2018版高考物理二轮复习第2部分专项4考前回扣——结论性语句再强化4电场和磁场学案

1、【主干知识】B=安培力大小F=BIL( (B I、L相互垂直) )F=qvB1010.带电粒子在匀强磁场中的运动(1)(1)洛伦兹力充当向心力，2 22V4 4n22qvB=mrw =mr=mr=4 4nmrf=ma四、电场和磁场9 9. 洛伦兹力的大小1 1库仑定律2 2. 电场强度的表达式(1)(1)定义式:FE=-q3 3.4 4.5 5.6 6.7 7.(2)(2)计算式:kQE=2U(3)(3)匀强电场中：E=d电容的定义式C=Q=；Q平行板电容器的决定式C=4 4nrkd磁感应强度的定义式电势差和电势的关系电场力做功的计算(1)(1)普适：W qU匀强电场：W EdqUAB=$A$

2、B或 UBA=$B2(2)(2)圆周运动的半径r=孚、周期T=qBqB1111 速度选择器如图 2929 所示，当带电粒子进入电场和磁场共存空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作用，F电=Eq, F洛=Bqw,若Eq= Bqw,有vo=B,即能从$孔飞出的粒子只有一种w1212电磁流量计如图 3030 所示，一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成，其中有可以导电 的液体向左流动，导电流体中的自由电荷( (正负离子) )在洛伦兹力作用下横向偏转，间出现电势差.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定.BLvL RSpL R+ pSa、bU /AX由qvB=qE=qd可得v=BQ

3、、2nd UndU流量oSv=Bd=石.1313.磁流体发电机如图 3131 是磁流体发电机，等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力 7171作用下发生上下偏转而聚集到A B板上，产生电势差，设A、B平行金属板的面积为相距为L,等离子气体的电阻率为p，喷入气体速度为v,板间磁场的磁感应强度为S,B,板外电阻为R当等离子气体匀速通过A、B板间时，板间电势差最大，离子受力平衡:qE场=qvB,E场=vB,电动势E=E场L=BLv,电源内电阻r=pS,故R中的电流|=ER+rBLvS速度，而与粒子的质量、3图 313141414.霍尔效应如图 3232 所示，厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于磁

4、感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差，U=kd(k为霍尔系数) ).图 32321515回旋加速器如图 3333 所示，是两个 D D 形金属盒之间留有一个很小的缝隙，有很强的磁场 垂直穿过 D D形金属盒.D D 形金属盒缝隙中存在交变的电场.带电粒子在缝隙的电场中被 加速，然后进入磁场做半圆周运动.(1)(1)粒子在磁场中运动一周，被加速两次；交变电场的频率与粒子在磁场中圆周运动 的频率相同.粒子在电场中每加速一次，都有qU=A氐 粒子在边界射出时，都有相同的圆周半径R,R,有 R=R=飞qB2口2&2(4)(4)粒子飞出加速器时的动能为E=

5、- =q. .在粒子质量、电量确定的情况下，粒2 22 2m子所能达到的最大动能只与加速器的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压无关.1616.带电粒子在电场中偏转的处理方法1717.带电粒子在有界磁场中运动的处理方法(1)(1)画圆弧、定半径：从磁场的边界点或轨迹与磁场边界的相切点”等临界点入手；充分应用圆周运动相互垂直的“速度线”与“半径线”.T电场=T回旋=T=qB图 33335NX甲乙r示f12 27tqB0BA C.C.图 3434过粒子运动轨迹上任意两点M N（一般是边界点，即入射点”与出射点”）,作与速度方向垂直的半径，两条半径的交点是圆心0,如图甲所示.在确定圆弧、半径的几何图

6、形中，作合适辅助线，依据圆、三角形的特点，应用勾股圆心角0越大，所用时间越长，与半径大小无关），周期图 35350点沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小，A点电场强度竖直向上，B点电场强度竖直向下； 两个等量负点电荷连线中点0的电场强度为零，无穷远处电场强度也为零，故从0点沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小，A点电场强度竖直向下，B点电场强度竖直向上；因为电荷量相等，距离也相等，故电场强度大小也相等，方向相反，合场强为零，=压=0.0.根据以上分析，直线段AB上各点电过粒子运动轨迹上某一点M般是“入射点”或“出射点”），作与速度方向垂直 的直线，再作M N两点连线（弦）的中垂

