高考物理二輪復習 專題三 電場和磁場 第1講 電場和磁場的基本性質課件

第1講電場和磁場的基本性質 1.(2016全國卷，14)一 平 行 板 電 容 器 兩 極 板 之 間 充 滿 云 母 介 質 ，接 在 恒 壓 直 流 電 源 上 。 若 將 云 母 介 質 移 出 ， 則 電 容 器 ( )A.極 板 上 的 電 荷 量 變 大 ， 極 板 間 電 場 強 度 變 大B.極 板 上 的 電 荷 量 變 小 ， 極 板 間 電 場 強 度 變 大C.極 板 上 的 電 荷 量 變 大 ， 極 板 間 電 場 強 度 不 變D.極 板 上 的 電 荷 量 變 小 ， 極 板 間 電 場 強 度 不 變 答案D 2.(2016全國卷，15)關 于 靜 電 場 的 等 勢 面 ， 下 列 說 法 正 確 的 是( )A.兩 個 電 勢 不 同 的 等 勢 面 可 能 相 交B.電 場 線 與 等 勢 面 處 處 相 互 垂 直C.同 一 等 勢 面 上 各 點 電 場 強 度 一 定 相 等 D.將 一 負 的 試 探 電 荷 從 電 勢 較 高 的 等 勢 面 移 至 電 勢 較 低 的 等 勢面 ， 電 場 力 做 正 功 解析若兩個不同的等勢面相交，則在交點處存在兩個不同電勢數(shù)值，與事實不符，A錯；電場線一定與等勢面垂直，B對；同一等勢面上的電勢相同，但電場強度不一定相同，C錯；將一負電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做負功，故D錯。答案B 3.(2016全國卷，15)如 圖 1， P是 固 定 的 點 電 荷 ，虛 線 是 以 P為 圓 心 的 兩 個 圓 。 帶 電 粒 子 Q在 P的電 場 中 運 動 ， 運 動 軌 跡 與 兩 圓 在 同 一 平 面 內 ， a、b、 c為 軌 跡 上 的 三 個 點 。 若 Q僅 受 P的 電 場 力 作用 ， 其 在 a、 b、 c點 的 加 速 度 大 小 分 別 為 aa、 ab、ac， 速 度 大 小 分 別 為 va、 vb、 vc， 則 ( )A.aaabac， vavcvb B.aaabac， vbvcvaC.a bacaa， vbvcva D.abacaa， vavcvb圖1 答案D 4.(2015全國卷，14)如 圖 2， 兩 平 行 的 帶 電 金 屬 板 水 平 放 置 。若 在 兩 板 中 間 a點 從 靜 止 釋 放 一 帶 電 微 粒 ， 微 粒 恰 好 保 持 靜 止 狀態(tài) ， 現(xiàn) 將 兩 板 繞 過 a點 的 軸 (垂 直 于 紙 面 )逆 時 針 旋 轉 45 ， 再 由a點 從 靜 止 釋 放 一 同 樣 的 微 粒 ， 該 微 粒 將 ( )圖2A.保 持 靜 止 狀 態(tài) B.向 左 上 方 做 勻 加 速 運 動C.向 正 下 方 做 勻 加 速 運 動 D.向 左 下 方 做 勻 加 速 運 動 解析兩平行金屬板水平放置時，帶電微粒靜止有mgqE，現(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉45后，兩板間電場強度方向逆時針旋轉45，電場力方向也逆時針旋轉45，但大小不變，此時電場力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運動，選項D正確。答案 D 5.(2014新課標全國卷，15)關 于 通 電 直 導 線 在 勻 強 磁 場 中 所 受的 安 培 力 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.安 培 力 的 方 向 可 以 不 垂 直 于 直 導 線 B.