特定条件下这两种能量可以相互转化。
这种转化是通过电磁场中的相互作用来实现的，这也是电磁学的基本原理之一。
首先，让我们来了解一下电场能量和磁场能量的定义和计算方法。
电场能量是指由电荷在电场中所具有的能量，可以通过以下公式计算：W = 1/2 * ε0 * ∫E^2 dV其中，W表示电场的能量，ε0是真空电容率，E是电场强度，dV是电场体积元素的微小体积。
与之相对应的，磁场能量是指由电流在磁场中所具有的能量，可以通过以下公式计算：W = 1/2 * μ0 * ∫B^2 dV其中，W表示磁场的能量，μ0是真空磁导率，B是磁场强度，dV是磁场体积元素的微小体积。
从上面的公式可以看出，电场能量和磁场能量都与场强的平方成正比，因此，当电场或磁场强度增大时，能量也会相应增加。
接下来，我们来了解电场能量和磁场能量之间的转化。
在电磁学中，磁场是由电流或变化的电场所产生的，而电场是由电荷所产生的。
因此，当电流变化时，会产生磁场，而当磁场与电荷相互作用时，又会产生电场。
这种相互转化的过程可以通过以下两种情况来说明：1. 电磁感应：当磁场的变化通过一个电路时，会在电路中产生电动势，并使电流流动。
这个过程可以用法拉第电磁感应定律来描述。
在这个过程中，磁场能量转化为电场能量，从而产生电流。
这种现象被广泛应用于发电机和变压器等设备中。
2. 电磁波传播：当电流变化时，会产生电磁波，这种电磁波同时包含了电场和磁场的变化，它们相互作用并传播。
在电磁波传播的过程中，电场能量和磁场能量相互转化，相互支持。
这种现象被广泛应用于通信和无线电技术中。
总的来说，电场能量和磁场能量之间的转化是通过电磁场中的相互作用来实现的。
电磁场中的能量转化是动态的，随着电流和电场的变化而变化。
这种能量转化的机制不仅在我们日常生活中起着重要作用，也是现代科学和技术中的基础。
需要注意的是，在电场和磁场相互作用的过程中，并不是所有的能量都会转化。
(完整版)高中高考物理专题复习专题4电场、磁场和能量转化
考点4电场、磁场和能量转化山东 贾玉兵命题趋势电场、磁场和能量的转化是中学物理重点内容之一，分析近十年来高考物理试卷可 知，这部分知识在高考试题中的比例约占13%，几乎年年都考，从考试题型上看，既有选择题和填空题，也有实验题和计算题；从试题的难度上看，多属于中等难度和较难的 题，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题；由于高考的命题指导思想已 把对能力的考查放在首位，因而在试题的选材、条件设置等方面都会有新的变化，将本 学科知识与社会生活、生产实际和科学技术相联系的试题将会越来越多，而这块内容不 仅可以考查多学科知识的综合运用，更是对学生实际应用知识能力的考查，因此在复习 中应引起足够重视。
知识概要能量及其相互转化是贯穿整个高中物理的一条主线，在电场、磁场中，也是分析解 决问题的重要物理原理。
在电场、磁场的问题中，既会涉及其他领域中的功和能，又会 涉及电场、磁场本身的功和能，相关知识如下表：广电势能 由电荷间的相对位置决定，数值具有相对性，常取无限远处或 大地为电势能的零点。
重要的不是电势能的值，是其变化量电场力的功 与路径无关，仅与电荷移动的始末位置有关： W=qU如果带电粒子仅受电场力和磁场力作用，则运动过程中，带电粒子的动能和电势能 之间相互转化，总量守恒；如果带电粒子受电场力、磁场力之外，还受重力、弹簧弹力 等，但没有摩擦力做功，带电粒子的电势能和机械能的总量守恒；更为一般的情况，除 了电场力做功外，还有重力、摩擦力等做功，如选用动能定理，则要分清有哪些力做功？ 做的是正功还是负功？是恒力功还是变力功？还要确定初态动能和末态动能；如选用能 量守恒定律，则要分清有哪种形式的能在增加，那种形式的能在减少？发生了怎样的能 量转化？能量守恒的表达式可以是：①初态和末态的总能量相等，即 E 初=E 末；②某些形势的能量的减少量等于其他形式的能量的增加量，即△E 减=△ E 增；③各种形式的能量的增量（△ E=E 末-E 初）的代数和为零，即△ E I + A E 2+-A E n =0。
电磁场与电磁波 能量转化【考点清单】(原卷版)-2025学年高二物理上学期期中考点(鲁科版必修三)
专题05电磁场与电磁波能量转化清单01磁场磁感线一、磁场1.磁体、电流间的相互作用(1)间存在相互作用。
(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。
(3)之间也有作用力。
2.磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过发生的，是磁体或周围一种看不见、摸不着的特殊物质。
(2)磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。
(3)磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针受力的方向，也就是小磁针静止时所指的方向，就是这一点的磁场方向。
