1、電磁學重點難點突破,2011年高考物理學科二輪復習,主要內(nèi)容：,電磁學重點難點突破,概念：,靜電場基本性質(zhì)：,靜電場,靜電場：相對于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場。,場： 如果在全部空間（或部分空間)里的每一點，都對應著某個物 理量的一個確定值，就說在這個空間里確定了該物理量的一個場。,靜電場的電場強度,E=kQ/r2,2.孤立點電荷所形成的電場場強的決定式：,孤立點電荷所形成的電場電場線的分布,靜電場的電場強度,3.等量、異種電荷所形成的電場場強分布：,在兩電荷連線中點O處場強最小，從O點向兩側(cè)場強大小逐漸增大， 數(shù)值關于O點對稱。,場強分布特點：,場強方向均沿連線指向負電荷一側(cè)。,靜電場的電場

2、強度,場強方向均垂直中垂線指向負電荷一側(cè)。,靜電場的電場強度,靜電場的電場強度,E P=,4.等量、同種電荷所形成的電場場強分布：,（1）在兩電荷連線上：,場強方向相反，均沿中垂線指向O點。,靜電場的電場強度,（2）兩點電荷連線中垂線上：,E P=,場強分布特點：,從中點沿中垂線向兩側(cè)，電場強度的數(shù)值先增大后減小，關于O點對稱的點數(shù)值相等。,兩側(cè)場強方向相反，均沿著中垂線背離O點。,靜電場的電場強度,y ，=,5.等量異、同種電荷產(chǎn)生的電場電場線的平面分布,靜電場的電場強度,靜電場的電場強度,6.幾種典型的靜電場電場線的空間分布：,靜電場的電場強度,7.基于等量同種電荷連線中垂線上場強分布特點

3、的場強的矢量疊加,靜電場的電場強度,8.均勻帶電球體和均勻帶電球殼所產(chǎn)生的場強,+Q,EP=KQ/r2,靜電場的電場強度,q,9.基于均勻帶電球體和均勻帶電球殼所產(chǎn)生的場強分布特點的矢量疊加,例1.電量為Q的均勻帶電實心球體半徑為R，球心為O點在球的右側(cè)挖去一個半徑為R/2的小球，如圖所示，則大球剩余部分對距離大球球心4R處的P點所引入的電量為q的試探電荷的庫侖力F為多少？,靜電場的電場強度,例2.已知均勻帶電薄球殼內(nèi)部電場場強處處為零，求：半徑為R，電量為Q的均勻帶電實心球體內(nèi)部距離球心為R/2處的P點的電場強度大小。,靜電場的電勢,2.孤立點電荷所形成的電場電勢的決定式：, =kQ/r,孤

4、立的正點電荷形成的電場各點電勢為正,孤立的負點電荷形成的電場各點電勢為負,無窮遠電勢為零,孤立的點電荷形成的電場等勢面為球面,靜電場的電勢,孤立的正點電荷形成的電場等勢面分布,靜電場的電勢,3.等量、異種電荷所形成的電場電勢分布：,P,O,B,A,靜電場的電勢,（2）兩點電荷連線中垂線上：, P=,x,P,電勢分布特點：,連線中垂面上電勢處處為零，中垂面是等勢面。,0,連線中垂線上電勢處處為零，中垂線是等勢線。,連線中垂面正電荷一側(cè)空間電勢為正，負電荷一側(cè)空間電勢為負,靜電場的電勢,4.等量、同種電荷所形成的電場電勢分布：,（1）在兩電荷連線上：,靜電場的電勢,（2）兩點電荷連線中垂線上：,

5、P=,靜電場的電勢,5.等量異、同種電荷產(chǎn)生的電場等勢線的平面分布,靜電場場強和電勢的關系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度，力在空間上的積累是能量轉(zhuǎn)化的量度,靜電場場強和電勢的關系,電場中某一點的電場強度沿某一方向的分量的大小，等于這一點的電勢沿該方向單位長度上電勢變化量的負值,靜場場強的方向是電勢在空間上降落最快的方向,靜電場場強方向與等勢面處處垂直,靜電場場強和電勢的關系,靜電場的場強和電勢是對空間的變化率（導數(shù)） 和對空間的積累（積分）的關系,以點電荷為例,等勢面密集的處場強大,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,1.關于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是( ) A電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關

6、 B電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低 C將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零 D在正電荷或負電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,2.如圖是某一點電荷的電場線分布圖，下列表述正確的是 ( ),A.a點的電勢高于b點的電勢 B.該點電荷帶負電 C.a點和b點電場強度的方向相同 D.a點的電場強度大于b點的電場強度,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,3.帶負電的粒子在某電場中僅受電場力作用，能分別完成以下兩種運動：在電場線上運動，在等勢面上做勻速圓周運動。該電場可能由( ) A.一個帶正電的點電荷形成 B.一個帶負

