高考物理专题_高考物理专题整理

电场和磁场专题 主讲人：黄冈中学教师 石志国

一、知识归纳总结

（一）场强、电势的概念

1、电场强度E

①定义：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电量q的比值叫做该点的电场强度。

②数学表达式：E=F/q，单位：V/m

③电场强度E是矢量，规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度的方向。

2、电势、电势差和电势能

①定义：

电势：在电场中某点放一个检验电荷q，若它具有的电势能为E，则该点的电势为电势能与电荷的比值。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。也等于该点相对零电势点的电势差。

电势差：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力做功WAB与电荷电量q的比值，称为AB两点间的电势差，也叫电压。

电势能：电荷在电场中所具有的势能：在数值上等于将电荷从这一点移到电势能为零处电场力所做的功。

②定义式：单位：V

Ea=q单位：J

③说明：Ⅰ电势具有相对性，与零电势的选择有关，一般以大地或无穷远处电势为零。Ⅱ电势是标量，有正负，其正负表示该的电势与零电势的比较是高还是低。Ⅲ电势是描述电场能的物理量。

（二）静电场中的平衡问题

电场力（库仑力）虽然在本质上不同于重力、弹力、摩擦力，但是产生的效果是服从牛顿力学中的所有规律，所以在计算其大小、方向时应按电场的规律，而在分析力产生的效果时，应根据力学中解题思路进行分析处理。对于静电场中的“平衡”问题，是指带电体的加速度为零的静止或匀速直线运动状态，属于“静力学”的范畴，只是分析带电体受的外力时除重力、弹力、摩擦力等等，还需多一种电场力而已。解题的一般思维程序为：

①明确研究对象

②将研究对象隔离出来，分析其所受的全部外力，其中电场力，要根据电荷的正负及电场的方向来判断。

③根据平衡条件∑F=0或∑Fx=0，∑Fy=0列出方程

④解出方程，求出结果。

（三）电加速和电偏转

1、带电粒子在电场中的加速

在匀强电场中的加速问题一般属于物体受恒力（重力一般不计）作用运动问题。处理的方法有两种：

①根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解

②根据动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解

基本方程：

在非匀强电场中的加速问题一般属于物体受变力作用运动问题。处理的方法只能根据动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解。

基本方程：

2、带电粒子在电场中的偏转

设极板间的电压为U，两极板间的距离为d，极板长度为L。

运动状态分析：带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后，受到恒定的电场力作用，且与初速度方向垂直，因而做匀变速曲线运动——类似平抛运动如图所示。

运动特点分析：

在垂直电场方向做匀速直线运动

在平行电场方向，做初速度为零的匀加速直线运动

粒子通过电场区的侧移距离：

粒子通过电场区偏转角：

带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。所以侧移距离也可表示为：

（四）带电粒子在匀强磁场的运动

1、带电粒子在匀强磁场中运动规律

初速度的特点与运动规律

①v0=0 f洛=0为静止状态

②v‖B f洛=0则粒子做匀速直线运动

③v⊥B f洛=Bqv，则粒子做匀速圆周运动，其基本公式为：

向心力公式：

运动轨道半径公式：

运动周期公式：

2、解题思路及方法

圆运动的圆心的确定：

①利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点，只要找到圆运动两上点上的洛仑兹力的方向，其延长线的交点必为圆心。

②利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心

（五）粒子在交变电场中的往复运动

当电场强度发生变化时，由于带电粒子在电场中的受力将发生变化，从而使粒子的运动状态发生相应的变化，粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动，也可能是变速往复运动。

带电粒子是做单向变速直线运动，还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律（受力特点）的形式有关。

（六）粒子在复合场中运动

1、在运动的各种方式中，最为熟悉的是以垂直电磁场的方向射入的带电粒子，它将在电磁场中做匀速直线运动，那么，初速v0的大小必为E/B，这就是速度选择器模型，关于这一模型，我们必须清楚，它只能选择速度，而不能选择带电的多少和带电的正负，这在历年高考中都是一个重要方面。

2、带电物体在复合场中的受力分析：带电物体在重力场、电场、磁场中运动时，其运动状态的改变由其受到的合力决定，因此，对运动物体进行受力分析时必须注意以下几点：

①受力分析的顺序：先场力（包括重力、电场力、磁场力）、后弹力、再摩擦力等。

②重力、电场力与物体运动速度无关，由物体的质量决定重力大小，由电场强决定电场力大小；但洛仑兹力的大小与粒子速度有关，方向还与电荷的性质有关。所以必须充分注意到这一点才能正确分析其受力情况，从而正确确定物体运动情况。