安 培 力 的 方 向 總 是 垂 直 于 磁 場 的 方 向C.安 培 力 的 大 小 與 通 電 直 導 線 和 磁 場 方 向 的 夾 角 無 關D.將 直 導 線 從 中 點 折 成 直 角 ， 安 培 力 的 大 小 一 定 變 為 原 來 的 一 半 答案B 6.(多選)(2014新課標全國卷，19)關 于 靜 電 場 的 電 場 強 度 和 電勢 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.電 場 強 度 的 方 向 處 處 與 等 電 勢 面 垂 直B.電 場 強 度 為 零 的 地 方 ， 電 勢 也 為 零C.隨 著 電 場 強 度 的 大 小 逐 漸 減 小 ， 電 勢 也 逐 漸 降 低D.任 一 點 的 電 場 強 度 總 是 指 向 該 點 電 勢 降 落 最 快 的 方 向 解析電場線與等勢面垂直，而電場強度的方向為電場線的方向，故電場強度的方向與等勢面垂直，選項A正確；場強為零的地方電勢不一定為零，例如等量同種正電荷連線的中點處的場強為零但是電勢大于零，選項B錯誤；場強大小與電場線的疏密有關，而沿著電場線的方向電勢是降低的，故隨電場強度的大小逐漸減小，電勢不一定降低，選項C錯誤；任一點的電場強度方向總是和電場線方向一致，而電場線的方向是電勢降落最快的方向，選項D正確。答案AD 備 考 指 導 【考情分析】2014 卷 T15： 安 培 力T21： 電 勢 、 等 勢 面卷 T19： 電 場 強 度 、 電 勢2015 卷 T14： 帶 電 粒 子 在 勻 強 電 場 中 的 受 力 與 運 動 分 析2016 卷 T 14： 平 行 板 電 容 器 的 動 態(tài) 分 析卷 T15： 點 電 荷 電 場 的 特 點 ， 電 場 力 做 功卷 T15： 等 勢 面 、 電 場 力 做 功電 場 、 磁 場 的 基 本 性 質 是 每 年 高 考 的 必 考 內 容 ， 題 型 以 選 擇 題 為 主 。 【備考策略】(1)要 牢 牢 抓 住 力 和 能 這 兩 條 主 線 ， 將 知 識 系 統(tǒng) 化 ， 找 出 它 們 的 聯(lián)系 ， 做 到 融 會 貫 通 。(2)注 意 體 會 和 掌 握 處 理 復 雜 的 物 理 問 題 的 方 法 ， 如 類 比 法 、 等 效法 、 建 立 模 型 等 思 維 方 法 。(3)重 視 帶 電 粒 子 在 電 場 中 的 加 速 、 偏 轉 以 及 電 容 器 的 相 關 知 識 在實 際 生 產 、 生 活 中 的 應 用 ， 如 靜 電 除 塵 、 電 容 式 傳 感 器 、 噴 墨 打印 機 、 示 波 器 等 。 平行板電容器及其動態(tài)分析問題規(guī) 律 方 法 1.(多選)關 于 平 行 板 電 容 器 的 電 容 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.電 容 器 帶 的 電 荷 量 越 多 ， 電 容 就 越 大B.電 容 器 的 電 容 等 于 電 容 器 所 帶 的 電 荷 量 與 兩 極 板 間 的 電 壓 的 比值C.電 容 器 的 電 容 與 電 容 器 所 帶 的 電 荷 量 成 正 比 ， 與 兩 極 板 間 的 電壓 成 反 比D.電 容 器 的 電 容 由 電 容 器 自 身 結 構 決 定 ， 與 兩 極 板 間 的 電 壓 無 關精 典 題 組 解析電容器的電容由電容器自身結構決定，與兩極板間的電壓無關，與電容器所帶的電荷量的多少無關，選項A、C錯誤，D正確；電容是利用比值定義的物理量，電容器的電容等于電容器所帶的電荷量與兩極板間的電壓的比值，選項B正確。答案 BD 2. (多選)如 圖 3所 示 ， 平 行 板 電 容 器 與 直 流 電 源 連 接 ， 上 極 板 接 地 。