(4)磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的或通电导线能产生力的作用。
二、磁感线1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为的曲线，曲线上每一点的方向都跟该点的磁场方向相同。
2.物理意义：用来形象地描述磁场的和，并不真正存在。
3.描述方法：磁感线上每一点的方向表示该点的磁场方向，磁感线的表示磁场的强弱。
三、安培定则1.直线电流的磁场安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与方向一致，弯曲的四指所指的方向就是，如图甲所示。
2.环形电流的磁场安培定则：如图乙所示，让右手与环形电流的方向一致，的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
3.通电螺线管的磁场安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指与的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是磁感线的方向，如图丙所示。
清单02磁感应强度磁通量一、磁感应强度1.定义：一段通电直导线放在磁场中，所受的安培力与导线中的电流和导线长度的的比值，叫磁感应强度。
2.定义式：B＝FIl。
3.单位：，简称，符号为T。
4.意义：B反映了磁场的。
5.方向：磁感应强度是矢量，小磁针的在磁场中某点的方向或小磁针静止时N极所指方向，就是这点磁感应强度的方向。
6.说明(1)磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是由磁场本身决定的，与磁场中是否引入电流无关，与引入的电流是否受力无关。
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考点4 电场、磁场和能量转化山东 贾玉兵命题趋势电场、磁场和能量的转化是中学物理重点内容之一，分析近十年来高考物理试卷可知，这部分知识在高考试题中的比例约占13%，几乎年年都考，从考试题型上看，既有选择题和填空题，也有实验题和计算题；从试题的难度上看，多属于中等难度和较难的题，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题；由于高考的命题指导思想已把对能力的考查放在首位，因而在试题的选材、条件设置等方面都会有新的变化，将本学科知识与社会生活、生产实际和科学技术相联系的试题将会越来越多，而这块内容不仅可以考查多学科知识的综合运用，更是对学生实际应用知识能力的考查，因此在复习中应引起足够重视。
知识概要能量及其相互转化是贯穿整个高中物理的一条主线，在电场、磁场中，也是分析解决问题的重要物理原理。
在电场、磁场的问题中，既会涉及其他领域中的功和能，又会涉及电场、磁场本身的功和能，相关知识如下表：如果带电粒子仅受电场力和磁场力作用，则运动过程中，带电粒子的动能和电势能之间相互转化，总量守恒；如果带电粒子受电场力、磁场力之外，还受重力、弹簧弹力等，但没有摩擦力做功，带电粒子的电势能和机械能的总量守恒；更为一般的情况，除了电场力做功外，还有重力、摩擦力等做功，如选用动能定理，则要分清有哪些力做功？做的是正功还是负功？是恒力功还是变力功？还要确定初态动能和末态动能；如选用能量守恒定律，则要分清有哪种形式的能在增加，那种形式的能在减少？发生了怎样的能量转化？能量守恒的表达式可以是：①初态和末态的总能量相等，即E 初=E 末；②某些形势的能量的减少量等于其他形式的能量的增加量，即ΔE 减=ΔE 增；③各种形式的能量的增量（ΔE =E 末-E 初）的代数和为零，即ΔE 1+ΔE 2+…ΔE n =0。
电、磁场中的功和能电场中的功和能 电势能由电荷间的相对位置决定，数值具有相对性，常取无限远处或大地为电势能的零点。
重要的不是电势能的值，是其变化量 电场力的功 与路径无关，仅与电荷移动的始末位置有关：W =qU电场力的功和电势能的变化 电场力做正功 电势能 → 其他能 电场力做负功 其他能 → 电势能转化 转化 磁场中的功和能洛伦兹力不做功 安培力的功 做正功：电能 → 机械能，如电动机做负功：机械能 → 电能，如发电机 转化 转化电磁感应现象中，其他能向电能转化是通过安培力的功来量度的，感应电流在磁场中受到的安培力作了多少功就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功转变成其他能，如电阻上产生的内能、电动机产生的机械能等。
从能量的角度看，楞次定律就是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。
电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化，因此从功和能的观点入手，分析清楚能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径；在运用功能关系解决问题时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格进行，并注意功和能的对应关系。