7、线，其交点是圆弧轨道的圆心0,如图乙所定理、三角函数、三角形相似等，写出运动轨迹半径r、圆心角（偏向角）0，与磁场的宽度、角度，相关弦长等的几何表达式.（3 3）确定物理关系:相关物理关系式主要为半径mvrB粒子在磁场的运动时间t= 2 2n卩 360360T（圆弧的【保温训练】1 1.如图 3535 所示，将等量的正、负点电荷分别放在正方形的四个顶点上.0点为该正方角线的交点，直线段AB通过0点且垂直于该正方形，以下对 判断，正确的是（）B.B.吕=曰工 0 0,D.D. E E=曰工 0 0, 0A= 0BM0A A 两个等量正点电荷连线中点O的电场强度为零，无穷远处电场强度也为零， 故从

8、A、B两点的电势和场强的EA=EB=0 0, 0A= 0B=0 0EA=EB=0 0, 0A= 0BH0 0（2 2）确定几何关系:6场强度均为零，位于等势面上，所以A点电势等于B点电势，oA=oB=0,故 A A 正确. 2.2.（多选）a、b、c三个a粒子由同一点同时垂直电场强度方向进入偏转电场，其轨迹如图3636 所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定 （）【导学号：1962420419624204】图 3636A.在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上B. b和c同时飞离电场C.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小D. c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大ACDACD 三个粒子所

9、受的电场力相等，加速度大小相等，在竖直方向上有:由题图知a、b的偏转位移相等，大于c的偏转位移，则a、b在电场中的运动时间相 等，大于c的运动时间，故 A A 正确，B B 错误；因为a的水平位移小于b的水平位移， 时间相等，贝Ua的速度小于b的速度，b的水平位移和c的水平位移相等，b的运动时间大于c的运动时间，贝U b的速度小于c的速度，所以进入电场时，c的速度最大，a的速度最小，故 C C 正确；根据动能定理知，a、b竖直方向上的偏转位移相等，则电 场力做功相等，大于c所受电场力做的功，所以a、b的动能增量相等，大于c的动能增量，故 D D 正确. 3.3.（多选） 如图 3 37 7所示

10、，虚线MN的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E,磁感应强度大小为B带电微粒自离MN为h的高处由静止下落，从A点进入场区,B.微粒从A点运动到D点的过程中，电势能先减小后增大C.从A点运动到D点的过程中微粒的电势能和重力势能之和保持不变D.若微粒从D点y=評2，沿着ACD做了一段匀速圆周运动，从D点射出.下列说法中正确的是v= 2 2gh,由题意可知,A.A.微粒图 37377离开场区到再次落回场区将沿DCA返回ACAC 微粒开始时做自由落体运动，进入场区的速度大小为:8微粒进入复合场区做匀速圆周运动，因此必有重力与电场力平衡，即：mg= qE此时v2Ef2h由洛伦兹力提供向心

11、力，有：qvB= mR解得：R=R=，故选项 A A 正确；电场力方向竖直向上，因此微粒从A点运动到D点的过程中，电场力先做负功再做正功，其电势能先增加后减少， 故选项 B B 错误；微粒从A点运动到D点的过程中，洛伦兹力不 做功，根据能量守恒定律可知，微粒的重力势能、动能、电势能之和恒定，由于做匀速圆周运动，其动能不变，因此微粒的电势能和重力势能之和保持也不变，故选项C C正确；微粒离开场区后做竖直上抛运动， 根据运动对称性可知， 将运动至D点正上方 与初始释放位置等高处，后以向右平移 2 2R距离重复之前的运动，故选项 D D 错误. rv）4.4.（多选）图 3838 中的虚线为半径为R

12、磁感应强度大小为B的圆形匀强磁场的边界，磁场的（I Vq* I丿方向垂直圆平面向里. 大量的比荷均为的相同粒子由磁场边界的最低点A向圆平面内的m不同方向以相同的速度vo射入磁场，粒子在磁场中做半径为r的圆周运动，经一段时间1 1的偏转，所有的粒子均由圆边界离开，所有粒子的出射点的连线为虚线边界的，粒子在3 3圆形磁场中运行的最长时间用tm表示，假设q、R Vo为已知量，其余的量均为未知量，mA*忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用则（）【导学号：1962420519624205】ACDACD 设从A点射入的粒子与磁场边界的最远交点为B,则B点是轨迹圆的直径与磁1 1r场边界圆的交点，AB的长是边