3、带电物体在复合场的运动类型：

①匀速运动或静止状态：当带电物体所受的合外力为零时

②匀速圆周运动：当带电物体所受的合外力充当向心力时

③非匀变速曲线运动：当带电物体所受的合力变化且和速度不在一条直线上时

二、典例分析

例1、如图所示，两根长为l的绝缘细线上端固定在O点，下端各悬挂质量为m的带电小球A、B，A、B带电分别为＋q、－q，今在水平向左的方向上加匀强电场，场强E，使连接AB长为l的绝缘细线拉直，并使两球处于静止状态，问，要使两小球处于这种状态，外加电场E的大小应满足什么条件？

解析：

对A进行受力分析，设悬线的拉力为T，水平线的拉力为T′，在竖直方向上受重力和悬线的拉力而平衡：Tcos30°=mg①

在水平方向上，小球受电场力、电荷间的为库仑力、悬线的水平拉力和水平线的拉力而平衡：②

要两球处于题设条件的平衡状态，则对水平线的受力要求为：T′≥0③

联解①②③得到：

例2、（2001年，安徽高考题）一平行板电容器，两板间的距离d和两板面积S都可调节，电容器两极板与电池相连接，以Q表示电容器的电量，E表示两极间的电场强度，则下列说法中正确的是（ ）

A．当d增大，s不变时，Q减小E减小

B．当s增大，d不变时，Q增大E增大

C．当d减小，s增大时，Q增大E增大

D．当s减小，d减小时，Q不变E不变

解析：

由于电容器与电源相连，则电容器两极板的电压不变，根据平行板电容器电容可知，当d增大S不变时，电容C减小；又因可得，电荷量减小；又由可知，场强E减小，故A选项正确；当S增大，d不变时，C增大，Q增大，E不变，所以B选项错误；当d减小，S增大时，C增大，Q增大，E增大，所以C选项正确；当S减小，d减小时，电容C不一定增大，Q也不一定增大，但E一定增大，所以D选项错误。可见本题AC选项正确。

例3、一水平放置的平行板电容器置于真空中，开始时两极板的匀电场的场强大小为E1，这时一带电粒子在电场的正中处于平衡状态。现将两极板间的场强大小由E1突然增大到E2，但保持原来的方向不变，持续一段时间后，突然将电场反向，而保持场强的大小E2不变，再持续一段同样时间后，带电粒子恰好回到最初的位置，已知在整个过程中，粒子并不与极板相碰，求场强E1的值。

解析：

设带电粒子带电为＋q，根据题目条件可知，要使粒子平衡，则下极板带正电，上极板带负电，且有：qE1=mg ①

当电场由E1变到E2，但方向不变时，有E2q>mg，粒子在E2的方向上做匀加速度直线运动，粒子从A运动到B，设加速所用时间为t1，此时E2反向，设粒子的速度为v1，此后粒子向上做加速度为a2减速度运动，直到速度为零，到达B点；此后粒子在电场力和重力作用下做速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为a2，回到出发点A。设粒子从B到A的时间为t2。

粒子从B点经C点回到A点，有：

由于v1=a1t1

所以有：

由题意可知：t1=t2联解得：3a1=a2

即：3(qE2－qE1)=qE2＋qE1得到：

例4、如图所示，A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板面相垂直，两极板的距离为l，两极板间加上低频交流电压，A板电势为零，B板电势u=U0cosωt。现有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场。设初速度和重力的影响均可忽略不计，则电子在两极板间可能（高考题）

A．一直向B板运动，最后穿出B板，而不论ω、l为任何值

B．以AB间的某一点为平衡位置来回振动

C．时而向B板运动，时而向A板运动，但最后穿出B板

D．一直向B板运动，最后穿出B板，如果ω小于某个值ω0，l小于某个值l0

解析：

B板电压U=U0cosωt可用图中的图象所示，也就是A、B两板间的电场强度随时间的变化图象也是余弦图线，电子所受到的电场力也是余弦图线。F—t图线与横轴所围的面积是F的冲量，也就是电子获得的动量，由图可知，当t=π/ω时，电子的动量为零，以后将反向向A板运动。所以在t=π/ω的时间内电子在没有穿插出B板，电子就再也不能穿出B板，而只能以AB间的某一点为平衡位置来回振动。若要电子穿出B板，只能在t=π/ω的时间内穿出，这就要求ω要小于某个值ω0，同时l小于某个值l0，电子才能穿出B板。故B、D两选项正确。

