物理二轮(山东专用)学案:专题9 第1讲 3.电场与磁场 Word版含解析.doc
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1、- 1 - 3电场与磁场 临考必背 一、电场 1电场强度 E F q(任何电场) EkQ r2(点电荷电场) EUAB d AB d (匀强电场) 2电势、电势差、电势能、电功:WABqUABq(AB)Ep(与路径无关)。 3电场线的应用 (1)电场力的方向正电荷的受力方向和电场线方向相同,负电荷的受力方向和电场线方向 相反。 (2)电场强度的大小(定性)电场线的疏密可定性反映电场强度的大小。 (3)电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐步降低,电场强度的方向是电势 降低最快的方向。 (4)等势面的疏密电场越强的地方,等差等势面越密集;电场越弱的地方,等差等势面越 稀疏。 4平行板电容
2、器 (1)电容器的电容 C Q U Q U(任何电容器) C rS 4kd(平行板电容器) (2)电容器的动态分析 平行板电容器充电后保持两极板与电源相连通U 不变 d C rS 4kdQCU EU d S C rS 4kdQCU EU d,不变 平行板电容器充电后两极板与电源断开Q 不变 d C rS 4kdU Q C EU d Q Cd 4kQ rS ,不变 S C rS 4kdU Q C EU d Q Cd 4kQ rS 5.电荷在匀强电场中的偏转(v0E) (1)规律 - 2 - 沿v0方向:匀速lv0t 沿E方向:加速 v yatqU dm l v0 y1 2at 2qUl 2 2d
3、mv20 tan vy v0 qUl dmv20 (2)推论 不同带电粒子从静止由同一电场加速后进入同一偏转电场,射出时偏转位移及偏转角相等。 电荷经偏转电场射出后(垂直 E 入射), 速度反向延长线与初速度延长线交点为水平位移中点 (好像是从中点直线射出)。 二、磁场 1安培力、安培力的方向 (1)安培力的方向用左手定则判定。 (2)安培力的方向特点:FB,FI,即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面。 (3)安培力的大小:磁场和电流垂直时 FBIL;磁场和电流平行时 F0。 2洛伦兹力的方向和大小 (1)判定方法:左手定则。方向特点:FB,Fv,即 F 垂直于 B 和 v 决定的平面(注意
4、:洛 伦兹力不做功)。 (2)洛伦兹力 当vB时,F洛0(最小); 当vB时,F洛Bqv(最大)。 3带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力充当向心力:qvBmr2mv 2 r mr4 2 T2 42mrf2ma。 (2)圆周运动的半径 rmv qB,周期 T 2m qB 。 (3)圆周运动中有关对称的规律 从直线边界射入匀强磁场的粒子,从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等,如图甲所 示。 在圆形磁场区域内,沿径向射入的粒子,必沿径向射出,如图乙所示。 (4)平行边界(存在临界条件,如图所示) - 3 - (5)最小圆形磁场区域的计算:找到磁场边界的两点,以这两点的距离为直径的圆面积最小
5、。 4带电粒子在匀强电场、匀强磁场和重力场中,如果做直线运动,一定做匀速直线运动。如 果做匀速圆周运动,重力和电场力一定平衡,只有洛伦兹力提供向心力。 5速度选择器、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应稳定时,电荷所受电场力和洛伦兹力 平衡(如图所示)。 6回旋加速器 (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做圆周运动的频率 相同。T电场T回旋T2m qB 。 (2)粒子在电场中每加速一次,都有 qUEk。 (3)粒子在边界射出时,都有相同的圆周半径 R,有 Rmv qB。 (4)粒子飞出加速器时的动能为 Ekmv 2 2 B 2R2q2 2m (在粒子质量、 电荷量
6、确定的情况下, 粒子所能 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)。 7质谱仪 (1)构造:如图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 (2)原理:粒子由静止被加速电场加速,qU1 2mv 2。 粒子在磁场中做匀速圆周运动,有 qvBmv 2 r 。 由以上两式可得 r1 B 2mU q ,mqr 2B2 2U ,q m 2U B2r2。 临考必练 1如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四 个选项中,正方形中心处场强最大的是( ) - 4 - 解析:根据点电荷电场强度公式 EkQ r2,结合矢量合成法则求
7、解。设正方形顶点到中心的距 离为 r,则 A 选项中电场强度 EA0,B 选项中电场强度 EB2 2kQ r2,C 选项中电场强度 EC kQ r2,D 选项中电场强度 ED 2k Q r2,所以 B 正确。 答案:B 2如图所示,实线为某电场的电场线。虚线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,A、 B、C 为轨迹上的三点,且 AB 和 BC 关于 B 点所在的电场线对称,不计重力。下列关于粒子 的说法正确的是( ) A在 B 点的速度大于在 A 点的速度 B在 B 点的加速度大于在 A 点的加速度 C在 B 点的电势能大于在 A 点的电势能 D沿轨迹 AB 和沿轨迹 BC 电场力做的功相同
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