一 帶 負 電 的 油 滴 位 于 電 容 器 的 P點 且 處 于 靜 止 狀 態(tài) 。 現(xiàn) 將 下 極板 豎 直 向 下 緩 慢 地 移 動 一 小 段 距 離 。 則 ( )圖3A.帶 電 油 滴 將 豎 直 向 下 運 動B.帶 電 油 滴 的 機 械 能 將 增 加C.P點 的 電 勢 將 升 高D.電 容 器 的 電 容 增 大 ， 極 板 帶 電 荷 量 增 加 答案 AC 3.如 圖 4所 示 ， 傾 斜 放 置 的 平 行 板 電 容 器 兩 極 板與 水 平 面 的 夾 角 為 ， 極 板 間 距 為 d， 帶 負 電 的微 粒 質 量 為 m、 帶 電 荷 量 為 q， 微 粒 從 極 板 M的左 邊 緣 A處 以 初 速 度 v0水 平 射 入 極 板 間 ， 沿 直線 運 動 并 從 極 板 N的 右 邊 緣 B處 射 出 ， 則 ( )圖4 答案 C 電場中有關物理量的判斷規(guī) 律 方 法 1.由電場中的“點、線、面、跡”判斷相關問題(1)由 軌 跡 向 合 外 力 的 方 向 彎 曲 ， 確 定 粒 子 所 受 電 場 力 方 向 ；(2)根 據(jù) 粒 子 電 性 判 斷 電 場 線 方 向 ；(3)根 據(jù) “ 沿 電 場 線 方 向 電 勢 降 低 ” 判 斷 電 勢 高 低 ；(4)根 據(jù) 公 式 E p q(代 入 正 負 號 )判 斷 電 勢 能 大 小 ；(5)根 據(jù) 電 場 力 做 功 的 正 負 判 斷 電 勢 能 的 變 化 或 動 能 的 變 化 ；(6)根 據(jù) 電 場 線 或 等 差 等 勢 面 疏 密 判 斷 加 速 度 大 小 。 2.電場強度大小、方向的判斷技巧(1)電 場 強 度 大 小 的 判 斷 用 電 場 線 的 疏 密 程 度 進 行 判 斷 。 電 場 線 越 密 集 ， 場 強 越 大 ， 電場 線 越 稀 疏 ， 場 強 越 小 ； 根 據(jù) 等 差 等 勢 面 的 疏 密 判 定 場 強 大 小 。 等 差 等 勢 面 密 集 處 場 強大 ， 稀 疏 處 場 強 小 。(2)電 場 強 度 方 向 的 判 斷 某 點 正 電 荷 所 受 電 場 力 的 方 向 ， 即 該 點 的 電 場 強 度 方 向 ； 電 場 強 度 的 方 向 與 電 場 線 的 切 線 在 同 一 條 直 線 上 并 指 向 電 勢 降低 的 方 向 ； 電 場 強 度 的 方 向 垂 直 等 勢 面 并 指 向 電 勢 降 低 的 方 向 。 1.(多選)如 圖 5中 的 實 線 表 示 電 場 線 ， 虛 線 表 示 只 受 電 場 力 作 用 的帶 正 電 粒 子 的 運 動 軌 跡 ， 粒 子 先 經(jīng) 過 M點 ， 再 經(jīng) 過 N點 ， 可 以判 定 ( ) 精 典 題 組 圖5A.M點 的 電 勢 大 于 N點 的 電 勢B.M點 的 電 勢 小 于 N點 的 電 勢C.粒 子 在 M點 受 到 的 電 場 力 大 于 在 N點 受 到 的 電 場 力D.粒 子 在 M點 受 到 的 電 場 力 小 于 在 N點 受 到 的 電 場 力 解析此電場為非勻強電場，從電場線的疏密程度能夠判斷出場強的大小，N點電場線比M點密集，則N點場強大于M點，同一帶電粒子在N點受到的電場力大于在M點受到的電場力，C錯誤，D正確；順著電場線的方向電勢逐漸降低，M點的電勢大于N點的電勢，A正確，B錯誤。答案AD 2.