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倒數(shù)第7天　電場與磁場 考點要求重溫 考點24　物質的電結構、電荷守恒(Ⅰ) 考點25　靜電現(xiàn)象的解釋(Ⅰ) 考點26　點電荷(Ⅰ) 考點27　庫侖定律(Ⅱ) 考點28　靜電場(Ⅰ) 考點29　電場強度、點電荷的場強(Ⅱ) 考點30　電場線(Ⅰ) 考點31　電勢能、電勢(Ⅰ) 考點32　電勢差(Ⅱ) 考點33　勻強電場中電勢差與電場強度的關系(Ⅱ) 考點34　帶電粒子在勻強電場中的運動(Ⅱ) 考點35　示波管(Ⅰ) 考點36　常見電容器，電容器的電壓、電荷量和電容的關系(Ⅰ) 考點37　磁場、磁感應強度、磁感線(Ⅰ) 考點38　通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向(Ⅰ) 考點39　安培力、安培力的方向(Ⅰ) 考點40　勻強磁場中的安培力(Ⅱ) 考點41　洛倫茲力、洛倫茲力的方向(Ⅰ) 考點42　洛倫茲力公式(Ⅱ) 考點43　帶電粒子在勻強磁場中的運動(Ⅱ) 考點44　質譜儀和回旋加速器(Ⅰ) 要點方法回顧 1.請回答庫侖定律的內(nèi)容、公式和適用條件分別是什么？ 答案　(1)內(nèi)容：真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上. (2)公式：F＝k，式中的k＝9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量. (3)適用條件：①點電荷；②真空中. 2.電場強度是描述電場力的性質的物理量，它有三個表達式：E＝，E＝k和E＝，這三個公式有何區(qū)別？如果空間某點存在多個電場，如何求該點的場強？電場的方向如何確定？ 答案　(1)區(qū)別 ①電場強度的定義式E＝，適用于任何電場，E由場源電荷和點的位置決定，與F、q無關. ②真空中點電荷所形成的電場E＝k，其中Q為場源電荷，r為某點到場源電荷的距離. ③勻強電場中場強和電勢差的關系式E＝，其中d為兩點沿電場方向的距離. (2)用疊加原理求該點的場強 若空間的電場是由幾個“場源”共同激發(fā)的，則空間中某點的電場強度等于每個“場源”單獨存在時所激發(fā)的電場在該點的場強的矢量和——疊加原理. (3)電場方向是正電荷的受力方向、負電荷受力的反方向、電場線的切線方向、電勢降低最快的方向. 3.比較電勢高低的方法有哪些？ 答案　(1)順著電場線方向，電勢逐漸降低. (2)越靠近正場源電荷處電勢越高；越靠近負場源電荷處電勢越低. (3)根據(jù)電場力做功與電勢能的變化比較 ①移動正電荷，電場力做正功，電勢能減少，電勢降低；電場力做負功，電勢能增加，電勢升高. ②移動負電荷，電場力做正功，電勢能減少，電勢升高；電場力做負功，電勢能增加，電勢降低. 4.比較電勢能大小最常用的方法是什么？ 答案　不管是正電荷還是負電荷，只要電場力對電荷做正功，該電荷的電勢能就減少；只要電場力對電荷做負功，該電荷的電勢能就增加. 5.電場力做功有什么特點？如何求解電場力的功？ 答案　 (1)電場力做功的特點 電荷在電場中任意兩點間移動時，它的電勢能的變化量是確定的，因而電場力對移動電荷所做的功的值也是確定的，所以，電場力對移動電荷所做的功，與電荷移動的路徑無關，僅與初、末位置的電勢差有關，這與重力做功十分相似. (2)電場力做功的計算及應用 ①W＝Flcos α，常用于勻強電場，即F＝qE恒定. ②WAB＝qUAB，適用于任何電場，q、UAB可帶正負號運算，結果的正負可反映功的正負，也可帶數(shù)值運算，但功的正負需結合移動電荷的正負以及A、B兩點電勢的高低另行判斷. ③功能關系：電場力做功的過程就是電勢能和其他形式的能相互轉化的過程，如圖，且W＝－ΔE其他. 6.帶電粒子在勻強電場中分別滿足什么條件可以做加速直線運動和偏轉運動？處理帶電粒子在電場中運動的方法有哪些？ 答案　(1)加速——勻強電場中，帶電粒子的受力方向與運動方向共線、同向. 處理方法：①牛頓運動定律和運動學方程相結合. ②功能觀點：qU＝mv－mv (2)偏轉——帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進入勻強電場. 處理方法：類似平拋運動的分析方法. 沿初速度方向的勻速直線運動：l＝v0t 沿電場力方向的初速度為零的勻加速直線運動： y＝at2＝()2＝ 偏轉角tan θ＝＝ 7.電容的兩個表達式和平行板電容器的兩類問題是什么？ 