(浙江专用版)2020版高考物理复习专题三电场与磁场第6讲电场与磁场的理解讲义

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电子在A、B间的运动时间为t，则L＝at，

2所以t＝

2mL2eU 12

(2)设电子从B板的小孔飞出时的速度为v0，eU＝mv0，则电子从平行极板C、D间射出时沿

2

eEL23U电场方向的速度为vy＝v0tan30°，又vy＝·，所以C、D间匀强电场的电场强度E＝. mv03L拓展训练3 (多选)(2018·全国卷Ⅲ·21)如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a、b，它们由静止开始运动．在随后的某时刻t，

a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面．a、b间的相互作用和重力可忽略．下列说

法正确的是( )

A．a的质量比b的大

B．在t时刻，a的动能比b的大 C．在t时刻，a和b的电势能相等 D．在t时刻，a和b的动量大小相等 答案 BD

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解析 经时间t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，则xa>xb，根据x＝at，

2得aa>ab，又由a＝知，ma

FmWa>Wb，由动能定理知，a的动能比b的动能大，B项正确；在t时刻，a、b处在同一等势面

上，根据Ep＝qφ知，a、b的电势能绝对值相等，符号相反，C项错误；根据动量定理Ft＝

p－p0，则经过时间t，a、b的动量大小相等，D项正确．

拓展训练4 (2019·杭州市高三期末)汤姆生用来测定电子比荷的实验装置如图所示．从真空管中K极发射的一束电子(初速度近似为零)经KA间的电场加速后，穿过AA′中心的小孔沿中心轴OO′的方向进入到两块平行极板P和P′间的区域，最后打在荧光屏上的中心O′点处，形成一个亮点．已知KA间加速电压为U，电子电荷量大小为e、质量为m.下列说法正确的是( )

A．电子到达A点时的速度大小为2mUe

B．若在PP′间加向下的匀强电场，则亮点将出现在O′点下方

C．若在PP′间加向下的匀强电场，则电子通过PP′间的时间比不加电场时长

D．若在PP′间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，则亮点仍可能出现在O′点 答案 D

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解析 由动能定理得：eU＝mv，解得：v＝2

2eUm，故A错误；若在PP′间加向下的匀强

电场，电子在PP′间受到的电场力向上，电子将向上偏转，所以亮点将出现在O′点上方，故B错误；若在PP′间加向下的匀强电场，电子在PP′间运动时水平方向做匀速运动，运动时间不变，故C错误；若在PP′间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电子进入PP′间受到的电场力向上，洛伦兹力向下，若满足eE＝evB，则电子将做匀速运动，亮点仍出现在O′点，故D正确．

[相关知识链接] 1．对磁场的理解

(1)磁感应强度是矢量，其方向与通电导线在磁场中所受力的方向垂直； (2)电流元必须垂直于磁场方向放置，公式B＝才成立；

(3)磁场中某点的磁感应强度是由磁场本身决定的，与通电导线受力的大小及方向都无关． 2．安培力

(1)若磁场方向和电流方向垂直：F＝BIL. (2)若磁场方向和电流方向平行：F＝0. (3)方向判断：左手定则．

(4)方向特点：垂直于磁感线和通电导线确定的平面． [规律方法提炼] 1．磁场的叠加

对于电流在空间某点的磁场，首先应用安培定则判断出各电流在该点的磁场方向，然后应用平行四边形定则合成． 2．磁场力做功

磁场力包括洛伦兹力和安培力，由于洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直，洛伦兹力不做功，但是安培力可以做功．

FIL

3．两个等效模型

(1)变曲为直：图甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流．

(2)化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙． 例3 (2019·全国卷Ⅰ·17)如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )

A．2FB．1.5FC．0.5FD．0 答案 B

解析 设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为，如图所示，依题意有F＝BlI，则导体棒ML和LN所受安培

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力的合力为F1＝BlI＝F，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为1.5F，

22选项B正确．

I

拓展训练5 (多选)(2018·全国卷Ⅱ·20)如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、

L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对

称．整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外．已11

知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外．则( )

32

7

A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

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B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

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C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

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D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

12答案 AC

解析 原磁场、电流的磁场方向如图所示，由题意知

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在b点：B0＝B0－B1＋B2

21

在a点：B0＝B0－B1－B2

3

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由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0，A、C项正确．

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拓展训练6 (2019·超级全能生2月联考)电流天平的主要结构包括水平放置的螺线管，横梁(含U形电路)，其构造示意图如图所示．当螺线管中通以电流I0，U形电路中通以电流I时，在横梁左端悬挂合适的钩码，就能使横梁水平平衡，则平衡时( )

A．通电螺线管的磁感线与螺线管的中轴线垂直 B．CD边受到竖直向下的安培力 C．U形电路的三条边都受到安培力

D．只改变螺线管中的电流方向，横梁仍可平衡 答案 B

解析 根据安培定则可知磁感线与螺线管的中轴线平行，A错误；CD边受竖直向下的安培力，U形电路另两边与磁感线平行，不受安培力，B正确，C错误；螺线管中电流方向改变，磁场方向改变，安培力方向也变，故横梁不能平衡，D错误．