高中物理电磁场练习.docx
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高中物理电磁场练习
特别练习：电磁场
讲座 1 电场与电场中带电体的运动
微电网建设
核心再现
知识法
（1）电力的性质。
①电场强度的定义：
Ｅ＝
②真空中点电荷的场强公式为：
能量＝k
③均匀电场强度与电位差的关系：
Ｅ＝
。
（2）电场能量的性质。
①电势定义：
φ＝
。
②电位差的定义：
阿拉巴马大学＝
③电位差与电位的关系：
UAB=φA-φB。
④ 电场力与电势能所作的功：
WAB＝－ΔEp。
思考方法
（1）物理思维：
等价思维与分解思维。
（2）物理方法：
理想化模型法、比率定义法、控制变量法、对称性方法、合成法、分解法等。
高频测试点1电场的特性和性质
知识和技能至关重要
1、电场强度的三种表示形式及适用条件。
2. 比较电场强度、电势、电势能的方法。
3.
电场的叠加原理及常见电荷的电场线和等势线的分布特性。
例1 在直角坐标系xOy中，点M、N位于x轴上，图中G、H点的坐标如图所示。在M、N点各固定一个负点电荷，在O点放置一个带电量为Q的正点电荷。G点处的电场强度恰好为零。静电力常数用k表示。若把正点电荷移到G点，则H点处的场强度的大小和方向分别为（）
A。
，沿正 y 轴 B。
沿 y 轴负方向
C。
，沿正 y 轴 D。
沿 y 轴负方向
【例2】（2016年全国联考试卷）（选择题）
如图所示，虚线分别为一定电场中的三条电场线1、2、3，实线表示带电粒子在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上的两点。下列哪项表述是正确的？
A.粒子在a点的加速度小于在b点的加速度。
B.粒子在a点的电势能大于b点的电势能。
C. 粒子在点a处的速度大于在点b处的速度。
D.a点的电位高于b点的电位。
确定电场特性的方法
1. 确定电场强度的方法：
（1）根据电场线的疏密来判断。
（2）根据等位面的密度进行判断。
（3）根据E =
做出判断。
2.判断潜力的方法：
（1）根据电势沿电场线方向逐渐减小来判断。
（2）如果 q 和 WAB 已知，则 UAB =
做出判断。
3. 电势能的测定
根据电场力所做功的符号可以确定势能或动能的变化。
1.（多选） 两个固定相等、不同电荷的点电荷所构成的电场的等势线如图中虚线所示。一带电粒子以一定的速度从图中f点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示。若粒子仅受到静电力的作用高中物理电场计算题，则下列说法正确的是（）
A.f、b、c、d、e五个点中，c点的电场强度最大。
B.带电粒子的加速度逐渐增大
C.带电粒子的速度先增大后减小
D.粒子通过b点和d点时速度相同。
2.（多选） 图中所示为两个相同负电荷和一个正电荷附近的电场线分布，c为两负电荷连线中点，d点位于正电荷正上方，c、d两点到正电荷的距离相等，则（）
A.a点的电场强度大于b点的电场强度。
B.a点的电位高于b点的电位。
C.c点的电场强度大于d点的电场强度。
D.点c处的电位低于点d处的电位。
3.（2016·湖北武汉研究）真空中某一区域内存在电场，电场中存在一点O，过点O的一条直线上有三点P，M，N，到点O的距离分别为r0，r1，r2。直线上各点电势φ的分布如图所示，r表示直线上某点到点O的距离。下列说法中，哪些是正确的？
A、O、P点间的电位不变，且O、P点间的场强必为零。
B.M点电位低于N点电位
C.M点的电场强度小于N点的电场强度。
D.在正电荷沿这条直线从M移动到N的过程中，电场力做负功。
高频测试点2：平行板电容器问题
知识和技能至关重要
1.
电容的定义、测定公式、极板间电场强度的计算公式。
2.引起电容器电容量变化的因素及两个动态分析问题的结论和处理方法。
【例3】已知真空中均匀带电无限平面产生的电场大小为
，式中σ为平面单位面积电荷，ε0为常数。如图所示，平行板电容器两极板间的面积为S，两极板间为真空，电荷为Q。
当忽略边缘效应时，极板可看作无限大导体板，则极板间的电场强度和两极板间的静电引力分别为（）
A。
和
B.