答案　(1)①電容：C＝ ②平行板電容器的電容決定式：C＝∝. (2)平行板電容器的兩類問題： ①電鍵K保持閉合，則電容器兩端的電壓恒定(等于電源電動勢)，這種情況下帶電荷量Q＝CU∝C，而C＝∝，E＝∝. ②充電后斷開K，則電容器帶電荷量Q恒定，這種情況下C∝，U∝，E∝. 8.磁場的基本性質是什么？安培定則和左手定則有何區(qū)別？ 答案　(1)磁場是一種物質，存在于磁體、電流和運動電荷周圍，產(chǎn)生于電荷的運動，磁體、電流和運動電荷之間通過磁場而相互作用. (2)兩個定則：①安培定則：判斷電流周圍的磁場方向. ②左手定則：判斷電流或運動電荷在磁場中的受力方向. 9.通電導線在磁場中一定受到力的作用嗎？磁場對電流的力的作用有什么特點？ 答案　當通電導線放置方向與磁場平行時，磁場對通電導線無力的作用.除此以外，磁場對通電導線有力的作用.當I⊥B時，磁場對電流的作用為安培力F＝BIL，其中L為導線的有效長度，安培力的方向用左手定則判斷，且安培力垂直于B和I確定的平面. 10.帶電粒子在磁場中的受力情況有何特點？洛倫茲力的大小與哪些物理量有關，它的方向如何判定？洛倫茲力為什么不做功？ 答案　(1)磁場只對運動電荷有力的作用，對靜止電荷無力的作用.磁場對運動電荷的作用力叫洛倫茲力. (2)洛倫茲力的大小和方向：其大小為F洛＝qvBsin θ，注意：θ為v與B的夾角.F洛的方向仍由左手定則判定，但四指的指向應為正電荷運動的方向或負電荷運動方向的反方向. (3)因為洛倫茲力的方向總是垂直于速度方向，所以洛倫茲力不做功. 11.分析帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動問題的基本思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)圓心的確定：因為洛倫茲力F洛指向圓心，根據(jù)F洛⊥v，畫出粒子運動軌跡上任意兩點的(一般是射入和射出磁場的兩點)F洛的方向，沿兩個洛倫茲力F洛的方向畫其延長線，兩延長線的交點即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中任意一根弦的中垂線上，作出圓心位置. (2)半徑的確定和計算：利用平面幾何關系，求出該圓的可能半徑(或圓心角). (3)粒子在磁場中運動時間的確定：利用回旋角α(即圓心角)與弦切角的關系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360計算出圓心角α的大小，由公式t＝T可求出粒子在磁場中運動的時間. (4)注意圓周運動中有關的對稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入粒子，必沿徑向射出. 12.當帶電粒子在電場中分別做勻變速直線運動，類平拋運動和一般曲線運動時，通常用什么方法來處理？ 答案　(1)當帶電粒子在電場中做勻變速直線運動時，一般用力的觀點來處理(即用牛頓運動定律結合運動學公式)； (2)當帶電粒子在電場中做類平拋運動時，用運動的合成和分解的方法來處理； (3)當帶電粒子在電場中做一般曲線運動時，一般用動能定理或能量的觀點來處理. 13.復合場通常指哪幾種場？大體可以分為哪幾種類型？處理帶電粒子在復合場中運動問題的思路和方法是怎樣的？ 答案　(1)復合場及其分類 復合場是指重力場、電場、磁場并存的場，在力學中常有四種組合形式：①電場與磁場的復合場；②磁場與重力場的復合場；③電場與重力場的復合場；④電場、磁場與重力場的復合場. (2)帶電粒子在復合場中運動問題的處理方法 ①正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提. ②靈活選用力學規(guī)律是解決問題的關鍵 當帶電粒子在復合場中做勻速直線運動時，應根據(jù)平衡條件列方程求解. 當帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時，往往同時應用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解. 當帶電粒子在復合場中做非勻速曲線運動時，應選用動能定理或能量守恒定律列方程求解. 14.回旋加速器加速帶電粒子時，是不是加速電壓越大，粒子獲得的動能越大，粒子回旋的時間越短？ 答案　設粒子的最大速度為vm，由qvB＝知vm＝，則粒子的最大動能Ekm＝mv＝.故對同種帶電粒子，帶電粒子獲得的最大動能由磁感應強度B和D形盒的半徑?jīng)Q定. 粒子每加速一次獲得的動能ΔEk0＝qU，帶電粒子每回旋一周被加速兩次，增加的動能ΔEk＝2qU，則達到最大動能的回旋次數(shù)n＝＝，若不考慮在電場中加速的時間，帶電粒子在磁場中回旋的總時間t＝nT＝＝，故對同種帶電粒子，加速電壓越大，粒子回旋的時間越短.