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金7乐最新开奖结果:电场、磁场易混易错问题辨析_高三物理

作者:绿萝青 人气:36 时间:2017-06-14

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    解析:由于图中只画出了一条电场线,无法判断a、b、c各处电场线的相对疏密程度,故不能对各处场强大小做出判断,也无法对相邻两点间的电势差大小作出判断;由于已知电场线方向,而沿电场线方向电势逐渐降低,可以断定a、b、c三点电势逐渐降低。本题选A。

  【易错辨析】匀强电场中的电场线是直线,非匀强电场中(比如点电荷电场,等量正负点电荷电场中经过两电荷连线的电场线)也有直线电场线。若按匀强电场理解,将错选CD;若按正点电荷电场理解,将错B。

  【点评】电场线的相对疏密程度代表场强的大小,沿电场线方向电势降低。

  4.电场力不做功与电场力的功等于零:这是两回事,粒子运动过程中,电场力始终不做功(粒子沿某等势面运动),电场力的功当然等于零。但粒子运动中,如果电场力先做正(负)功后做负(正)功,且两功的绝对值相等,则电场力的总功等于零,这一过程中,电场力曾做功,电势能也曾变化过。在电场中两点间运动,电场力的功与粒子运动路径无关。

  5.电势能变化与动能变化:粒子电势能的变化与电场力的功相对应,依据电场力是否做功、功的正负运用电场力功与电势能变化关系,可判断粒子运动中的电势能变化情况。粒子的动能变化与合力的功相对应,依据合力是否做功、功的正负运用动能定理可判断粒子动能的变化情况。

  6.电势、电势能与电势差、电势能变化量:电场中某点的电势高低、带电粒子在某点的电势能的大小均与电势参考位置(零位置)的选取有关系。电场中两点间的电势差、带电粒子在两点间运动时电势能的变化与电势参考位置无关。

  例2.如图2所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势而,它们的电势分别为φa、φb和φc,φa>φb>φc。一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN(粒子轨迹与各等势面的交点)所示,由图可知

  A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功

  B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功

  C.粒子从K到N的过程中,电场力始终不做功

  D.粒子从L到M的过程中,动能减少

  解析:粒子从K到L的过程中,电场力的功

  ,由于q>0、φa>φb>φc,WKL<0,粒子从K到L的过程中,电场力做负功,电势能增加;同理可知,粒子从L到M的过程中,电场力做正功,电势能减少。由于K、N在同一等势面上,电场力的功等于零,但这一过程中从K到L电场力做负功,从L到N电场力做正功,两功绝对值相等,总功等于零,并非始终没做功。由于不知粒子所受外力的合力做功正负或各力总功的正负,无法判断粒子动能的变化。本题选A?!疽状肀嫖觥咳舨荒芏粤W哟覭到N的运动全过程中,电场力做功情况进行分段分析,只是利用公式

  计算,将错选C;若将电场力的功当成合力的功或各力的总功,将错选D。

  【点评】电场力是否做功,决定着电势能是否变化,电场力功的正负决定着电势能减少还是增加。外力的总功或合力的功是否等于零,决定着动能是否变化,总功或合力功的正负,决定着动能是增加还是减少。某过程中电场力做功为零与始终不做功是两回事。

  例3.如图3所示,L1、L2、L3为等势面,两相邻等势面间电势差相同,取L2的电势为零,有一负电荷在L1处动能为30J,运动到L3处动能为10J,则电荷的电势能为4J时,它的动能是(不计重力和空气阻力)

  A.6J B.4 C.16J D.14J

  解析:负电荷由L1处到L3处,动能减少了20J,由于不计重力,电荷运动中只具有动能与电势能,有能量守恒可知,这一过程中电势能增加了20J。由于相邻等势面电势差相等,负电荷由L1处到L2处电势能将增加10J,由于取L2的电势为零,则粒子经过该等势面时的电势能为零。负电荷从L1处到L2处电势能增加了10J后等于零,说明它在L1处时的电势能为-10J,加上具有的动能30J,它的总能量为20J。由能量守恒定律可知,当它的电势能为4J时的动能为20J-4J=16J。本题选C。