13、界圆周长的 3 3,则/AOB=120120, sinsin 6060 =R得r=R,粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有qvB=m，所以B=mv=2；3 丁, A A、C C 正确，B B 错B. B=3m03 3qRD.D.尹2 2v图 38389误；粒子在磁场中运动的最长时间为tm=T=nr= 3冗 R,3 3qR2 2V02 2V0D D 正确. 5.5. （多选）如图 3939 所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中，电场方向水平向左，磁场方向垂直于纸面水平向里，一质量为m带电量为+q的小球用长为L的绝缘细线悬挂于0点，并在最低点由静止释放， 小球向左摆到最高点时， 悬线与竖直方向

14、的夹角为0，不计小球的大小和空气阻力，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）X X XX图 3939A.A. 电场强度的大小为険qB.B. 小球从释放到摆到左侧最高点的过程中，电势能减小了C.C.小球从释放到摆到左侧最高点的过程中，当悬线与竖直方向的夹角为0时，悬线拉力最大D.D. 增大悬线的长度，0会增大BCBC 小球受到的洛伦兹力总是和运动速度垂直，因此是重力和电场力的合力改变小球的速度，在重力和电场力的合力场中，根据对称性可知，当悬线与竖直方向的夹角0Emga a n n 为今时，小球的速度最大，此时 tantan-2=mg得E=-q, A A 项错误；小球从释放到摆到左侧最高点的过程中

15、，电场力一直做正功，因此电势能一直在减小，B B 项正2确；当速度最大时，洛伦兹力最大，悬线的拉力F=+ .qE2+mg2+qvB最大，C C 项正确；由 tantan=mg可知，-与悬线的长无关，D D 项错误. 6.6.（多选）如图 4040 所示，半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应10强度为B,半圆的左边垂直x轴放置一粒子发射装置，在RwywR的区间内各处均沿x轴正方向同时发射出一个带正电粒子，粒子质量均为m电荷量均为q、初速度均为v,重力忽略不计，所有粒子均能穿过磁场到达y轴，其中最后到达y轴的粒子比最先到达y轴的粒子晚t时间，贝U（）11以沿x轴射入的粒子为例

16、，若r=BqR则粒子未到达y轴就偏向上离开磁场区域,所以要求R mv所有粒子才能穿过磁场到达y轴，B B 对；从x轴入射的粒子在磁场Bqr中对应的弧长最长，所以该粒子最后到达y轴，而y=R的粒子直接沿直线做匀速7.7.如图 4141 所示，有一对平行金属板，板间加有恒定电压；两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.金属板右下方以MN PQ为上、下边界，MP为左边界 的区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为d,MN与下极板等高，MP与金属A.A. 粒子到达y轴的位置一定各不相同B.B.mv磁场区域半径R应满足RwBqC.C. 从x轴入射的粒子最先到达y轴D.D.meRA

17、t=乖v，圆心角，满足 sinsin【导学号：1962420619624206】其中角度e为最后到达y轴的粒子在磁场中的运动轨迹所对应的e=B3RmvBDBD 粒子射入磁场后做匀速圆周运动，其运动轨迹如图所示.沿直线做匀速运动到达y轴，其他粒子在磁场中发生偏转, 子也有可能打在y=R的位置上，所以粒子到达y=R处的粒子直接 由图可知，发生偏转的粒y轴的位置不是各不相同的,A A 错;运动到达y轴，时间最短,e2 2nBq=meBq，y=C C 错；从X轴入射的粒子在磁场中运动时间最长，为tiR处的粒子直接沿直线做匀速运动到达y轴，运动时间最短，为t2=R所以t=吟vqBRv，由图知sine=皂邸D对. r mv图 4040粒子发松置粒子发附装置12板右端在同一竖直线上一电荷量为q、质量为m的正离子，以初速度V。沿平行于金属13板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间，不计离子的重力.K X XII * * * * * * *:.d静Q图 4141(1)(1) 已知离子恰好做匀速直线运动，求金属板间电场强度的大小；(2)(2)若撤去板间磁场B,已知离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场，方向与水平方 向成 3030角，求A点离下极板的高度；在 的情形中，为了使离子进入磁场运动后从边界MP的P点射出，磁场的磁感应强度B应为多大？【导学号：19624207