例5、如图所示，有一电子束从点a处以一定的水平速度飞向竖直放置的荧光屏，将垂直击中荧光屏上的点b，已知电子的质量为m，电量为q。

（1）若在电子束运行途中加一半径为R的圆形磁场，磁感强度为B，方向垂直于纸面向里，圆心O在点a、b连线上，点0距荧光屏距离为L，为使电子束仍击中荧光屏上的点b，可加一个场强为E的匀强电场，指出此匀强电场的方向和范围，并求出电子束的速度。

（2）现撤去电场，电子束以原速度沿原来方向从a点发射，运动方向在磁场中偏转后击中荧光屏上的点c。求b、c间的距离。

解析：

（1）电子进入磁场时受竖直向下的洛仑兹力，要使电子仍击中b点，电子束必须做匀速直线运动，故电子必受竖直向上的电场力。所加电场方向竖直向下，电场的左右边界面与圆O相切。电子受到的合外力为零，可得evB=eEv=E/B

（2）撤去电场后，电子在磁场中由洛仑兹力提供向心力作半径为r的圆周运动，离开磁场区域做匀速直线运动击中屏上点c，如图所示。

设电子在磁场中偏转的角度为θ，由直角三角形bOc可得b、c间距离s=Ltanθ，由直角三角形ODO′可得圆形磁场区域半径

例6、如图所示，空间分布着宽度为L、场强为E的匀强电场和两磁感应强度大小为B、方向相反的匀强磁场，如图虚线为磁场的分界线，右边磁场范围足够大。质量为m、电荷量为q的离子从A点由静止释放后经电场加速进入磁场，穿过中间磁场后按某一路径能再回到A点而重复前述过程。求：

（1）离子进入磁场时的速度大小和运动半径；

（2）中间磁场的宽度d。

解析：

粒子先在电场中加速，进入中间磁场同上偏转沿圆弧运动，接着进入右边磁场做同样大圆周运动，绕过大半圈，又回到中间磁场，最后沿圆弧回到电场，轨道具有对称特点，在两个磁场中得圆弧半径相等且相切，运动情况如图所示。

　与高一高二不同的是，高三复习的知识是为了更好的与高考考纲相结合，此时需要进行查漏补缺。下面是由我为大家整理的“精选高三物理教案模板范文5篇”，仅供参考，欢迎大家阅读本文。

　《力的合成》是xx必修x第五章“力与平衡”第x节的内容，是本章的重点内容之一；力学是高中物理的基础，所以本章内容教学的好坏关系到高中物理教学的成败，因此本章的教学尤其重要。本节在学习了力的初步概念和常见力的基础上来研究多个力的合力问题，有以下几个特点：

　1.初中已经学习了二力平衡，作为基础；

　2.学生在标量与矢量方面已经有所了解；

　3.在《重力》那节课上学习了力的图示等。

　所以本节的主要教学内容有：合力、分力、共点力、共点力的合成，合力F的大小与分力F1、、F2的夹角α的关系。结合教材的内容和特点，为提高全体学生的科学素养，从新课程的“三维目标”培养学生。按教学大纲要求，结合新课标提出以下教学目标：

　知识与技能：

　1.能从力作用的效果来理解力的合成和合力的概念。

　2.能区分矢量和标量，能通过实验掌握力的平行四边形定则，是矢量运算的普遍法则。

　3.会用作图法求共点力的合力，会计算在同一直线上的几个共点力的合力。

　4.知道合力的大小与原来两个共点力间夹角的关系，会用直角三角形知识计算共点力的合力。

过程与方法

　学会设计实验，观察实验现象；和归纳总结的研究方法。

　情感态度与价值观

　学会运用等效的物理思想来解决问题，同时培养学生实事求是的科学态度。

　高一学生的思维具有单一性，定势性，并从感性认识向理性认识的转变，本节的重点是通过实例理解力的合成与合力的概念；教学的难点是：对平行四边形定则的理解。

　说教法

　物理教学重在启发思维，教会方法。学生对二力平衡已有自己的认识，可以作为教学的起点。让学生在教师的指导下，分析什么是共点力，并通过归纳总结区别合力与分力，并通过实验探究力的合成的平行四边形定则，再进一步联系生活，扩展到多个共点力的合成；使学生全面的理解教材，把握重、难点；因此，本节课综合运用直观讲授法、归纳总结和实验探究法并结合多媒体手段。在教学中，加强师生双向活动，合理提问、评价，引导学生主动探索新知识。