和
C。
和
D.
和
【例4】（2016·山西名校联盟）（多选）如图所示，平行板电容器接直流电源留学之路，其电动势为E'（忽略内阻），下极板接地，静电计所带的电荷很小，可以忽略不计。电容器中P点处固定有一带负电的油滴。现将平行板电容器下极板垂直向下移动一小段距离。下列哪项表述是正确的？
A.平行板电容器的电容会减小
B、静电计指针的张开角度变小
C.带电油滴的电势能会减小
d.若先断开上极板与电源正极连接导线，再将下极板向下移动一小段距离，带电油滴所受的电场力保持不变。
1、如图所示，平行板电容器接在直流电源上，其电动势为E（忽略内阻），一带电油滴位于电容器内的P点，处于平衡状态。若在其他条件不变的情况下，将平行板电容器的两极板缓慢移开，则在移开过程中（）
A.电容器的电容C增加
B.电容器携带的电荷量Q增加
C、油滴会加速向下流动，电流表中的电流从N流向M。
D.油滴静止，电流表中的电流从N流向M
2.（2016年陕西宝鸡高三二模）如图所示，平行板电容器内部悬浮着一个带电小球，闭合开关S，电容器充电后，细导线与垂直方向的夹角为φ，下列说法正确的是？
A. 保持开关 S 闭合，并使两个板靠近，φ 将减小。
B.保持开关S闭合，将变阻器的滑块向右移动，φ将减小。
C、打开开关S，使两块板子靠得更近，φ保持不变。
D.轻轻剪断细线，球就会做斜抛运动。
3.（创新题）如图所示，一个理想二极管（具有单向导电性）、一个平行板电容器和一个电源组成一个闭合电路，一带电液滴P置于水平放置的平行板电容器中间，保持静止。下列哪项表述是正确的？
A.如果将电极A向下移动一点，液滴的势能就会减小。
B. 如果将板 A 稍微向上移动，液滴就会向上移动。
C.如果电极B稍微向上移动，液滴的势能就会增加。
D.如果A板和B板稍微偏移，使得彼此面对的面积变小，液滴就会向下移动。
高频测试点3：带电粒子在电场中的运动
知识和技能至关重要
1.
牛顿第二定律和运动学方程。
2.动能定理及函数关系。
3. 如何处理准抛射运动。
4.关于准抛射运动的两个推论。
【例五】（名师原创）如图所示，由金属丝发射出的电子（质量m、电荷e，初速度及重力忽略不计）被加速穿过金属板小孔进入偏转电场（小孔到上下板的距离相等）。已知偏转电场两板之间的距离为d，当加速电压为U1，偏转电压为U2时，电子刚好打到下板M的右边缘。现将偏转电场下板向下移动。
（1）如何仅改变加速电压U1，使电子撞击下板的中点？
（2）如何仅改变偏转电压U2，使电子仍然撞击下板上的M点？
【例6】如图A所示，极板A、B垂直放置，两极板间电压为U1=100V，极板M、N水平放置，两极板间距离d=0.1m，极板长度L=0.2m。一质量为m=2×10-12kg，电荷为q=+1×10-8C（忽略重力）的带电粒子在极板A附近静止释放，经加速电场加速后，穿过极板B的小孔，沿极板M、N的中心轴线垂直进入偏转电场。若在极板M、N之间施加如图B所示的偏转电压，当t=
当带电粒子刚开始进入偏转电场时，则：
（1）带电粒子穿过B板小孔时的速度是多少？
（2）为使带电粒子穿过M、N板之间的空间（不沿中心轴线方向），且通过后速度保持水平，则交流电U2的周期T为多少？
（3）满足
（2）在下列条件下，它在偏转电场中的最大位移是多少？
（结果四舍五入到一位有效数字）
解决带电粒子在电场中运动问题的基本思想和应注意的问题
2.（多选）如图所示，氚核、氘核、氚核粒子无初速度从同一位置飘进水平电场线指向右的加速电场E1中，再进入垂直电场线指向下的均匀电场E2中，发生偏转，最后撞击到荧光屏上。整个装置处于真空状态，忽略粒子的引力及其相互作用，因此（）
A.偏转电场E2对三个粒子所作的功相等。
B.三个粒子撞击屏幕时的速度相同。
C. 三个粒子移动到屏幕上所需的时间相同
D. 三个粒子必须击中屏幕上的同一位置