(多選) (2016遼寧模擬)如 圖 6所 示 ， 一 帶 電 粒子 在 勻 強 電 場 中 從 A點 拋 出 ， 運 動 到 B點 時 速 度方 向 豎 直 向 下 ， 且 在 B點 時 粒 子 的 速 度 為 粒 子在 電 場 中 運 動 的 最 小 速 度 ， 已 知 電 場 方 向 和 粒子 運 動 軌 跡 在 同 一 豎 直 平 面 內 ， 粒 子 的 重 力 和空 氣 阻 力 與 電 場 力 相 比 可 忽 略 不 計 ， 則 ( )圖6A.電 場 方 向 一 定 水 平 向 右B.電 場 中 A點 的 電 勢 一 定 高 于 B點 的 電 勢C.從 A到 B的 過 程 中 ， 粒 子 的 電 勢 能 一 定 增 加D.從 A到 B的 過 程 中 ， 粒 子 的 電 勢 能 與 動 能 之 和 一 定 不 變 解析粒子只受電場力，做拋體運動，類似重力場中的斜上拋運動，B點為等效最高點，故電場力方向水平向右，由于不知粒子的電性，故無法判斷電場方向，A項錯誤；電場方向不確定，所以不能確定A點和B點的電勢的高低，故B項錯誤；從A到B的過程中，電場力對粒子做負功，粒子的電勢能增大，故C項正確；從A到B的過程中，只有電場力做負功，動能減小，電勢能增加，電勢能和動能之和保持不變，故D項正確。答案 CD 3.如 圖 7所 示 ， 兩 個 帶 等 量 正 電 的 點 電 荷 分 別 固定 于 P、 Q兩 點 ， 它 們 連 線 的 中 點 是 O， A、 B是 P、 Q連 線 的 中 垂 線 上 的 兩 點 ， OAOB， 則下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖7A.A點 場 強 大 小 一 定 大 于 B點 的 場 強 大 小B.A、 B所 在 直 線 是 一 條 等 勢 線 ， 等 勢 線 左 右 對 稱 點 電 勢 相等C.將 一 正 試 探 電 荷 分 別 置 于 A和 B點 ， 該 試 探 電 荷 在 A點 的電 勢 能 等 于 在 B點 的 電 勢 能D.將 一 負 試 探 電 荷 分 別 置 于 A和 B點 ， 該 試 探 電 荷 在 A點 的電 勢 能 小 于 在 B點 的 電 勢 能 解析O點場強大小為零，由O點沿P、Q連線的中垂線向外場強先增大后減小，無法判斷A、B兩點場強大小關系，選項A錯誤；A、B兩點的場強方向相反，A點的電勢高于B點的電勢，正試探電荷在A點的電勢能大于在B點的電勢能，負試探電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能，選項B、C錯誤，D正確。答案 D 4.(多選)兩 個 固 定 的 等 量 異 種 點 電 荷 所 形 成 電 場 的 等 勢 線 如 圖 8中虛 線 所 示 ， 一 帶 電 粒 子 以 某 一 速 度 從 圖 中 f點 進 入 電 場 ， 其 運 動軌 跡 如 圖 中 實 線 所 示 ， 若 粒 子 只 受 靜 電 力 作 用 ， 則 下 列 說 法 中正 確 的 是 ( )圖8A.f、 b、 c、 d、 e五 點 中 ， c點 電 場 強 度 最 大B.帶 電 粒 子 的 加 速 度 逐 漸 變 大C.帶 電 粒 子 的 速 度 先 增 大 后 減 小 D.粒 子 經(jīng) 過 b點 和 d點 時 的 速 度 大 小 相 同 答案 AD 磁場的性質及磁場力作用下的運動問題規(guī) 律 方 法 1.掌握“兩個磁場力”(1)安 培 力 ： F BIL(I B)(2)洛 倫 茲 力 ： F qvB(v B)2.用準“兩個定則”(1)對 電 流 的 磁 場 用 安 培 定 則 。(2)對 通 電 導 線 在 磁 場 中 所 受 的 安 培 力 和 帶 電 粒 子 在 磁 場 中 所 受 的洛 倫 茲 力 用 左 手 定 則 。 3.畫好“兩個圖形”(1)對 安 培 力 作 用 下 的 平 衡 、 運 動 問 題 畫 好 受 力 分 析 圖 。