3.场力可能对电荷或导体做功,实现能量转化.当点电荷绕另一点电荷做匀速圆周运动时,电场力不做功;洛伦兹力不做功.要对带电粒子加速就要对其做功,因此电场即可以加速带电粒子,也可以使带电粒子偏转,而稳定磁场则只能使粒子偏转却不能加速.变化的磁场产生电场,所以变化的磁场则可以改变带电粒子速度的大小.
图7-1
2.电场对静止电荷和运动电荷都有电场力的作用;磁场只对运动电荷和电流有磁场力作用,对静止电荷没有作用力.这与“场”的产生严格对应.由于场力的作用,电荷或导体会有不同形式的运动,因此分析场力是判断电荷或导体运动性质的关键.
“场”的本质源自电荷,电荷的周围存在电场,运动电荷产生磁场,因此知识链条的顶端是电荷;同时电场或磁场又反过来对电荷或运动电荷施加力的作用,体现了知识体系的完整,因果轮回.知识结构如图7-1.分“场”的产生、场对物质(电荷或导体)的作用和能量关系三个版块.
1.静止电荷、运动电荷和变化的磁场,在周围空间都产生电场;运动电荷、电流和变化的电场在周围空间产生磁场.
电场和磁场是电磁学的两大基石,与电路共同构建出完整的电磁学知识框架.作为基础,电场和磁场的性质是大纲要求掌握的重点之一,是建立力、电综合试题的切入点.由此建立的力、电综合问题是历届高考考查的热点,纵观近三年高考试题,这部分内容每年至少1题,如仅带电粒子在电场、磁场中的运动,在2008年全国高考中分值约占总分的19%.这类问题从“场对电荷(物质)的作用”的特殊视角,产生与电、磁场的性质相结合的综合考点,涉及运动与力的关系、功和能量的关系、动量和冲量的关系、能量守恒定律和动量守恒定律等重要力学规律,是每年高考必考内容.知识覆盖面广,考题题材新颖丰富,注重与科技背景的结合,综合性强,对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求,是考查考生多项能力的极好载体.除基础题外,试题多是计算题甚至是压轴题,有较高的难度和区分度.
18.如图1-39所示,一台轧钢机的两个滚子,直径各为d=50cm,以相反方向旋转,滚子间距离为a=0.5cm,如果滚子和热钢间的动摩擦因数为0.1,试求进入滚子前钢板的最大厚度。
17.三根不可伸长的相同的轻绳,一端系在半径为r0的环1上,彼此间距相等,绳穿过半径为r0的第2个圆环,另一端同样地系在半径为2r0的环3上,如图1-38所示,环1固定在水平面上,整个系统处于平衡状态.试求第2个环中心与第3个环中心之间的距离.(三个环都是用相同的金属丝制作的,摩擦不计)
16.如图1-37所示,在竖直平面内固定有两条平行的金属导轨ab、cd,导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨相连的电源电动势E=3.0V,内阻r=0.5Ω,水平放置的导体棒MN的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)当开关S与2接通后,导体棒MN在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。设导轨足够长。
15.如图1-35所示,一根轻绳上端固定在O点,下端拴一个重为G的钢球A,球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F,使球缓慢偏移,在移动中的每一刻,都可以认为球处于平衡状态.如果外力F方向始终
水平,最大值为2G,试分析:
(1)轻绳张力T的大小取值范围.
(2)在图1-36中画出轻绳张力(T)与cosθ的关系图象.
14.为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:如图1-34所示,在木块A和木板B上贴上待测的纸,B木板水平固定,砂桶通过细线与木块A相连,调节砂桶中砂的多少,使A匀速向左运动。测出砂桶和砂的总质量m,以及贴纸木块A的质量M,则两纸间的动摩擦因数μ=m/M。
(1)该同学为什么要把纸贴在木块A和木板B上,而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力?
(2)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动较困难,请你对这个实验作一改进来克服这一困难。
①你设计的改进方案是:
;
②根据你的方案做实验,结果动摩擦因数μ的表达式是: ;
③ 根据你的方案要添加的器材有 。
13.在“探究力的等效和替代的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图1-33)。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项:
A.两根细绳必须等长。
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。
D.同一次实验中,O点位置允许变动。
E.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向,把橡皮条的节点拉到O点。
F.实验中,把橡皮条的节点拉到O点时,两弹簧秤之间的夹角应取900不变,以便于算出合力的大小
其中正确的是________。(填入相应的字母)
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