3.（2016陕西五校联考）如图A所示，两块平行金属板MN、PQ两块板的长度和间距相等。板间存在如图B所示的随时间周期性变化的电场，电场方向垂直于两板。在t=0时刻，一个带电粒子忽略重力，沿垂直于电场的两板间中心线射入电场中，粒子进入电场时的速度为v0。在t=T时刻，粒子刚好沿MN板的右边缘射出电场。则（）
A.粒子从电场中弹出时的速度必须垂直于电场。
B. 在 t =
此时粒子的速度为2v0
C. 如果粒子
如果粒子以速度v0进入电场，它就会撞击平板。
D.若粒子的入射速度变为2v0，粒子在时刻t=T仍然发射电场
4（2016年高考试卷B）一个平行板电容器，两极板之间填充有云母电介质，接上恒压直流电源，若去掉云母电介质，则电容器（）
A.极板上电荷量增加，极板间电场强度增大
B.极板上的电荷量减少，极板间的电场强度增大
C.极板上的电荷量增加，但极板间的电场强度保持不变
D.极板上的电荷量减少，但极板间的电场强度保持不变
5（2016全国高考试卷A）如图所示，P为定点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动的轨迹与两个圆在同一平面上，a、b、c为轨迹上的三点。若Q只受P电场力的作用，它在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc。则（）
A.aa>ab>ac,va>vc>vb
B. aa>ab>ac，vb>vc>va
C. ab>ac>aa, vb>vc>va
D. ab〉ac〉aa，va〉vc〉vb
7 如图所示，两个带有等量正电荷的点电荷分别固定在P、Q点，连线中点为O，A、B分别为P、Q连线垂直平分线上的两点，且OA＜OB。
下列哪项表述是正确的？（）
A.A点处的电场强度必定大于B点处的电场强度。
B.A、B所在直线为等势线，等势线左右对称点电势相等。
C.在A、B点分别放置一个正测试电荷，测试电荷在A点的势能等于B点的势能。
D.在A、B点分别放置一个负测试电荷，测试电荷在A点的势能小于B点的势能。
“等势线（电场线）+运动轨迹”模型的处理思路
1.（多选） 在一张光滑绝缘水平桌面上，有一个水平指向右方的均匀电场，电场线如图中实线所示。一个初速度不为零的带电小球从桌面的A点开始运动，当它运动到C点时，突然受到外加水平恒定力F的作用，继续运动到B点，它的运动轨迹如图中虚线所示。v表示小球经过C点时的速度。则（）
A.球带正电
B. 恒力F的方向可能为水平向左
C. 恒力F的方向可能与v的方向相反
D.球在A点和B点的速度不可能相等。
2.（多选） 如图所示，虚线分别为一定电场中的三个等势面1、2、3，实线表示带电粒子在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上的两点。下列哪项表述是正确的？
A.等势面1的电位最高
B.粒子在a点的加速度小于在b点的加速度。
C.粒子在a点的电势能大于b点的电势能。
D. 粒子在点a处的速度大于在点b处的速度。
即时练习
1.（多选）如图所示，直线是由点电荷产生的一组不指示方向的电场线，曲线是带电粒子穿过电场区域时的轨迹，a、b为轨迹上的两点。如果带电粒子在运动过程中只受到电场力的作用，则根据该图可以做出的判断是（）
A.带电粒子上电荷的符号
B. 带电粒子在a、b点处所受力的方向
C. 带电粒子的加速度在a点较大还是b点较大？
D.带电粒子在a、b点处的加速度方向
2.（多选）图中所示的虚线是电场中的三条等势线，三条虚线平行等距，电位分别为10V、19V、28V。实线是带电粒子只受电场力作用的轨迹，a、b、c是轨迹上的三点。a到中间虚线的距离大于c到中间虚线的距离。下列哪项说法是正确的？（）
A.粒子在a、b、c点所受的电场力方向相同。
B.粒子带负电
C.粒子在a、b、c点的电势能Epc＞Epb＞Epa
D.粒子从a移动到b和从b移动到c时，电场力所做的功可能相等。