(2)對 帶 電 粒 子 的 勻 速 圓 周 運 動 問 題 畫 好 與 圓 有 關 的 幾 何 圖 形 。4.記住“兩個注意”(1)洛 倫 茲 力 永 不 做 功 。(2)安 培 力 可 做 正 功 ， 也 可 做 負 功 。 1.(2016北京理綜，17)中 國 宋 代 科 學 家 沈 括 在 夢 溪 筆 談 中 最早 記 載 了 地 磁 偏 角 ： “ 以 磁 石 磨 針 鋒 ， 則 能 指 南 ， 然 常 微 偏 東 ，不 全 南 也 。 ” 進 一 步 研 究 表 明 ， 地 球 周 圍 地 磁 場 的 磁 感 線 分 布示 意 如 圖 9。 結 合 上 述 材 料 ， 下 列 說 法 不 正 確 的 是 ( )精 典 題 組 圖9 A.地 理 南 、 北 極 與 地 磁 場 的 南 、 北 極 不 重 合B.地 球 內 部 也 存 在 磁 場 ， 地 磁 南 極 在 地 理 北 極 附 近C.地 球 表 面 任 意 位 置 的 地 磁 場 方 向 都 與 地 面 平 行D.地 磁 場 對 射 向 地 球 赤 道 的 帶 電 宇 宙 射 線 粒 子 有 力 的 作 用 解析地球為一巨大的磁體，地磁場的南、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合，且地球內部也存在磁場，只有赤道上空磁場的方向才與地面平行；對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行，一定受到地磁場力的作用，故C項說法不正確。答案C 圖10 答案 A 3.(多選)如 圖 11所 示 ， 在 正 方 形 區(qū) 域 abcd內 有 沿 水 平 方 向 的 、 垂 直于 紙 面 向 里 的 勻 強 磁 場 ， 一 個 帶 電 荷 量 為 q的 離 子 垂 直 于 EF自 O點 沿 箭 頭 方 向 進 入 磁 場 。 當 離 子 運 動 到 F點 時 ， 突 然 吸 收 了 若干 個 電 子 ， 接 著 沿 另 一 圓 軌 道 運 動 到 與 OF在 一 條 直 線 上 的 E點 。已 知 OF的 長 度 為 EF長 度 的 一 半 ， 電 子 電 荷 量 為 e(離 子 吸 收 電 子時 不 影 響 離 子 的 速 度 ， 電 子 重 力 不 計 )， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( ) 圖11 答案 AB 4.(2016江西七校模擬)電 磁 炮 有 很 多 優(yōu) 點 ， 備 受 各 國 軍 事 家 的 重視 ， 如 圖 12是 導 軌 式 電 磁 炮 實 驗 裝 置 的 示 意 圖 。 兩 根 平 行 長 直金 屬 導 軌 沿 水 平 方 向 固 定 ， 其 間 安 放 金 屬 滑 塊 (即 實 驗 用 彈 丸 )?；?塊 可 沿 導 軌 無 摩 擦 滑 行 ， 且 始 終 與 導 軌 保 持 良 好 接 觸 。 電 源提 供 的 強 大 電 流 從 一 根 導 軌 流 入 ， 經(jīng) 過 滑 塊 ， 再 從 另 一 導 軌 流回 電 源 。 滑 塊 被 導 軌 中 的 電 流 形 成 的 磁 場 推 動 而 發(fā) 射 。 在 發(fā) 射過 程 中 ， 滑 塊 所 在 位 置 始 終 可 以 簡 化 為 勻 強 磁 場 ， 方 向 垂 直 于紙 面 ， 磁 感 應 強 度 與 電 流 的 關 系 為 B kI， 如 果 兩 導 軌 內 側 間 距為 l， 滑 塊 的 質 量 為 m， 滑 塊 沿 導 軌 滑 行 距 離 s后 ， 獲 得 的 發(fā) 射 速度 為 v。 以 下 說 法 中 正 確 的 是 ( ) 圖12A.若 使 電 流 的 方 向 反 向 ， 滑 塊 的 發(fā) 射 方 向 也 將 隨 之 反 向B.