2011年高三物理二轮复习课件：第三单元 电场和磁场(共53张PPT) 下

第三单元电场和磁场知识网络构建第三单元│知识网络构建考情分析预测第三单元│考情分析预测电场和磁场是中学物理的一条重要主线，带电粒子在场中的运动可以从动力学角度分析，也可以从功和能的角度分析。此类考题容易将运动规律、牛顿运动定律、圆周运动与功能关系等规律综合考查，具有综合性强、难度较大的特点。预测2011年高考涉及场的考题主要表现为以下几种形式：1．考查电场性质的问题；2．考查带电粒子在电场中运动的问题；3．考查在磁场中做匀速圆周运动的问题；4．考查带电粒子在复合场、组合场中运动的问题。专题七│电场专题七电场考情分析预测专题七│考情分析预测2010年2009年2008年电场的力的性质湖南卷17，浙江卷15，全国卷Ⅱ15，上海卷9，广东卷21，江苏卷5，福建卷18等江苏卷1、8，浙江卷16，上海卷3，北京卷20，海南卷10等广东卷8、宁夏卷21、天津卷18、全国卷Ⅱ19等电场的能的性质安徽卷16，全国卷Ⅰ16，天津卷5，山东卷20，四川卷21等全国卷Ⅰ18，上海卷7，山东卷20，北京卷16，江苏卷8，广东卷6浙江卷20，宁夏卷18四川卷20等山东卷21、北京卷19、海南卷5、6等电容器、带电粒子在电场中的运动北京卷18，重庆卷18，安徽卷18，江苏卷15等福建卷15，海南卷5、10，浙江卷23，福建卷21等重庆卷21、上海卷14、海南卷4等1.电场的主要考点包括电场的力的性质(库仑定律、电场强度、用电场线描述电场)、电场的能的性质(电势、电势差、用等势面描述电场、电场力做功、电势能)及电场知识的应用(电容的概念、带电粒子在电场中的加速、带电粒子在匀强电场中的偏转)等。2．从近几年新课标区的高考试题不难看出，电场部分主要是考查对上述电场基本概念的理解和基本规律的应用。3．预计2011年高考涉及本讲的考点一般是：(1)考查电场的叠加问题(近年来研究的对象出现了从单一电荷向组合电荷发展的趋势，难度有所增加)；(2)考查电场力做功与电势能关系的问题；(3)考查电容器以及带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题；(4)考查跟生产技术、生活实际和科学研究关联的问题——如电容式传感器、直线加速器等。专题七│考情分析预测主干知识整合专题七│主干知识整合一、电场以及描述电场的力的性质的物理量1．库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，公式为：F＝kQ1Q2r2。2．电场：带电体周围的一种特殊物质，它是电荷间相互作用的媒介。3．电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。专题七│主干知识整合4．电场强度(场强)是描述电场的力的性质的物理量，E＝Fq，是矢量，方向与正电荷在该点受到的电场力方向相同，由电场本身决定。5．点电荷的场强公式E＝kQr2的推导：由E＝Fq和F＝kQqr2，可导出E＝kQr2。二、描述电场的能性质的物理量专题七│主干知识整合1．电势：描述电场的能的性质的物理量，放入电场中的电荷具有电势能。2．电势差：电场中任意两点的电势之差，UAB＝φA－φB。UAB＝WABq，是标量。3．电势能：电荷在电场中具有的能量，电场中A点的电势能EpA＝qφA。4．电场力做功与电势能改变的关系：WAB＝EpA－EpB，即电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。且电势能的改变量等于电场力做功的多少。5．电场力做功与电势差的关系式WAB＝qUAB的推导：WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝qUAB。专题七│主干知识整合三、电场的形象描述1．电场线：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。①电场线从正电荷(或无穷远)出发，到负电荷(或无穷远)终止。电场线不相交，不闭合。②电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小。③电场线上各点的切线方向与该点的电场强度的方向相同。专题七│主干知识整合2．等势面：电场中电势相等的各点构成的面。①同一等势面上各点的电势相等，由WAB＝qUAB可知，在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。②电势差相等的相邻等势面(等差等势面)密处场强大，疏处场强小。③电势不同的等势面在空间不相交。④处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。3．电场线与等势面关系：①电场线与等势面垂直；②电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(沿着电场线的方向电势降低的最显著)；③电场线越密处，等差等势面也越密。专题七│主干知识整合四、匀强电场的场强公式1．匀强电场的场强公式E＝Ud(d为沿电场线方向的距离)的推导：将＋q放在匀强电场中，沿电场线移动距离d，电场力做功W＝qEd，又W＝qU，故E＝Ud。专题七│主干知识整合2．电场强度的三个表达式对比定义式决定式关系式表达式E＝FqE＝kQr2E＝Ud适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场注意事项电场强度E与试探电荷q的电荷量大小、电性及是否存在无关；与电场力F无关，取决于电场本身Q是场源电荷的电荷量，r是点到场源电荷的距离U是电场中两点间的电势差，d是电场中两点沿电场方向的距离专题七│主干知识整合五、电场的应用电容器电容定义式：C＝QU平行板电容器的决定式：C＝εS4πkd放入电场中的导体处于静电平衡状态：内部场强处处为零带电粒子的加速和偏转加速——动能定理偏转——类平抛运动要点热点探究专题七│要点热点探究►探究一电场的叠加与电势能变化的问题1．电场的叠加原理(1)电场强度是矢量，电场强度的叠加符合平行四边形定则。当空间的电场由几个场源电荷共同激发时，空间某点的电场强度等于各个场源电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。(2)电势是标量，电势的叠加符合代数法则。空间某点的电势，等于各个场源电荷单独存在时所激发的电场在该点电势的代数和。