第1课时 电场和磁场基本问题

高考命题点 命题轨迹 情境图 2015 1卷15, 2卷14 15(1)15题 15(2)14题 16(1)20题 1卷14、20, 2016 电场性质的理解 1卷20, 3卷21 17(3)21题 2卷15, 3卷15 16(2)15题 17(1)20题 2017 2018 1卷16、21, 2卷21 18(1)16题 18(1)21题 2019 2卷20, 3卷21 18(2)21题 19(3)21题

2015 1卷24 1卷19, 15(1)24题 17(1)19题 2017 磁场性质的理解 2卷21, 3卷18 17(2)21题 17(3)18题 2018 2卷20 2019 1卷17 18(2)20题 19(1)17题 2015 1卷14,2卷19 16(2)18题 16(3)18题 2016 2卷18,3卷18 带电粒子在磁场中的匀速圆周运动 2017 2卷18,3卷24 17(2)18题 17(3)24题 19(2)17题 2019 2卷17,3卷18 19(3)18题 “带电粒子或带电体”在电场和磁场中的运动 2019 2卷24,3卷24 2015 2017 2卷24 1卷25,2卷25 15(2)24题 17(2)25题

19(2)24题

1．电场强度的三个公式

F

(1)E＝是电场强度的定义式，适用于任何电场．电场中某点的场强是确定值，其大小和方向

q与试探电荷q无关，试探电荷q充当“测量工具”的作用．

Q

(2)E＝k2是真空中点电荷所形成的电场场强的决定式，E由场源电荷Q和场源电荷到某点的

r距离r决定．

U

(3)E＝是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场．

d注意：式中d为两点间沿电场方向的距离． 2．电场能的性质 Ep(1)电势与电势能：φ＝.

q(2)电势差与电场力做功：UAB＝

WAB＝φA－φB. q

(3)电场力做功与电势能的变化：W＝－ΔEp. 3．等势面与电场线的关系

(1)电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面． (2)电场线越密的地方，等差等势面也越密．

(3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功． 4．带电粒子在磁场中的受力情况

(1)磁场只对运动的电荷有力的作用，对静止的电荷无力的作用．

(2)洛伦兹力的大小和方向：F洛＝qvBsin θ，注意：θ为v与B的夹角．F的方向由左手定则判定，四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向． 5．洛伦兹力做功的特点

由于洛伦兹力始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功．

1．主要研究方法

(1)理想化模型法．如点电荷．

(2)比值定义法．如电场强度、电势的定义方法，是定义物理量的一种重要方法．

(3)类比的方法．如电场和重力场的类比；电场力做功与重力做功的类比；带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比． 2．静电力做功的求解方法 (1)由功的定义式W＝Flcos α来求；

(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求，即W＝－ΔEp； (3)利用WAB＝qUAB来求． 3．电场中的曲线运动的分析 采用运动合成与分解的思想方法． 4．匀强磁场中的圆周运动解题关键

找圆心：若已知进场点的速度和出场点，可以作进场点速度的垂线，依据是F洛⊥v，与进出场点连线的垂直平分线的交点即为圆心；若只知道进场位置，则要利用圆周运动的对称性定性画出轨迹，找圆心，利用平面几何知识求解问题．

1．电场线

假想线，直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密程度表示电场的强弱． 2．电势高低的比较

(1)沿着电场线方向，电势越来越低；

(2)将带电荷量为＋q的电荷从电场中的某点移至无穷远处，电场力做功越多，则该点的电势越高；

(3)根据电势差UAB＝φA－φB，若UAB>0，则φA>φB，反之，则φA<φB. 3．电势能变化的判断

(1)根据电场力做功判断，若电场力对电荷做正功，电势能减少；反之则增加．即W＝－ΔEp. (2)根据能量守恒定律判断，电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电势能与动能相互转化，而总和保持不变． 类型1 电场力的性质的理解

例1 (2019·福建南平市第二次综合质检)如图1所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平面上．为了使质量为m，带电荷量为＋q的小球静止在斜面上，可加一平行纸面的匀强电场(未画出)，则( )

图1

A．电场强度的最小值为E＝

mgtan θ

q

mg

B．若电场强度E＝，则电场强度方向一定竖直向上

q

C．若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度逐渐增大 D．若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场强度先减小后增大 答案 C

解析 如图所示，电场力与支持力垂直时，所加的电场强度最小，此时场强方向沿斜面向上，mgsin θ＝qEmin，解得电场强度的最小值为Emin＝

mgsin θ

，选项A错误； q

mg

若电场强度E＝，则电场力与重力大小相等，由图可知，电场力方向可能竖直向上，也可q以斜向下，选项B错误；

由图可知，若电场强度方向从沿斜面向上逐渐转到竖直向上，则电场力逐渐变大，电场强度逐渐增大，选项C正确，D错误．

拓展训练1 (2019·四川攀枝花市第二次统考)如图2所示，真空中三个质量相等的小球A、B、C，带电荷量大小分别为QA ＝ 6q，QB＝3q，QC＝8q.现用适当大小的恒力F拉C，可使A、B、C沿光滑水平面做匀加速直线运动，运动过程中 A、B、C保持相对静止，且A、B间距离与B、C间距离相等．不计电荷运动产生磁场的影响，小球可视为点电荷，则此过程中B、C之间的作用力大小为( )

图2

421A.F B．F C.F D.F 333答案 A

解析 设小球的质量为m，以三个球为整体：F＝3ma； 2以A、B为整体：F1＝2ma，解得F1＝F；

3

2

由牛顿第三定律知A、B对C的库仑力的合力大小为F.

3