　说学法

　学生是课堂教学的主体，现代教育以“学生为中心”，更加重视在教学过程中对学生的学法指导，引导学生主动探索新知识。本节课教学过程中，在初中的基础上，复习二力平衡，来引导学生学习合力的概念，强调力的合成不是简单的代数相加、减；进而让学生探究力的合成满足怎样的规律？引导学生积极思考、探究平行四边形定则；观察及归纳总结。巧用提问、评价激活学生的积极性，调动起课堂气氛，让学生在在轻松、自主、讨论的学习环境下完成学习任务。

　说教学过程

　从以上分析，教学中掌握知识为中心，培养能力为方向；紧抓重点突破难点。设计如下教学程序：

　1.导入新课：（大约需要5分钟的时间）

　投影（展示自然界的平衡之美）让学生体会到力与平衡的现象随处可见，由此激发学生的好奇心和求知欲。把学生的思维带入课堂。

　2.新课教学：（大约需要35分钟的时间）

　提出问题（什么是共点力）让学生阅读课本在回答问题，教师利用实例讲解共点力的概念，强调几个力的延长线会交于一点就是共点力。

　教师复习初中“二力平衡”的有关知识，让学生回顾同一直线上二力的合成；分力、合力的基本概念。教师举例（墙上挂画，一个人提一桶水与两个人合提一桶水等）并作出受力分析的示意图，指出各个作用力并不在同一直线上。怎样进行力的合成？学生思考，讨论。教师提供学生：橡皮筋，测力计，直尺，白纸等让学生阅读82页的实验探究，并进行分组实验。教师指导学生实验，归纳和总结。进而得到：平行四边形定则。教师讲解探究实验中的分力与合力的区别，合力与力的合成的区别。学生通过动手做实验来体验合力的大小与原来两个力大小及夹角之间的关系，使学生更好掌握矢量不同于标量的计算法则。

　教师给出例题（水平向右力F1=45N；竖直向上的力F2；用作图法求这两个力合力的大小和方向）让学生分析回答解决问题的思路，教师在进一步的扩展到多个共点力的合成。这样由简单到复杂，符合学生的认知特点。教师总结本节的内容，再进行例题的讲解与巩固，使学生学习的知识具有稳定性。最后布置作业。（在板书方面：教学中将黑板一半写概念，另一半用来作图分析。）

　结束语：在以上设计中，我力求“以学生为中心”，以物理实验为基础，积极倡导学生思考、自主学习，主动探究。同时还要根据学生的需要和课堂的实际情况，调整教学，不断地反思和总结。在此，还请各位老师，领导批评指正，谢谢大家。

　教学分析

　电动势是本章的一个难点。教科书明确提出了“非静电力”的概念，让学生从功和能的角度理解非静电力，知道非静电力在电路中所起的作用，并能从“非静电力”做功的角度去理解电动势的概念。

　同时为了降低难度，教科书直接给出了电动势的定义式，但只是说“电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功”，没有用比值的方法严格定义。电源的内阻在后面的闭合电路欧姆定律学习中很重要，本节作了一些铺垫。

　我们常说要让学生经历科学过程，其形式是多种多样的。学生可以通过讨论或实验认识新的规律，通过阅读来了解前人的工作过程，跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念等，这都是经历科学过程的不同形式。

　教学目标

　1.知道电源是将其他形式的能转化成为电能的装置。

　2.了解电路中（电源外部和内部）自由电荷定向移动过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系。

　3.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。

　4.理解电源内电阻。

　教学重点难点

　电动势概念的建立是重点也是难点。此套书多处对“通过做功研究能量”的思想都有阐述和铺垫，此处再次运用这种功能关系的观点来学习电动势。可以使学生对电源电动势有深刻的理解，同时也很好地培养了学生的理性思维习惯。本节课从静电力做功和非静电力做功进行比较建立电动势的概念。也为后面第7节闭合电路的欧姆定律学习作了铺垫。

　教学方法与手段

　实验演示、逻辑推理。在电压和电动势这两个容易混淆的概念中通过静电力做功和非静电力做功进行比较教学，建立新的概念。

　课前准备

　教学媒体。

　金属板、酸溶液、灵敏电流计、多种型号的干电池、学生电源、导线、电键、小灯泡、投影仪。

　 知识准备

　1.课前复习：电势差的定义式：U=Wq。

　2.课前说明：在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，由于它们带负电荷，电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动。为了方便本节按照正电荷移动的说法进行讨论。

　知识目标

　1、知道涡流是如何产生的；

　2、知道涡流对我们的不利和有利的两个方面，以及如何防止和利用。

　情感目标

　通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。

　教学建议

　本节是选学的内容，它又是一种特殊的电磁感应现象，在实际中有很多应用，比如：发电机、电动机和变压器等等。所以可以根据实际情况选讲，或者知道学生阅读什么是涡流是本节课的重点内容。

