2020高考物理通用版冲刺大二轮讲义：专题三 电场与磁场 第6课时 Word版含答案.pdf

第 1 页 共 30 页 考情分析与备考建议考情分析与备考建议 1五年考情分析 分课时考点试卷及题号 考点 1 电场性质的理解 15 年卷 T15、 16 年卷 T20、 16 年 卷 T15、 17 年卷 T20、 17 年卷 T21、 18 年卷 T16、 18 年卷 T21、 18 年 卷T21、 18年卷T21、 19年卷T20、 19 年卷 T21 考点 2 带电粒子(带电体) 在电场中的运动 15 年卷 T14、 15 年卷 T24、 16 年 卷T15、 17年卷T25、 17年卷T25、 19 年卷 T24、19 年卷 T24 考点 3 磁场对电流的作用 15 年卷 T24、 15 年卷 T18、 17 年 卷T19、 17年卷T21、 17年卷T18、 19 年卷 T17 第 6 课时 电场 与磁场的理解 考点 4 磁场对运动电荷的 作用 15 年卷 T14、 15 年卷 T19、 16 年 卷T18、 16年卷T18、 17年卷T18、 19 年卷 T17、19 年卷 T18 第 7 课时 带电 粒子在复合场 考点 1 带电粒子在复合场 中运动的应用实例 16 年卷 T15 第 2 页 共 30 页 考点 2 带电粒子在叠加场 中的运动 17 年卷 T16 中的运动 考点 3 带电粒子在组合场 中的运动 17 年卷 T24、 18 年卷 T25、 18 年 卷 T25、 18 年卷 T24、 19 年卷 T24 2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.2015、2017、2019 年均在高考计算题 中出现，可见这部分内容综合性强，仍然是命题的热点 (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，磁场叠加、安培力近年来也频繁考查，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，难度适中，2018 年全国、卷考查带电 粒子在匀强磁场中的运动出现在了计算题中， 2017 年全国卷、 2019 年全国卷也有复合场 的计算题，但难度适中，所以要重点复习，但不要过于繁、难 第第 6 课时 电场与磁场的理解课时 电场与磁场的理解 考点考点 电场性质的理解 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 ，Ek ，E F q Q r2 U d 矢量，由电场本身决定电场线越密， 电场强度越大 电势E p q 标量， 与零电势点的选取有关， 沿电场 第 3 页 共 30 页 线方向电势逐渐降低 电势能Epq，EpW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 UABAB，若 UAB0，则 AB，反之 A0)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 2 Aa 点和 b 点的电势相等 Ba 点和 b 点的电场强度大小相等 Ca 点和 b 点的电场强度方向相同 第 5 页 共 30 页 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 E1E3， E2E4， 且知 E1E3， E2 E4，故合场强 Ea与 Eb大小相等、方向相同，B、C 正确；由于 a0)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 4 A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 1W2 2 C若 c、d 之间的距离为 L，则该电场的场强大小一定为W 2 qL D若 W1W2，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 Uab0，Ucd0，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 UMN，可知该粒子由 M ac 2 bd 2 UabUcd 2 至 N 过程中，电场力做功 W，B 项正确；电场强度的方向只有沿 cd 时，才有场 W1W2 2 强 E， 但本题中电场方向未知， C 项错误 ； 若 W1W2， 则 UabUcdUMN， 即 abM W2 qL N，aMbN，可知 UaMUbN，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( ) 第 7 页 共 30 页 图 5 A坐标原点的电势为 18 V B电场强度的大小为 1.25 V/cm C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 bacO，因 a、b、c 三点电势分别为 a10 V、b16 V、c24 V， 则原点处的电势为 O18 V，故 A 正确；如图， y 轴上 y2 点(M 点)的电势为 MO16 V， 所以 b 点与 y 轴上 y2 点的电势相等， Oa 