3、如图所示，边长为L=1m的等边三角形ABC置于均匀电场中，电场线方向平行于△ABC所在平面。A点电位为1V，AC中点电位为2V，BC中点电位为4V，求该均匀电场的大小？
答：1V/mB。
伏/米
C.3V/mD.4V/m
4、两块带相等、相反电荷的平行金属板M、N水平放置，一带电粒子以速度v0在两板间沿直线运动，当粒子移动到P点时，M板迅速向上移动一小段距离，粒子可能的运动方式是（）
A.沿轨道移动①B.沿轨道移动②
C.沿轨道③移动D.沿轨道④移动
5.（2016湖北八市联考）如图所示，M、N为两个带相反电荷的带电体（M在N的正上方，所示平面为垂直平面），P、Q为M表面上两点，S为N表面上一点。在M、N间的电场中作三条等势线。现从E点向电场中注入一滴带正电的油滴，它依次经过F、W点。已知油滴在F点的机械能大于W点的机械能，E、W点位于同一等势面上。忽略油滴对原电场的影响，忽略空气阻力。下列哪项说法是正确的？
A.P点、Q点的电位不相等。
B.P点电位高于S点电位。
C.F点处油滴的电势能大于E点处油滴的电势能。
D.E、F、W点处油滴的机械能与电势能之和保持不变。
6.（2016浙江省宁波市中学生联考）如图所示，两个点电荷固定在M、N点，电荷为+Q，连线MN的中点为O。正方形ABCD以点O为圆心，E、F、G、H分别为正方形四条边的中点。无穷远处电势取为0。下列说法正确的是？
A.A点电位低于B点电位。
B.正点电荷的电势能从F到H沿直线先增加后减小。
C.O点电场强度为零，电位也为零。
D. 沿路径 A→D→C 移动负点电荷比沿路径 A→B 移动相同的负点电荷要做更多的功来克服电场力。
7、（多选）图中给出x轴上静电场的场强E与x的变化关系，x轴正方向为场强的正方向，一个带正电的点电荷沿x轴运动，则该点电荷（）
A. x2 和 x4 处的电势能相等。
B. 从 x1 移动到 x3 时，电势能增加
C.从x1移动到x4的过程中，电场力先增大后减小
D.从x1移动到x4的过程中，电场力先减小后增大
8、如图所示，平行板电容器的两块金属板A、B垂直放置，电容器的电荷为Q，一滴液滴从A板的上边缘静止释放，液滴刚好打在B板的中点O处。若电容器的电荷增加Q1，液滴从同一位置静止释放，液滴刚好打在OB的中点C处。若电容器的电荷减少Q2，液滴从同一位置静止释放，液滴刚好打在B板的下边缘，即点D处，则
= ()
A.1B.2
C.3D.4
9.（2016·河南开封二中模拟）(多选)如图所示，一带电粒子在均匀电场中从A点抛出，当它运动到B点时，它的速度是垂直向下的，粒子在B点的速度就是粒子在电场中的最小速度。已知电场方向与粒子运动轨迹在同一垂直平面内，粒子所受的重力和空气阻力与电场力相比可以忽略不计。则（）
A.电场方向为水平向右
B.电场中A点的电位必定高于B点的电位。
C.在从A到B的过程中，粒子的电势能必须增加
D.在从A到B的过程中，粒子的势能与动能之和必保持不变。
10、如图所示，这是一对相等且不同的点电荷的电场线分布图。图中，连线P、Q两个点电荷的线长为r，M点和N点到P、Q两个点电荷的距离均为r，S点到点电荷Q的距离也为r。因此，可知（）
A.M点的电场强度为2k
B. M、N、S 点的电位可能相等
C.若把同样的测试电荷放在M点高中物理电场计算题，它所受到的电场力等于它在S点所受到的电场力。
D.如果我们沿图中虚线将一个测试电荷从N点移动到M点，电场力将不做任何功。
11.（多选） 如图所示，半圆形凹槽光滑、绝缘、固定，圆心为O，最低点为P，直径MN为水平方向。a、b为两个相同的带正电的小球（看作点电荷），b固定在M点。a从N点放出，沿半圆形凹槽经P点移动到某一Q点（图中未画出），速度为零。请问小球a的速度是多少（ ）？
A.从N到Q的过程中，引力与库仑力的合力先增大后减小。
B.从N到P的过程中，速率先增大后减小
C.从N到Q，势能增加
D.从P到Q的过程中，动能的减少量小于势能的增加量
