2010高中物理高考二轮复习学案（5）电场和磁场.doc

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专题五电场和磁场学案
典例精析
题型1.（电场性质的理解）电子在电场中运动时，仅受电场力作用，其由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行等距实线可能是电场线，也可能是等势线，则下列说法中正确的是（）
A．不论图中实线是电场线还是等势线，a点的电势都比b点低
B．不论图中实线是电场线还是等势线，a点的场强都比b点小
C．如果图中实线是电场线，则电子在a点动能较小
D．如果图中实线是等势线，则电子在b点动能较小
解析：由运动轨迹可知若实线是电场线的话所受电场力水平向右，若实线是等势线的话所受电场力竖直向下。再结合粒子是电子，可知场强方向要不水平向左（b点电势高），要不场强方向竖直向上（a点电势高）。且为匀强电场场强处处相同。AB错。若实线是电场线电场力做正功，动能增加（电子在a点动能较小），若实线是等势线电场力做负功动能减小（电子在b点动能较小），CD对。
规律总结：求解这一类题的具体步骤是：先画出入射点的轨迹切线，即画出初速度的方向；在根据轨迹的弯曲方向，确定电场力的方向；进而利用分析力学方法来分析粒子的带电性质、电场力做功的正负、电势能增减、电势大小变化、电场力大小变化等有关问题。注意在只有重力和电场力做功时，重力势能、电势能和动能间可以相互转化，重力势能、电势能与动能的总和保持不变。

题型2.（电场的叠加）如图所示，在y轴上关于0点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在x轴上C点有点电荷-Q且CO=OD，∠ADO=600。下列判断正确的是
A.O点电场强度为零
B.D点电场强度为零
C.若将点电荷+q从O移向C，电势能增大
D.若将点电荷-q从O移向C，电势能增大
解析：A、B两点电荷在O点的合场强为零，当A、B、C三点在O点合场强不为零，而在D点的合场强为零。点电荷-q从O移向C，电场力做负功，电势能增大BD对。
规律总结：1.等量异种电荷的中垂线是等势线，而电场线和等势线是垂直的。
几个点电荷在空间某点所形成的电场应等于每个点电荷在该点形成电场的矢量和。
题型3.（带电粒子在电场内的运动）如图所示，质量为m＝1克、电量为q＝2×10-6库的带电微粒从偏转极板A、B中间的位置以10米/秒的初速度垂直电场方向进入长为L＝20厘米、距离为d＝10厘米的偏转电场，出电场后落在距偏转电场40厘米的挡板上，微粒的落点P离开初速度方向延长线的距离为20厘米，不考虑重力的影响。求：
（1）加在A、B两板上的偏转电压UAB
（2）当加在板上的偏转电压UAB满足什么条件时，此带电微粒会碰到偏转极板
解析：⑴带电粒子出电场后沿切线方向做匀速运动，把匀速运动轨迹反向延长交图中一点，此点在处。设电场内的偏移量为y，则有
又，解得。
⑵同理可得
审题指导：本题是一个临界问题，要注意找准对应的临界条件作为解题的突破口。

训练：如图所示，边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场，不计重力。
（1）若粒子从c点离开电场，求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能；
（2）若粒子离开电场时动能为Ek’，则电场强度为多大？

解析：（1）水平方向做匀速运动有L＝v0t，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，L＝EQ\F(qEt2,2m)＝EQ\F(qEL2,2mv02)，所以E＝EQ\F(4Ek,qL)，qEL＝Ekt－Ek，所以Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek，
（2）若粒子由bc边离开电场，L＝v0t，vy＝EQ\F(qEt,m)＝EQ\F(qEL,mv0)，Ek’－Ek＝EQ\F(1,2)mvy2＝EQ\F(q2E2L2,2mv02)＝EQ\F(q2E2L2,4Ek)，所以E＝EQ\F(2EQ\R(Ek（Ek’－Ek）),qL)，
若粒子由cd边离开电场，qEL＝Ek’－Ek，所以E＝EQ\F(Ek’－Ek,qL)

60°
A
O
题型4.（带电粒子在磁场中的运动）如图所示，两个同心圆,半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。圆心O处有一放射源,放出粒子的质量为m,带电量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行。
（1）图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场第一次通过A点，则初速度的大小是多少？
（2）要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少?
解析：（1）如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R1，则由几何关系得
A
O
60°

R1=（2分）
由q1B=m（2分）
得1=（2分）
（2）设粒子在磁场中的轨道半径为R2，
则由几何关系（2r-R2）2=R22+r2(1分)
得R2=3r/4（1分