　涡流和自感一样，也有利和弊两个方面.教学中应该充分应用这些实例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。

　教学设计方案

　 一、引入：引导学生观察发电机、电动机和变压器（可用事物或）

　提出问题：为什么它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成？

　引导学生看书回答，从而引出涡流的概念：什么是涡流？

　把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很象水的旋涡，因此叫做涡流。整块金属的电阻很小，所以涡流常常很大。

　（使学生明确：涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律.）

　 二、涡流在实际中的意义是什么？

　⑴为什么电机和变压器通常用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成，就可以减少涡流在造成的损失？

　⑵利用涡流原理制成的冶炼金属的高频感应炉有什么优点？

　电学测量仪表如何利用涡流原理，方便观察？

　提出上述问题后，让学生看书、讨论回答

三、作业

　让学生业余时间到物理实验室观察电度表如何利用涡流，写出小文章进行阐述。

一、教学内容分析

　在复习本章的过程中，要注意强调定义式与决定式的区分；对基本概念及基本规律的理解和应用，如正确区分各种功率（电功率、热功率、机械功率等）之间的相互关系、计算公式，纯电阻电路与非纯电阻电路的区别；对本章的考查，多以选择题和实验题的形式出现，特别是实验的考查灵活多变，包括仪器的选取、读数，器材的连接，数据处理，误差分析等，因此，对电学中实验的复习，要抓住伏安法测电阻的两种接法的选择、滑动变阻器的分压接法与限流接法的选取以及电路故障分析等重点，还要加深和巩固对基本知识的理解，要注意培养学生解决总是的方法和思路，提高应用知识解决实际问题的能力。

　二、学情分析

　学生通过新课的学习，已经对本章内容有一定的掌握，但是对基本概念及基本规律的理解和应用能力还比较弱，对实验题中器材以及滑动变阻器两种接法的选取、电路故障的分析等都比较薄弱。因此在复习时，要加强对基本规律的理解及运用能力，并特别加强对实验部分的复习。

　三、教学目标：

　 （一）知识目标

　1.熟悉并会运用电阻定律及串、并联电路的规律。

　2.知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

　3.掌握电功率、热功率及机械功率的区别与计算；焦耳定律及其运用。

　4.本章四个实验的原理、操作步骤、器材选择、接法选取等；电路故障的分析。

　（电学实验另设专题复习）

　 （二）过程与方法

　1、列表疏理重要的知识点。

　2、利用学案导学，讲解与练习相结合。

　（三）情感态度与价值观

　1、通过讲解各实验的操作规程、注意事项及数据分析等，让学生体会实验的严谨性，培养认真探究、实事求是的科学精神。

　2、通过电路故障的分析、电路典型计算题及相应实验的计算与分析，让学生体会电路规律的实用性与利用学到的规律解决实际问题成就感，从而加深对学科的兴趣。

　四、教学重、难点：

　1）理解闭合电路的欧姆定律。

　2）电功率、热功率及机械功率的区别与计算。

　3）本章四个实验的原理、操作步骤、器材选择、接法选取等；电路故障的分析。

　五、教学策略：

　对重要知识点建立框图，力求简明扼要；对电学中实验的复习，要抓住伏安法测电阻的两种接法的选择、滑动变阻器的分压接法与限流接法的选取以及电路故障分析等重点；利用学案导学，在复习中注意讲练结合。

　1、理解振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义。

　2、了解初相位和相位差的概念，理解相位的物理意义。

　3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。

　4、理解简谐运动图象的物理意义，会根据振动图象判断振幅、周期和频率等。

　重点难点：对简谐运动的振幅、周期、频率、全振动等概念的理解，相位的物理意义。

　教学建议：本节课以弹簧振子为例，在观察其振动过程中位移变化的周期性、振动快慢的特点时，引入描绘简谐运动的物理量（振幅、周期和频率），再通过单摆实验引出相位的概念，最后对比前一节得出的图象和数学表达式，进一步体会这些物理量的含义。本节要特别注意相位的概念。

　导入新课：你有喜欢的歌手吗？我们常常在听歌时会评价，歌手韩红的音域宽广，音色嘹亮圆润；歌手王心凌的声音甜美；歌手李宇春的音色沙哑，独具个性……但同样的歌曲由大多数普通人唱出来，却常常显得干巴且单调，为什么呢？这些是由音色决定的，而音色又与频率等有关。