专题七│要点热点探究2．若只有电场力做功，则电势能与动能的和守恒。证明：将＋q从电场中A点移到B点，由动能定理：W合＝EkB－EkA，若只有电场力做功，W合＝W电，W电＝EpA－EpB，故可推出：EkB－EkA＝EpA－EpB，故EkA＋EpA＝EkB＋EpB，因此若只有电场力做功，则电势能与动能的和守恒。3．同理，可证明若只有电场力和重力做功，则电势能与机械能的和守恒。专题七│要点热点探究例1[2010·山东卷]某电场的电场线分布如图3－7－1所示，以下说法正确的是()A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小专题七│要点热点探究【点拨】判断选项C时，应明确带电粒子轨迹与电场线重合的条件——必须同时满足：①电场线是直线；②带电粒子初速为零或初速度方向与电场线在一条直线上；③只受电场力作用。BD【解析】根据电场线疏密表示电场强度大小，c点场强小于b点场强，A错误；根据电场线的方向是电势降低的方向，a点电势高于b点电势，B正确；若将一试电荷＋q由a点释放，因受力方向沿电场方向(电场线切线)，它不能沿电场线运动到b点，C错误；若在d点再固定一点电荷－Q，叠加后电势仍然是a高于b，故Uab＞0，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，由Wab＝qUab＞0，故电势能减小，D正确。【点评】本题考查了电场、电场线、电势、电势能等知识点，下面的变式题则主要考查场强的叠加。专题七│要点热点探究ab是长为l的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图3－7－2所示，ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2，则以下说法正确的是()A．两处的电场方向相同，E1＞E2B．两处的电场方向相反，E1＞E2C．两处的电场方向相同，E1＜E2D．两处的电场方向相反，E1＜E2专题七│要点热点探究D【解析】根据对称性和场强的叠加原理，P1处的场强E1可等效为Ob部分均匀带电细杆在P1处的场强，如图(A)所示；P2处的场强E2可等效为Ob部分均匀带电细杆在P2处的场强E1′与Oa部分均匀带电细杆在P2处的场强E2′之矢量和，E2＝E1′＋E2′，如图(B)所示。由对称性知E1′＝E1，所以E2＞E1，显见，两处的电场方向相反。本题的正确选项为D。要点热点探究专题七│要点热点探究►探究点二有关电容器的动态变化问题1．电容器与电源相连，其两端的电压恒定：极板之间的场强可由公式E＝Ud判断；电容器带的电荷量(一个极板所带电荷量的绝对值)Q＝CU，其中电容C＝εS4πkd。2．电容器充电后与电源断开，所带电荷量Q恒定：由E＝Ud，Q＝CU，C＝εS4πkd，联立可得出极板之间的场强E∝1εS。极板之间的场强也可由电场线的疏密判断。专题七│要点热点探究例２[2010·重庆卷]某电容式话筒的原理示意图如图3－7－3所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距离增大过程中()A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高【点拨】本题中，电容器与电源保持相连，其两端的电压恒定。专题七│要点热点探究D【解析】在P、Q间距增大过程中，根据电容的决定式C＝εS4πkd得电容减小，而电容器与电源相连(并联)，其两端的电压保持不变，又根据电容的定义式C＝QU，得电容器所带电荷量减小，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高，选项D正确。【点评】本题是电容器与电源保持相连的情况，下面的变式题则是电容器与电源断开的情况，前者电容器两板间电压不变，后者电容器极板上带的电荷量不变。专题七│要点热点探究[2010·北京卷]卷用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图3－7－4所示)。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变()A．若保持S不变，增大d，则θ变大B．若保持S不变，增大d，则θ变小C．若保持d不变，减小S，则θ变小D．若保持d不变，减小S，则θ不变专题七│要点热点探究A【解析】由C＝εS4πkd知，保持S不变，增大d，则电容减小。又根据C＝QU，且Q不变，故U增大，因此静电计的θ变大，故选项A对、B错；同理，保持d不变，减小S，则电容减小，U增大，θ变大。选项CD错。要点热点探究专题七│要点热点探究►探究点三带电粒子在电场中的加速和偏转问题1．带电粒子在电场中的加速(1)带电粒子在匀强电场中的加速，可以应用牛顿定律结合匀变速直线运动的公式求解，也可应用动能定理qU＝12mv22－12mv21求解。(2)带电粒子在非匀强电场中的加速问题，只能应用动能定理求解。专题七│要点热点探究2．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)带电粒子做匀变速曲线运动。(2)处理方法：类似平抛运动的分析方法，将曲线运动分解为：①沿初速度方向的匀速直线运动；②沿电场力方向的初速度为零的匀加速直线运动。专题七│要点热点探究例3图3－7－5甲中电源电动势ε＝27V，内阻不计，固定电阻R1＝500Ω，R2为光敏电阻，C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长l1＝8.0×10－2m，两极板的间距d＝1.0×10－2m，S为屏，与极板垂直，到极板的距离l2＝0.16m，P为一圆盘，由两个透光率不同的半圆形a、b构成，它可绕AA′轴转动。当细光束通过半圆形a、b照射光敏电阻R2时，R2的阻值分别为1000Ω、2500Ω。有一细电子束沿图中虚线以速度v0＝8.0×106m/s连续不断地射入电容器C。已知电子电量e＝1.6×10－19C，电子质量m＝9×10－31kg，忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在R2上的光强发生变化时R2阻值立即有相应的改变。专题七│要点热点探究(1)设圆盘不转动，细光束通过b照射到R2上，求电子到达屏S上时，它离O点的距离y。(计算结果保留两位有效数字)(2)设转盘按图甲中箭头方向