《电场磁场》专题复习

1电场、磁场二轮复习区一中朱应华一、考查特点及命题趋势年份及试卷题号考点2008宁夏卷2124电容器、力的平衡；带电粒子在组合场中运动2009宁夏卷1825电场能的性质（电势、电势差）；带电粒子在组合场中运动2010全国课标（宁夏卷）1725电场线、电场力的性质（静电除尘）；有界磁场2011全国课标（宁夏卷）1825安培力的应用、带电粒子在有界磁场磁场中运动通过对近几年课标全国卷高考试题仔细分析发现，本专题是每年高考必考内容，在新课程高考模式中更是重中之重，在试卷中分值较高，一般占到总分的五分之一左右，这也能够突出高考的命题要求，即以能力测试为主导，考查学生对所学相关课程基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析解决问题的能力；涉及的实际应用问题较多，如电容器、示波器、除尘器、质谱仪、速度选择器、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等。无论粒子是在简单情景中运动还是在复杂情景中运动，都是把场的性质、运动学知识、牛顿运动定律、功能关系联系在一起，因而综合性较强，能力要求较高。1．近几年本专题高考物理试题的特点：（1）重视对高中物理基本知识的理解和运用例如2008宁夏21（2）重视对学生能力的考查主要表现在以下几方面：空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数理方法解决物理问题的能力等例如2009宁夏18、2010年课标卷25．（3）关注高新科技,注重理论联系实际、例如2010年新标17、2011年新课标182、命题趋势由于现在正处于大纲卷向课标卷的转接时期，既要体现新课程理念，又要保证平稳过渡，估计高考的命题趋势应该是稳中求变。“稳”体现在题型分布1+1型（一道选择题和一道计算题，近两年的全国大纲卷和课标卷均如此）不变，计算题还是复合场；“变”估计会从选择题上去做文章，高考命题会从不同的角度、不同的条件或者不断变化题设的情景切入，甚至是陈题翻新（例如2010课标17题考的静电除尘在2011广东卷又以另外的情形出现）。预测2012年高考新课标涉及电场和磁场的考题主要表现为以下几种形式（1）以带电粒子运动轨迹与电场线或等势线间的关系判断电场的力的性质、能的性质或粒子的能量变化，题型为选择题。（2）带电粒子在电场中的加速和偏转联系社会生活、生产实际和近代科技，题型为选择题（3）带电粒子在有界匀强磁场或复合场中的运动，题型为计算题。二、学生情况分析通过第一轮复习，绝大多数学生对本专题中的一些基本知识有了更深一层次的认识和理解，对于知识点考查比较单一的试题，绝大部分同学都能顺利解答出来，但对一些综合性较强的的物理试题却仍然束手无策。这种现象在平时的训练及各种考试中都明显体现了出来，从历年的高考情况来看，本专题中的两道题均是综2合性很强的题目，因此学生的解题方法和能力有待进一步提高三、复习设计1、教学内容（1）准确理解物理概念和规律是解答物理问题的基础，因此必须首先把本专题知识进行梳理整合（2）专题讲练（见下参考试题）2复习策略：精选、精讲、精练选易错、选典型、选交叉；讲审题、讲方法、讲思维；练重点、练易错、练规范3、时间安排两周左右4、参考试题例１、如图所示，光滑曲面上方有一固定的带电荷量为+Q的点电荷，现有一带电荷量为+q的金属小球（可视为质点），在A点以初速度v0沿曲面射入，小球与曲面相互绝缘，则A.小球从A点运动到B点过程中，速度逐渐减小B.小球从A点动到C点过程中，重力势能的增加量等于其动能的减少量C.小球在C点时受到+Q的库仑力最大，所以对曲面的压力最大D.小球在曲面上运动过程中，机械能始终守恒例2、直角三角形框架ABC竖直放置，比荷相同的E、F两个带电粒子（不计重力）从A点沿AB方向入射，分别打在AC边的P、Q两点。质量相同的两个不带电的小球M、N分别以不同的速度从A点水平抛出，也恰好分别落在P、Q两点，则下列说法正确的是A.E、F两粒子到达P、Q的时间相同B．E、F两粒子到达P、Q两点的速度方向相同C.M、N两小球到达P、Q两点的时间相同D.M、N两小球到达P、Q两点的速度方向相同例３、如图所示，在方向竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨AB、CD。导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的东摩擦因数为μ。现从t=0时刻起，给棒中通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即：I=kt，其中k味恒量。若金属棒与3导轨始终垂直，则关于金属棒的运动情况正确的是A．金属棒先做加速运动，最后匀速运动B．金属棒先做加速运动，再做减速运动，最后匀速运动C．金属棒先做加速运动，再做减速运动，最后静止D．以上说法均不正确例４如图所示，在直角坐标系xOy的原点O处有一放射源S，放射源S在xOy平面内均匀发射速度大小相等的正电粒子，位于y轴的右侧垂直于x轴有一长度为L的很薄的荧光屏MN，荧光屏正反两侧均涂有荧光粉，MN与x轴交于O´点。已知三角形MNO为正三角形，放射源S射出的粒子质量为m，电荷量为q，速度大小为v，不计粒子的重力。（1）若只在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场，要使y轴右侧射出的所有粒子都能打到荧光屏MN上，试求电场强度的最小值Emin及打到荧光屏M点时粒子的动能；（2）若在xOy平面内只加一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，要使粒子能打到荧光屏MN的反面O´点，试求磁场的磁感应强度最大值Bmax；（3）若在xOy平面内只加一方向垂直于纸面向里的云强磁场,磁感应强度于(2)中所求Bmax相同,试求粒子打在荧光屏MN正面O´点所需的时间t1和打在荧光屏MN反面O´点所需的时间t2之比。例５、如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于y轴向下；在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外。有一质量为m，带有电荷量+q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场。质点到达x轴上A点时，速度方向与x轴的夹角为，A点与原点O的距离为d。接着，质点进入磁场，并垂直于OC飞离磁场。不计重力影响。若OC与x轴的夹角也为，求（1）粒子在磁场中运动速度的大小：（2）匀强电场的场强大小。专题评估检测题1、2010年度罗贝尔物理学奖得主安德鲁.