点拨解疑【例题1】（1989年高考全国卷）如图1所示，一个质量为m ，电量为-q 的小物体，可在水平轨道x 上运动，O 端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处在场强大小为E ，方向沿Ox 轴正向的匀强磁场中，小物体以初速度v 0从点x 0沿Ox 轨道运动，运动中受到大小不变的摩擦力f 作用，且f <qE ，小物体与墙壁碰撞时不损失机械能，求它在停止前所通过的总路程？【点拨解疑】 首先要认真分析小物体的运动过程，建立物理图景。
开始时，设物体从x 0点，以速度v 0向右运动，它在水平方向受电场力qE 和摩擦力f ，方向均向左，因此物体向右做匀减速直线运动，直到速度为零；而后，物体受向左的电场力和向右的摩擦力作用，因为qE >f ，所以物体向左做初速度为零的匀加速直线运动，直到以一定速度与墙壁碰撞，碰后物体的速度与碰前速度大小相等，方向相反，然后物体将多次的往复运动。
但由于摩擦力总是做负功，物体机械能不断损失，所以物体通过同一位置时的速度将不断减小，直到最后停止运动。
物体停止时，所受合外力必定为零，因此物体只能停在O 点。
对于这样幅度不断减小的往复运动，研究其全过程。
电场力的功只跟始末位置有关，而跟路径无关，所以整个过程中电场力做功 0qEx W E =根据动能定理 k E W ∆=总， 得：200210mv fs qEx -=- f mv qEx s 22200+=∴。
点评：该题也可用能量守恒列式：电势能减少了0qEx ，动能减少了2021mv ，内能增加了fs ， ∴ 20021mv qEx fs += 同样解得fmv qEx s 22200+=。
【例题2】 如图2所示，半径为r 的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E 的匀强电场与环面平行。
一电量为+q 、质量为m 的小球穿在环上，可沿环作无摩擦的圆周运动，若小球经A 点时，速度v A 的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，试计算：（1）速度v A 的大小； （2）小球运动到与A 点对称的B 点时，对环在水平方向的作用力。
【点拨解疑】 （1）在A 点，小球在水平方向只受电场力作用，根据牛顿第二定律得： rv m qE A 2= 所以小球在A 点的速度mqEr v A =。
（2）在小球从A 到B 的过程中，根据动能定理，电场力做的正功等于小球动能的增加量，即 2221212A B mv mv qEr -=， 小球在B 点时，根据牛顿第二定律，在水平方向有rv m qE N B B 2=- 解以上两式，小球在B 点对环的水平作用力为：qE N B 6=。
点评：分析该题，也可将水平的匀强电场等效成一新的重力场，重力为Eq ，A 是环上的最高点，B 是最低点；这样可以把该题看成是熟悉的小球在竖直平面内作圆周运动的问题。
【例题3】（2002年理综全国卷）如图3所示有三根长度皆为l ＝1.00 m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的 O 点，另一端分别挂有质量皆为m ＝1.00×210-kg 的带电小球A 和B ，它们的电量分别为一q 和＋q ，q ＝1.00×710-C ．A 、B 之间用第三根线连接起来．空间中存在大小为E ＝1.00×106N/C 的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时 A 、B 球的位置如图所示．现将O 、B 之间的线烧断，由于有空气阻力，A 、B 球最后会达到新的平衡位置．求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少．（不计两带电小球间相互作用的静电力） 【点拨解疑】图（1）中虚线表示A 、B 球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中α、β分别表示OA 、AB 与竖直方向的夹角。
A 球受力如图（2）所示：重力mg ，竖直向下；电场力qE ，水平向左；细线OA 对A 的拉力T 1，方向如图；细线AB 对A 的拉力T 2，方向如图。
由平衡条件得qE T T =+βαsin sin 21① βαcos cos 21T mg T +=②B 球受力如图（3）所示：重力mg ，竖直向下；电场力qE ，水平向右；细线AB 对B的拉力T 2，方向如图。
由平衡条件得qE T =βsin 2③ mg a T =cos 2④联立以上各式并代入数据，得 0=α⑤ ο45=β⑥由此可知，A 、B 球重新达到平衡的位置如图（4）所示。