若 將 電 源 提 供 的 電 流 加 倍 ， 則 滑 塊 沿 導 軌 滑 行 距 離 s后 獲 得 的 發(fā)射 速 度 為 2vC.若 將 電 源 提 供 的 電 流 加 倍 ， 則 滑 塊 沿 導 軌 滑 行 距 離 s后 獲 得 的 發(fā)射 速 度 為 4vD.若 使 滑 塊 的 質 量 加 倍 ， 則 滑 塊 沿 導 軌 滑 行 距 離 s后 獲 得 的 發(fā) 射 速度 為 0.5v 答案 B 高頻考點七安培力作用下導體的運動問題磁場對電流的作用在高考中考查頻繁，主要是安培力結合地磁場或共點力平衡或導體的運動情況判斷進行考查。 【典例】 (多選)如 圖 13甲 所 示 ， 兩 根 光 滑 平 行 導 軌 水 平 放 置 ， 間距 為 L， 其 間 有 豎 直 向 下 的 勻 強 磁 場 ， 磁 感 應 強 度 為 B。 垂 直于 導 軌 水 平 對 稱 放 置 一 根 均 勻 金 屬 棒 。 從 t 0時 刻 起 ， 棒 上 有如 圖 乙 所 示 的 持 續(xù) 交 變 電 流 I， 周 期 為 T， 最 大 值 為 Im， 圖 甲 中I所 示 方 向 為 電 流 正 方 向 。 則 金 屬 棒 ( )圖13 A.一 直 向 右 移 動B.速 度 隨 時 間 周 期 性 變 化C.受 到 的 安 培 力 隨 時 間 周 期 性 變 化D.受 到 的 安 培 力 在 一 個 周 期 內 做 正 功 (2)讀圖獲取信息 解析由左手定則可知，金屬棒一開始向右加速運動，當電流反向以后，金屬棒開始減速，經(jīng)過一個周期速度變?yōu)榱?，然后重復上述運動，所以A、B項正確；安培力FBIL，由圖象可知前半個周期向右，后半個周期向左，不斷重復，C項正確；一個周期內，金屬棒初、末速度相同，由動能定理可知安培力在一個周期內做功為零，D項錯誤。答案 ABC 變式1改變電流的變化規(guī)律(多選)將 【 典 例 】 中 通 過 金 屬 棒 的 電 流 從 t 0時 刻 起 按 如 圖 14所示 的 規(guī) 律 變 化 ， 則 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖14 答案 BC 變式2改變磁場僅 改 變 【 典 例 】 中 的 勻 強 磁 場 ， 從 t 0時 刻 起 ， 使 導 軌 間 的 磁場 隨 時 間 按 如 圖 15的 規(guī) 律 變 化 ， 圖 13甲 中 B的 方 向 為 磁 感 應 強度 的 正 方 向 ， 則 金 屬 棒 ( )圖15A.一 直 向 右 勻 加 速 運 動B.速 度 在 一 個 周 期 內 先 增 大 后 減 小C.受 到 的 安 培 力 隨 時 間 周 期 性 變 化 D.受 到 的 安 培 力 在 一 個 周 期 內 做 功 為 零 答案 A 變式3改變電流的起始狀態(tài)(多選)僅 將 【 典 例 】 中 棒 上 的 交 變 電 流 按 如 圖 16所 示 的 規(guī) 律 變化 ， 則 金 屬 棒 ( )圖16A.一 直 向 右 移 動B.速 度 隨 時 間 周 期 性 變 化C.受 到 的 安 培 力 隨 時 間 周 期 性 變 化 D.受 到 的 安 培 力 在 一 個 周 期 內 做 正 功 答案 BC 反思總結求解磁場中導體棒運動問題的方法(1)分析：正確地對導體棒進行受力分析，應特別注意通電導體棒受到的安培力的方向，安培力與導體棒和磁感應強度組成的平面垂直。(2)作圖：必要時將立體圖的受力分析圖轉化為平面受力分析圖，即畫出與導體棒垂直的平面內的受力分析圖。(3)求解：根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律或動能定理列式分析求解。