4 连接 b 点与 y 轴上 y2 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 ： abM37°， aNab·sin 37°4.8 cm， N b，所以 E1.25 V/cm，故 B 正确，C 错误；b0)质量为 m、 电荷量为 q(q0)的粒子自 G 的左端上方距离 G 为 h 的位置，以速度 v0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) mv qh v0 1 2 02 2 d mdh q (2)2v0 mdh q 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 2 d FqEma 设粒子第一次到达 G 时动能为 Ek，由动能定理有 qEhEk mv 1 2 02 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 at2 1 2 lv0t 联立式解得 Ek mv qh 1 2 02 2 d 第 10 页 共 30 页 lv0 mdh q (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 L2l2v0. mdh q 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 v0， 方向沿 MP 方向，到达 N 点时速度大小为 v，且 v0)的粒子垂直于 x 轴 射入第二象限，随后垂直于 y 轴进入第一象限，最后经过 x 轴离开第一象限粒子在磁场中 运动的时间为( ) 图 9 第 27 页 共 30 页 A. B. C. D. 5m 6qB 7m 6qB 11m 6qB 13m 6qB 答案 B 解析 设带电粒子进入第二象限的速度为 v， 在第二象限和第一象限中运动的轨迹如图所示， 对应的轨迹半径分别为 R1和 R2，由洛伦兹力提供向心力，有 qvBm、T，可得 R1 v2 R 2R v 、R2、T1、T2，带电粒子在第二象限中运动的时间为 t1，在第一象 mv qB 2mv qB 2m qB 4m qB T1 4 限中运动的时间为 t2T2，又由几何关系有 cos ，可得 t2，则粒子在磁场 2 R2R1 R2 1 2 T2 6 中运动的时间为 tt1t2，联立以上各式解得 t，选项 B 正确，A、C、D 错误 7m 6qB 11(2019·全国卷·24)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P 是电场中的两点从 O 点 沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为 m 的小球 A、B.A 不带电，B 的电荷量为 q(q0)A 从 O 点发射时的速度大小为 v0，到达 P 点所用时间为 t；B 从 O 点到达 P 点所用 时间为 .重力加速度为 g，求： t 2 (1)电场强度的大小； (2)B 运动到 P 点时的动能 答案 (1) (2)2m(v g2t2) 3mg q 02 解析 (1)设电场强度的大小为 E，小球 B 运动的加速度为 a.根据牛顿第二定律、运动学公式 和题给条件，有 mgqEma 第 28 页 共 30 页 a( )2 gt2 1 2 t 2 1 2 解得 E 3mg q (2)设 B 从 O 点发射时的速度为 v1，到达 P 点时的动能为 Ek，O、P 两点的高度差为 h，根据 动能定理有 Ek mv mghqEh 1 2 12 且有 v1v0t t 2 h gt2 1 2 联立式得 Ek2m(v g2t2) 02 12.(2019·湖北黄冈市模拟)如图 10 所示，在 xOy 坐标系平面内 x 轴上、下方分布有磁感应强 度不同的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向里一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子从 y 轴 上的 P 点以一定的初速度沿 y 轴正方向射出，粒子经过时间 t 第一次从 x 轴上的 Q 点进入下 方磁场， 速度方向与 x 轴正方向成 45°角， 当粒子再次回到 x 轴时恰好经过坐标原点 O.已知 OP L，不计粒子重力求： 图 10 (1)带电粒子的初速度大小 v0； 第 29 页 共 30 页 (2)x 轴上、下方磁场的磁感应强度大小之比. B1 B2 答案 (1) (2) 5 2L 4t 1 2 2 第 30 页 共 30 页 解析 (1)粒子运动轨迹如图所示 由几何知识可得： r1L， OP cos 45° 2 粒子在 x 轴上方转过的圆心角：， 5 4 又 t， r1 v0 解得：v0. 5 2L 4t (2)由几何知识得：OQr1r1cos 45°， 粒子在 x 轴下方运动的轨道半径：r2OQ， 2 2 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 由牛顿第二定律得：qv0Bm， v02 r 解得： . B1 B2 r2 r1 1 2 2