与原来位置相比，A 球的重力势能减少了 )60sin 1(ο-=mgl E A ⑦B 球的重力势能减少了 )45cos 60sin 1(οο+-=mgl E B ⑧ -q q OA B E 图3 -q qOA B E图（4）图 4A 球的电势能增加了 W A =qElcos 60°⑨B 球的电势能减少了 )30sin 45(sin οο-=qEl W B ⑩两种势能总和减少了 B A A B E E W W W ++-=代入数据解得 J W 2108.6-⨯=【例题4】（2003年全国理综卷）如图5所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B =0.50T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。
导轨间的距离l=0.20m 。
两根质量均为m=0.10kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R =0.50Ω。
在t =0时刻，两杆都处于静止状态。
现有一与导轨平行、大小为0.20N 的恒力F 作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。
经过t =5.0s ，金属杆甲的加速度为a =1.37m/s 2，问此时两金属杆的速度各为多少？【点拨解疑】设任一时刻t 两金属杆甲、乙之间的距离为x ，速度分别为v 1和v 2,经过很短的时间△t ，杆甲移动距离v 1△t ，杆乙移动距离v 2△t ，回路面积改变 t l v v lx t t v t v x S ∆-=-+∆+∆-=∆)(])[(2112 由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势t S B E ∆∆= 回路中的电流 R E i 2= 杆甲的运动方程ma Bli F =-由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等，方向相反，所以两杆的动量0(=t 时为0）等于外力F 的冲量211mv mv F +=联立以上各式解得)](2[21211ma F F B R m F v -+= )](2[212212ma F IB R m F v --= 代入数据得s m v s m v /85.1/15.821==针对训练1． 如图6所示，长L 1宽L 2的矩形线圈电阻为R ，处于磁感应强度为B 的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。
将线圈以向右的速度v 匀速拉出磁场，求：①拉力F 大小；②拉力的功F 图 5图 6率P ；③拉力做的功W ；④线圈中产生的电热Q ；⑤通过线圈某一截面的电荷量q 。
2．如图7所示，水平的平行虚线间距为d =50cm ，其间有B=1.0T的匀强磁场。
一个正方形线圈边长为l =10cm ，线圈质量m=100g ，电阻为R =0.020Ω。
开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h =80cm 。
将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。
取g =10m/s 2，求：⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q 。
⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v 。
⑶线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a 。
3．（2001年上海卷）如图8所示，有两根和水平方向成。
角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为及一根质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下。
经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度几，则（A ）如果B 增大，v m 将变大（B ）如果α变大，v m 将变大（C ）如果R 变大，v m 将变大（D ）如果m 变小，v m 将变大4．（2001年上海卷）半径为a 的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B ＝0.2T ，磁场方向垂直纸面向里，半径为b 的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a ＝0.4m ，b ＝0.6m ，金属环上分别接有灯L 1、L 2，两灯的电阻均为R 0＝2Ω，一金属棒MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v 0＝5m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO ′ 的瞬时（如图9所示）MN 中的电动势和流过灯L 1的电流。