7、電的點電荷形成 C.兩個分立的帶等量負電的點電荷形成 D.一帶負電的點電荷與帶正電的無限大平板形成,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,4. 如圖所示，在y軸上關于O點對稱的A、B兩點有等量同種點電荷+Q，在x軸上C點有點電荷-Q，且CO=OD， ADO60o ,下列判斷正確的是( ),A.O點電場強度為零 B.D點電場強度為零 C.若將點電荷+q從O移向C，電勢能增大 D.若將點電荷-q從O移向C，電勢能增大,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,5.圖示為一個內(nèi)、外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為。取環(huán)面中心O為原點，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸。設軸上任意點P到O點的的距離為x

8、，P點電場強度的大小為E。下面給出E的四個表達式（式中k為靜電力常量），其中只有一個是合理的。你可能不會求解此處的場強E ，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達式的合理性做出判斷。根據(jù)你的判斷， E的合理表達式應為( ),基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,6.空間某一靜電場的電勢在X軸上分布如圖所示，x軸上兩點B、C點電場強度在X方向上的分量分別是EBX、ECX，下列說法中正確的有( ) AEBx的大小大于ECx的大小 BEBx的方向沿x軸正方向 C電荷在點O受到的電場力在X方向上的分量最大 D負電荷沿X軸從B移到C的過程中，電場力先做正功， 后做負功,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,7.空間有

9、一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度E隨X變 化的圖像如圖所示。下列說法正確的是（ ） AO點的電勢最低 BX2點的電勢最高 CX1和- X1兩點的電勢相等 DX1和X3兩點的電勢相等,基于考察靜電場性質(zhì)的幾個問題,8.空間有一均勻強電場，在電場中建立如圖所示的直角坐標系，M、N、P為電場中的三個點，M點的坐標為(0,a,0），N點的坐標為(a,0,0），P點的坐標為（a,a/2,a/2）。已知電場方向平行于直線MN，M點電勢為0，N點電勢為1V，則P點的電勢為( ),電磁學重點難點突破,帶電粒子在勻強電場中的運動,2,1.加速,2.偏轉(zhuǎn),帶電粒子在交變電壓下的加速,例： 如圖，A板的電勢UA0

10、，B板的電勢UB隨時間的變化規(guī)律如圖所示。則（ ）,若電子是在t0時刻進入的，它將一直向B板運動,若電子是在tT/8 時刻進入的，它可能時而向B板運動， 時而向A板運動,最后打在B板上,若電子是在t3T/8時刻進入的，它可能時而向B板運動， 時而向A板運 動,最后打在B板上,若電子是在tT/2時刻進入的，它可能時而向B板、時而 向A板運動,C.,D.,B.,A.,F=Eq=qU0/d,F=ma,a= qU0/md,B,A,t/ s,U/ v,0,U0,-U0,t/ s,0,a0,-a0,a/ m/s2,t/ s,0,v0,-v0,v/ m/s,若電子是在t0時刻進入,a U,T,t / s,U

11、/ v,0,U0,-U0,T/2,2T,3T/2,T,t / s,0,T/2,2T,3T/2,a/ m/s2,a0,-a0,T,0,T/2,2T,3T/2,t / s,v0,-v0,v / m/s,若電子是在t T/8時刻進入的,帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn),v,l,兩板間電壓為U,運動性質(zhì)分析：,帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn),l,兩板間電壓為U,通過電場的時間,帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn),(a0),帶電粒子在交變電壓下的偏轉(zhuǎn),示波管,示波管原理,帶電粒子在交變電壓下的偏轉(zhuǎn),運動的合成,基于示波管原理的幾個問題,例：圖示為示波管構(gòu)造的示意圖，現(xiàn)在xx/上加上uxxt信號，yy/上加上uyyt信號，

12、（如圖甲、乙所示）。則在屏幕上看到的圖形是（ ）,電磁學重點難點突破,帶電粒子在勻強磁場中的運動,3,（3）有初速度v0（ v0B）,始終靜止,勻速直線運動,勻速圓周運動,帶電粒子在勻強磁場中的運動,（1）無速度,（2）有初速度v0（v0/B）,利用vr,利用弦的中垂線,帶電粒子在勻強磁場中的運動,1、找圓心,一.基本技能：,2、定半徑,幾何法求半徑（勾股定理、三角函數(shù)）,向心力公式求半徑（r= mv/qB）,帶電粒子在勻強磁場中的運動,3、確定運動時間,粒子速度的偏向角等于回旋角 ，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角)的2倍,相對的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補,帶電粒子在無界勻強磁場中的運動

