人教版高中物理第1课时　电场和磁场的基本问题.docx

专题四　电场和磁场
第1课时　电场和磁场的基本问题
专题
复****定位
解决问题
本专题主要解决对电场和磁场基本性质的理解及应用，分析带电粒子在电场或磁场中的运动。
高考重点
电场性质的理解；磁场性质的理解；带电粒子在磁场中的匀速圆周运动；带电粒子(带电体)在电场或磁场中的运动等问题。
题型难度
本专题选择题和计算题都有可能命题，选择题一般考查对电场和磁场性质的理解、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，题目难度中等。计算题主要考查带电粒子(带电体)在电场中运动的问题，综合性强，难度较大。
1.电场强度的三个公式
(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，其大小和方向与试探电荷q无关，试探电荷q充当“测量工具”的作用。
(2)E＝k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距离r决定。
(3)E＝是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场。
注意：式中d为两点间沿电场方向的距离。
2.电场能的性质
(1)电势与电势能：φ＝。
(2)电势差与电场力做功：UAB＝＝φA－φB。
(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＝Fscos α求解。
(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”求解，即W＝－ΔEp。
(3)利用WAB＝qUAB求解。
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.匀强磁场中圆周运动的解题关键
找圆心：若已知进磁场点的速度和出磁场点，可以作进场点速度的垂线，依据是F洛⊥v，与进出磁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。
高考题型1　电场性质的理解
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】 (2021·湖南省普通高中学业水平选择性考试，4)如图1，在(a，0)位置放置电荷量为q的正点电荷，在(0，a)位置放置电荷量为q的负点电荷，在距P(a，a)为a的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为 (　　)
图1
A.(0，2a)，q B.(0，2a)，2q
C.(2a，0)，q D.(2a，0)，2q
答案　B
解析　(a，0)和(0，a)两点处的电荷量为q的点电荷在P点产生的电场强度的矢量和E＝，方向如图所示[由点(a，a)指向点(0，2a)]，由在距P点为a的某点处放置的正点电荷Q，使得P点电场强度为零可知，此正电荷位于(0，2a)点，且电荷量Q满足＝，解得Q＝2q，B正确。
【拓展训练1】 (2021·浙江省七彩阳光联盟返校联考)如图2所示，带正电的小球A和带负电的小球B可看成质点和点电荷，被轻绳1和2系住后通过电荷间的相互作用恰好能静止为如图所示的状态，绳1与竖直方向成30°，绳2水平。则(　　)
图2
A.B对A的库仑力