  【易错辨析】电荷在电场中运动,由于电场力做功,电荷的机械能肯定不守恒,但任何过程中,系统的总能量总守恒。若不能正确计算出电荷的总能量,并运用能量守恒定律,只能随意拼凑题中的数据得出错误结论。比如:10J+4J=14J,错选D;10J-4J=6J,错选A;或认为电势能与动能相等,错选B。

  【点评】任何过程中,系统的能量总是守恒的。对带电粒子在电场中的运动,若涉及能量转化或做功,可选用能量守恒定律、功能关系或动能定理分析求解。

  7.电场力与洛伦兹力:电场力的大小只与粒子的电量及电场的场强大小有关,与粒子是否运动、速度大小及方向无关,电场力的方向总与场强方向在同一直线;洛伦兹力的大小与粒子的电量、磁场的磁感强度大小、运动速度(不等于零)大小及方向有关,洛伦兹力方向总是垂直于由速度方向与磁场方向决定的平面,当粒子沿磁场方向或磁场反方向运动、相对磁场静止时,不受洛伦兹力。带电粒子在磁场中的平衡问题中,粒子肯定是匀速直线运动。电场力做功可引起速度大小的变化,洛伦兹力始终不做功,不会引力粒子速度大小变化,只能引起速度方向变化。静电场中的平衡问题中,带电体可以处在静止状态,也可处于匀速直线运动状态;匀强磁场中的平衡问题中,带电体只能处于匀速直线运动状态。

  例4.如图4所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直于纸面向里,3个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,比较它们重力的关系,正确的是

  A.Ga最大 B.Gb最小 C.Gc最大 D.Gb最大

  解析:油滴a静止,不受洛伦兹力作用,所受电场力竖直向上,油滴带负电。对油滴a由共点力平衡条件有:

  ;油滴b所受洛伦兹力竖直向下,由共点力平衡条件有:

  ;油滴c所受洛伦兹力竖直向上,由共点力平衡条件有:

  。本题选BC。

  【错解辨析】不能正确辨析油滴带电正负,不能正确判定洛伦兹力方向,或错用右手,将错选。

  【方法总结】洛伦兹力大小与粒子相对磁场运动的速度大小及方向有关,电场力的大小则与粒子相对电场的速度无关。电场力的方向一定在场强方向所在直线上,洛伦兹力方向一定与速度方向垂直。运用左手定则判定洛伦兹力方向时,对正电荷,四指指向粒子的速度方向,对负电荷则应指向速度的反方向。

  8.非匀强磁场中的安培力:由于通电导体上各小段所处位置磁场的强弱、方向不同,其所受安培力大小、方向不同。若是闭合线框放在非运强磁场中,各边所受安培力的合力不等于零。

  例5.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流的方向如图6所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是

  A.线框有两条边所受的安培力方向相同

  B.线框各边所中,不可能有两条边受的安培力大小相等

  C.线框所受安培力的合力朝左

  D.线框所受安培力的合力为零

  解析:由安培定则及直线电流的磁场分布规律可知,导线MN中的电流在其右方产生的磁场方向垂直纸面向里,但力导线越远处磁感强度越小。由左手定则可知线框ab、cd边所受安培力方向分别向左、向右。由公式

  可知,线框ab边所受的向左安培力大于cd边所受的向右安培力,这两个力的合力向左;用力可判知,线框bc、ad边所受安培力方向分别向上、向下,这两边上离导线MN距离相等的电流元处的磁感应强度相等,由此这两边所受安培力大小相等,这两个力的合力等于零。本题选C。

  【易错辨析】若将磁场当成匀强磁场,将错选D;若不能正确理解直线电流的磁场分布规律,正确运用左手定则将错选AB。

  【点评】直线电流周围的磁场不是匀强磁场,离电流越远处磁场越弱,磁感应线是以电流为中心的同心圆环。判断电流的磁场方向用右手,判断磁场力方向用左手,所谓“左力右电”。

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