高中物理电场与磁场

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知识梳理

一、电场的根本性质 1.电场力的性质

库仑定律:F=kQ1Q2/r2,电场力:F=qE

注意电场强度只与源处电荷有关,与检验电荷无关。

电场线形象直观地反映电场的强弱与方向。疏密表示电场的强弱,而切线方向表示电场的方向。

2.电场能的性质

(1)电势与电势差:UAB=W/q,电势上下与零势点选择有关,但电势差与零势点选择无关。

(2)电势的变化规律:沿着场线的方向,电势是逐渐降低的。

(3)电场力做功特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关。电场力做功,电势能减少;外力克服电场力做功,电势能增加。

3.电容

(1)两个公式:C=Q/U C= εrS/4πkd

前者是定义式,后者是平行板电容器的决定式。 (2)平行板内部电场是匀强电场。 二、带电粒子在电场的特点

1.平衡:与其它力一起参与力的合成,合力为零,那么物体处于平衡状态。 2.加速运动:初速度与电场平行时。 3.偏转:初速度与电场垂直时。 三、电流与电荷在磁场中受力及运动

1.磁感应强度B=F/IL ,注意磁场产生的两种方式:磁铁产生与电流产生。 2.磁场方向

a.用小磁针N极受力方向判定。

b.用右手法那么判定(电流产生的磁场)

3.磁感应线,其为闭合的曲线,比拟于电场线不同。 4.安培力 (1)公式:F=BIL

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(2)方向:左手定那么,注意将安培力比拟于电场力:电荷只要放在电场中就一定受到电场力作用,而电流处于磁场中,受的安培力与放置位置有关,导线与磁场垂直时,安培力最大。

5.洛仑兹力

(1)公式:F=qvB,判定方向注意电荷正负。

(2)特点:永不做功;电场力与洛仑兹力的大小与方向上的不同。 命题预测

考查电场力方向与电场方向关系,洛仑兹力的大小与速度的关系,安培力的

大小与电流强度的关系,及这些力与其它力使物体平衡、作匀速直线运动,是命题热点。

运用功能关系处理带电粒子在电场及磁场中速度大小问题,考查电场力做功与路径无关,及洛仑兹力不做功的特点,也是命题热点之一。

地磁场是命题的一个热点,它涉及地理、生物、物理知识,还涉及学生空间想象能力。 例题精析

题型一 电场、磁场的概念

【例1】如果空间某一区域中存在有电场或磁场中的一种,那么以下说法正确的选项是(设放人的电荷质量很小) (

)

A.如果存在的是电场,那么在某处放入电荷,该电荷不一定会运动 B.如果存在的是磁场,那么放人电荷时,该电荷不会做圆周运动 C.如果存在磁场,那么放入通电直导体后,该直导体一定受到安培力的作

D.如果存在电场,在某处放入一电荷后经过一段时间后,该电荷的电势能会增加

【解析】电场对电荷作用是没有条件的,而磁场对电荷(或电流)作用是有条件的,磁场只对运动电荷作用,且电荷速度方向不与磁场平行,而磁场对通电直导体的作用也是直导体不与磁场平行。

【答案】B

【点评】理解概念与公式定律,要充分理解其条件。

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题型二 电场力、电场方向与平衡条件的应用

【例2】如图71所示,带电量为q的小球质量为m,用一细线系在O点,整个放置在水平匀强电场中,静止时小球与竖直线的夹角为θ。以下说法正确的选项是( )



A.小球带正电荷,电场强度大小是E=mgtanθ/q B.小球带正电荷,电场强度大小是 E=mgcosθ/q C.假设细线断开,那么小球作平抛运动 D.以上说法都不对。



【解析】因为小球平衡,所以球受的合力为零。小球受力分析如图72示,电场力一定向右,所以小球带正电。

列方程有:Tcosθ=mgTsinθ=qE 所以E=mgtanθ/q 【答案】A

【点评】要会判定电场力与电场方向关系,会对物体进行受力分析,列出相应的平衡方程。

题型三 电场力做功与路径无关及洛仑兹力不做功,场力做功与电势能变化关系

【例3】带电量为q的粒子,不计重力的作用,当它以初速度v分别自电场与磁场中的A点往宽度为L的电场与磁场中射入,最后都从相应高度的B处射出。以下说法正确的选项是(



)

A.电荷从两个场中出来的速度大小一样大 B.电荷在电场中出来时的速度要变大 C.电荷在磁场中的运动轨迹是抛物线 D.从AB过程中,电场对电荷做功为qEL

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