海姆和康斯坦丁诺沃肖夫利用普通胶带成功地石墨原子剥离出石墨烯，这种材料仅有一个碳原子厚，是目前已知的最薄的材料，作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何材料的导热效果都好。现假设在真空中有两个孤立的碳原子核,他们在真空中形成的电场可以用如图所示的电场线形象描述，A、B、C、D分别为这两个碳原子核连线和连线中垂线上的点。其中A、B关于中点O对称。有关这两个碳原子核的电场，下列说法中正确的是（）Ａ．A、B两点场强相等，C、D两点电势相等Ｂ．A、B两点电势相等，C、D两点场强相等Ｃ．将一个质子从A点沿折线AOC移到C点，质子的电势能减小Ｄ．在A点沿AB方向向右射出能越过O点的电子，一定是先减速后加速42、半导体靠自由电子（带负电）和空穴（相当于带正点）导电，分为p型和n型两种。P型中空穴为多数载流子；n型中自由电子为多数载流子。用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向的电流I，用电压表判定上下两个表面的电势高低，由两极板电势高低就可判断是p型半导体还是n型半导体，以下说法中正确的是A.上下表面电势出现不同的这种现象叫霍尔反应，原因是带电粒子在磁场中运动要受到力的作用B．若上极板电势高，就是n型半导体C.若上极板电势高，就是p型半导体D.上述试验中磁场方向变为垂直纸面向外仍然能区分出是哪种半导体3、某实验工作者设计了一个测量电场强度的实验，用已知的质量为m、带电量为q的粒子，令其沿垂直电场方向进入一区域为矩形abcd的电场，如图所示，电场方向与ad平行且竖直向上，粒子第一次是在靠近矩形的下边dc进入的，而恰好从b点飞出。然后，保持电场大小不变，让方向变得相反，再令粒子以同样的速度从靠近上边ab垂直进入电场，则正好从下边dc的中点e处飞出。试根据以上信息求出电场强度。4、某专家设计了新型电磁船，它不需要螺旋桨推进器，航行时平稳而无声，时速可达100英里。这种船的船体上安装有一组强大的超导线圈，在两侧船舷装上一对电池，导电的海水在磁场力作用下即会推动船舶前进。图示是超导电磁船的简化原理图，ＡＢ和ＣＤ是与电池相连的导体，磁场由超导线圈产生。以下说法正确的是Ａ．船体向左运动Ｂ．船体向右运动Ｃ．无法断定船体向哪个方向运动Ｄ．这种新型电磁船会由于良好的动力性能而提高船速5、在研究性学习活动中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，某实验装置如图所示。abcd是一个边长为L的正方形盒子，在a处和cd边的中点e处各有一个小孔，e外有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏M。盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度为B。粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度克忽略，先让粒子经过电压为U的电场加速，然后粒子立即由a孔射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出。不急计粒子的重力和粒子之间的相互作用力。问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由。56、顶角为2θ的光滑圆锥置于竖直向下的匀强磁场B中（其感应强度B已知），现有质量为m、带电荷量为+q的小球沿圆锥外表面在水平面内匀速圆周运动，求小球运动的最小半径。7、如图所示，边界OA于OC之间分布有垂直于纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。已知∠AOC=60o，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于T/6（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间为（）A．T/3B.T/2C.2T/3D.5T/68、如图所示，一对平行金属板水平放置，两板相距为d，两板间为匀强电场，在下板的下侧空间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，两板中心开有上下对应的两个小孔，带电量为+q，质量为m的两个相同质点，分别从两板间左端中点a和上板中心小孔b处同时飞入，有a点飞入的质点初速度为2vo，且方向平行金属板；由b点飞入的质点初速度为vo，且方向垂直金属板，结果两质点同时穿过下板的小孔c后，又分别在磁场中偏转，最后均打在下极板的下表面上，（不计重力的影响，也不考虑两质点间的相互摩擦）求：（1）两质点在金属板间运动的时间t、两金属板间的电压U和板长l；（2）两质点在磁场中运动的时间ta和tb；（3）两质点在下极板的下表面上撞击点的距离△x。9、如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一绝缘形∪形管杆由两段直杆和易半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内。PQ、MN水平且足够长，半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场界线上，NMAP段是光滑的，现有一质量为m、带电量为+q的小环套在MN杆上，它所受到的电场力为重力的1/2倍。现在M右侧D点精致释放小环，小环刚好能到达P点。（1）求DM间的距离x0；（2）求上述过程中小环第一次通过与O点等高的A点时弯杆对小环作用力的大小；（3）若小环与PQ间的动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与华东摩擦力大小相等）。现将小环移至M点右侧5R处由精致开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。610、如图所示，在坐标系xOy有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1（a，0），园内分布有垂直于纸面向里的匀强磁场，在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一质量为m、电荷量为+q（q0）的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入，当速度方向沿x轴正方向时，粒子恰好从O1正上方的A点射出磁场，不计粒子重力。（1）求磁感应强度B的大小；（2）粒子在第一象限内运动到最高点时的位置坐标；（3）若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限，当速度方