12.在xOy平面内，沿y轴负方向有一个均匀电场，场强为E（图中未画出）。一质量为m，带电荷为+q的粒子从A点斜向抛出，B、C为粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数。作用在粒子上的重力可忽略不计。求：
（1）当粒子从 A 移动到 C 时，电场力对粒子所作的功；
（2）粒子从 A 移动到 C 所需的时间；
（3）质点通过点C时的速度。
14、如图A所示，水平放置的平行金属板A、B之间的距离为d，靶材MN垂直于金属板置于其右端。现向A、B板上施加如图B所示的方波电压，正向电压值为U0，反向电压值为
，并且每一个
改变一次方向。现将一束质量为m、电荷为q的带正电的粒子束从AB的中点O沿与金属板平行的OO'方向射出。设所有粒子都能击中目标，所有粒子在A、B之间的飞行时间为T。
忽略重力的影响，可得：
（1）定性分析t=0时刻从O点进入的粒子沿垂直于金属板的方向的运动。
（2）粒子撞击目标 MN 的中心点 O′ 有多远？
（3）为了使所有粒子都能击中目标MN，电压U0的值应满足什么条件？
（只写出U0、m、d、q、T的关系）
第 2 讲 磁场与磁场中带电体的运动
微电网建设
核心再现
知识法
（1）掌握“两种磁场力”。
①安培力：
F=θ，其中 θ 是 B 和 I 之间的角度。
②洛伦兹力：
F=θ，其中 θ 是 B 和 v 之间的角度。
（2）明确“两个公式”。
① 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式为：
R＝
。
②带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期公式为：
韓＝
=
（三）落实“两个坚持”。
① 对电流磁场运用拟安培定律。
② 对安培力和洛伦兹力采用拟左手定则。
（4）画出“两个形状”。
① 画出安培力作用下的平衡与运动问题的受力分析图。
② 针对带电粒子匀速圆周运动问题，画出与圆有关的几何图形。
思考方法
（1）物理思维：
等效思维。
（2）物理方法：
理想模型法、比率定义法、对称性方法、临界方法等。
高频测试点1：磁场特性
知识和技能至关重要
1.
磁感应强度的定义，磁场叠加原理。
2. 确定电流磁场方向的方法及磁通线的用途。
3.
计算磁场对电流的影响并确定其方向。
1、如图所示，两根平行的长直导线通过纸面上的M、N点，与纸面垂直。导线中流过大小相等、方向相反的电流。a、O、b位于连接M、N的线上。O为MN
MN中点、c、d在MN的垂直平分线上，a、b、c、d到点O的距离均相等，下列关于上述各点处磁场的表述哪一项是正确的？
A.点O处的磁感应强度为零
B.a、b点处的磁感应强度大小相等，方向相反。
C.c、d点处的磁感应强度大小相等，方向相等。
D.a、c点处磁感应强度的方向不同。
2.如图所示，通过连接两个半圆形弧线和直线AB和CD形成的电线框架是隔热的电线。
当p中的电流向外定向时（）
答：电线框架将向左摇摆。电线框架将向右摆动。
C.从上到下，电线框架将顺时针旋转。
4.（2016·三个城市的两个联合问题和湖北部的六所学校（多项选择）如图所示，并联两个光滑的金属导轨，以及导轨的平面位于位置的平面之间的角度，水平面平面为θ。
将质量为m的金属棒A垂直于导轨，整个设备垂直于AB方向，整个设备都在恒定的磁场上。
A.垂直向上，mgtanθ/（IL）B。平行导轨向上，mgcosθ/（iL）
C.右侧的水平，mg/（il）D。左侧水平，mg/（il）
分析磁场特性的两个技巧
1.为了判断当前的磁场，您必须正确应用安培定律，并知道拇指，四个手指和手掌的放置。
2.为了分析磁场对电流的影响，我们必须“理解，转换和分析”。
高频测试点2：带电颗粒在均匀磁场中的运动
知识和技能至关重要
1.如何计算洛伦兹力的大小并确定其方向。
2.