13、,兩個重要模型：,第一類粒子源：能在同一平面內(nèi)，沿各個方向發(fā)射相同速率的同種帶電粒子，這些帶電粒子垂直于磁感線射入布滿空間的勻強磁場，做同方向旋轉(zhuǎn)的勻速圓周運動。（設粒子源在中心O點，帶電粒子帶正電,磁場垂直紙面向里） 。,各帶電粒子的圓軌跡半徑相等，運動周期相等。,各帶電粒子圓軌跡的圓心分布在以粒子源O為圓心，r為半徑的一個圓周上。,帶電粒子在磁場中可能經(jīng)過的區(qū)域是以粒子源 O為圓心，2 r為半徑的大圓,O,v,特點,二.同源粒子垂直進入無界勻強磁場的運動軌跡,帶電粒子在無界勻強磁場中的運動,v,速率大的帶電粒子所走過的路程大，對應大圓。,第二類粒子源：在同一平面內(nèi)沿某一方向發(fā)射的速率不同的

14、同種帶電粒子,各帶電粒子的圓軌跡有一個公共切點，且各圓的圓心分布在同一條直線上。,特點,各帶電粒子做勻速圓周運動的周期相等。,帶電粒子在勻強磁場中的運動,三.帶電粒子在有界勻強磁場中的運動,解答有關運動電荷在有界勻強磁場中的運動問題時，可以將有界磁場視為無界磁場讓粒子能夠做完整的圓周運動。確定粒子圓周運動的圓心，作好輔助線，充分利用圓的有關特性和公式定理、 圓的對稱性等幾何知識是解題關鍵，如弦切角等于圓心角的一半、速度的偏轉(zhuǎn)角等于圓心角。粒子在磁場中的運動時間與速度方向的偏轉(zhuǎn)角成正比。,帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動,帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動,帶電粒子在矩形邊界磁場中的運動,帶電粒

15、子在圓形邊界磁場中的運動,四類基本問題：,帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動,例如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強磁場,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里,許多質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域,不計重力,不計粒子間的相互影響.下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中r=mv/qB.哪個圖是正確的( ),r,2r,M,N,O,2r,r,2r,M,N,O,2r,2r,M,N,O,r,2r,2r,M,N,O,D.,A.,B.,C.,帶電粒子在單直線邊界磁場中的運動,帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動,B,P,S,Q,P,Q,

16、Q,P,圓心在磁場原邊界上,速度較小時，作半圓運動后從原邊界飛出；速度增加為某臨界值時，粒子作部分圓周運動其軌跡與另一邊界相切；速度較大時粒子作部分圓周運動后從另一邊界飛出.,圓心在過入射點跟邊界垂直的直線上,速度較小時，作圓周運動通過射入點；速度增加為某臨界值時，粒子作圓周運動其軌跡與另一邊界相切；速度較大時粒子作部分圓周運動后從另一邊界飛出 .,圓心在過入射點跟跟速度方向垂直的直線上,速度較小時，作圓周運動后從原邊界飛出；速度增加為某臨界值時，粒子作部分圓周運動其軌跡與另一邊界相切；速度較大時粒子作部分圓周運動后從另一邊界飛出.,帶電粒子在平行直線邊界磁場中的運動,帶電粒子在矩形邊界磁場中

17、的運動,圓心在磁場原邊界上,速度較小時粒子作半圓運動后從原邊界飛出；速度在某一范圍內(nèi)時從側(cè)面邊界飛出；速度較大時粒子作部分圓周運動從對面邊界飛出。,速度較小時粒子做部分圓周運動后從原邊界飛出；速度在某一范圍內(nèi)從上側(cè)面邊界飛；速度較大時粒子做部分圓周運動從右側(cè)面邊界飛出；速度更大時粒子做部分圓周運動從下側(cè)面邊界飛出。,圓心在過入射點跟速度方向垂直的直線上,帶電粒子在矩形邊界磁場中的運動,帶電粒子在圓形邊界磁場中的運動,B,O,O,入射速度方向指向勻強磁場區(qū)域圓的圓心，剛出射時速度方向的反向延長線必過該區(qū)域圓的圓心,r,v,R,基于帶電粒子在勻強磁場中運動的一個問題,如圖所示，在0 xa、0y a

18、/2范圍內(nèi)有垂直于xy平面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，坐標原點O處有一個粒子源，在某時刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，它們的速度大小相同，速度方向均在xy平面內(nèi)，與y軸正方向的夾角分布在090范圍內(nèi)，已知粒子在磁場中做圓周運動的半徑介于a/2到a之間，從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時間恰好為粒子在磁場中做圓周運動周期的四分之一，求最后離開磁場的粒子從粒子源射出時的（1）速度的大?。唬?）速度方向與y軸正方向夾角的正弦.,B,電磁學重點難點突破,動生感應電動勢與感生感應電動勢,動生感應電動勢,感生感應電動勢,用公式求出的是平均感應電動勢,用公式求出的是整個回路中感應電動勢的總和,動生感應電動勢的本質(zhì),W非= W f1 = f1 L= e v1B L,= e v1B L/ e= B Lv1,W f合= 0,W f1 = - W f2,產(chǎn)