在洛伦兹力下，带电颗粒的运动特性和定律。
[示例2]（原始问题）图A中所示的边界均匀磁场的宽度等于图B中所示的圆形统一磁场II的半径。一个颗粒忽略了重力，从左边界上的点m垂直拍摄，在某个初始速度上，从磁场上射出了一定的磁场。在相同的初始速度中，当它从磁场上拍摄时，速度的方向是2θ的偏斜。
A.2cosθb
[示例3]如图A所示，M和N垂直放置了两个平行板，在板之间有一个小孔O，并且每个板的中心彼此面向磁场。从t = 0的小孔垂直于M板的磁场，已知正离子的质量为m，电荷为Q。
（1）磁感应强度B0的大小；
（2）为了使从垂直于n板的O'孔弹出的正离子在进入磁场时，正离子的速度V0的可能值是多少？
1.在均匀磁场中执行均匀圆形运动的带电颗粒的分析方法
（1）确定圆的中心：
轨迹的中心始终位于洛伦兹力在事件点和出口点的作用线的交点上，或在和弦的垂直分配器的相交，并通过这两个点以及洛伦兹力的任何作用线。
（2）半径的确定：
使用平面几何关系，找到轨迹圆的半径。
（3）确定运动时间：
T ＝
t，其中α是挠度角。
2.在绘制带电颗粒的轨迹时需要注意的问题
（1）四分：
它们是事件点，出口点，轨迹的中心以及入射速度线和出口速度线的相交。
（2）六行：
弧线的两个端点的轨迹半径，入射速度线和出口速度线，连接入射点和出口点的线以及连接圆的中心的线和两个速度线的相交。
（3）三个角落：
速度挠度角，中心角和和弦切角角，其中挠度角等于中心角度，这也等于和弦切角角的两倍。
即时实践
1.（多重选择）如图所示，在水平方向上有一个均匀的磁场，并垂直于平方的ABCD中的纸，沿着Q的电荷进入磁场，沿箭头方向垂直于EF，当时它会在IOF上移动。 EF的一半是EF的一半，并且电子的电荷是E（离子对电子的吸收不影响离子的速度，并且不考虑电子的重力）。
答：该离子被带电正负
B.离子吸收的电子数为
C.当离子吸收电子时，它带有的电荷会增加
D.离子从O到F的时间等于离子从F到E所需的时间。
3.如图A所示，
= k，沿矩形v0的矩形磁场区域沿方向a的点A射击A a a a a ab的长度为AB = k = k = k。
l，宽度ad = l。沿粒子仅作为时间0进入矩形区域的时刻，垂直于矩形平面的磁感应强度按照图B中所示的定律（垂直于纸表面的磁场的方向，向外的磁场的方向）变化，而粒子仅在 Firce的动作下移动。
（1）如果带电的粒子在穿过点A后未越过广告边缘，以便它沿DC方向精确地通过点C，则磁性感应强度B0及其磁场的变化周期T0的变化是什么？
（2）为了防止带电的粒子在通过点A后移动过程中越过AD边缘，交替的磁场磁感应强度B0和变化的周期T0满足的乘积应具有什么关系？
4（2015年国家大学入学考试i）两个相邻统一磁场的磁感应强度在幅度上有所不同，并且在方向上平行。