高考物理二轮复习 3.1 电场和磁场的基本性质课件

[解析] 作两电流在 P 点产生的磁感应强度如图所示，由题
意，A 在 P 点产生的磁感应强度 B1＝kLsinI137°＝1×10－6 T，C 在 P 点产生的磁感应强度 B2＝kLsinI253°＝2×10－6 T，由平行四边 形定则知 P 点的磁感应强度大小 B＝ B21＋B22＝ 5×10－6 T.
度 B＝kdI，其中 k＝2×10－7 N/A2，d 是距离导线中心轴线的距 离．两根无限长的直导线 A、C 相距 L＝1 m，分别载有电流 I1 ＝3 A 和 I2＝8 A，方向如图所示，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则 图中 P 点的磁感应强度大小为( )
A．1×10－6 T B．2×10－6 T C．3×10－6 T D. 5×10－6 T
[答案] A
⇨拓展训练 1．在雷雨天气中，大树就相当于一带电荷量较大的点电荷， 1 和 2 是以树为圆心的同心圆．有甲、乙、丙、丁四头相同的牛 按如图所示位置和方向分别站在地面上．由此可判断( )
A．牛丙所处位置的电场强度为零 B．牛乙和牛丙两处电场强度相同 C．牛丁处的电势一定高于牛乙处的电势 D．牛甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态
答案：BD
考向 4 电场中的图象问题 [例 4] [2018·江西五校第二次联考](多选)两电荷量分别为 q1 和 q2 的点电荷放在 x 轴上的 O、M 两点，两电荷连线上各点 电势随 x 变化的关系如图所示，其中 A、N 两点的电势均为零， ND 段中的 C 点电势最高，不计重力，则( ) A．A、N 点的电场强度大小为零 B．将一正点电荷静放在 x 轴负半 轴，它将一直做加速运动
核心归纳·备考策略 1场的基本性质
应试策略 1．必须领会的“2 种物理思想和 5 种方法” (1)等效思想、分解思想； (2)比值定义法、控制变量法、对称法、合成法、分解法．
2．必须辨明的“6 个易错易混点”
(1)在电场强度定义式 E＝Fq中，错误地认为 E 与 F、q 有关； (2)判断电场力时注意带电粒子的电性，要区分轨迹与电场 线； (3)不能随意忽略带电体的重力； (4)电场强度和电势、电势能的大小没有直接联系；
[答案] AC
考向 3 电势、等势面、电场力做功与电势差的关系 [例 3] (多选)如图所示，匀强电场中的三个点 A、B、C 构 成一个直角三角形，∠ACB＝90°，∠ABC＝60°，BC ＝d.把一个 带电荷量为＋q 的点电荷从 A 点移动到 B 点电场力不做功，从 B 点移动到 C 点电场力所做的功为 W.若规定 C 点的电势为零，则 () A．A 点的电势为－Wq B．B、C 两点间的电势差为 UBC＝Wq C．该电场的电场强度大小为dWq D．若从 A 点沿 AB 方向飞入一电子，其运动轨迹可能是甲
[解析] 实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，则 a 板 带电，由静电感应，在 b 板上感应出与 a 板电性相反的电荷，故选 项 A 正确；实验中，只将电容器 b 板向上平移，正对面积 S 变小， 由 C＝4επrkSd，可知电容 C 变小，由 C＝QU可知，Q 不变，U 变大， 因此静电计指针的张角变大，选项 B 错误；实验中，只将极板间插 入有机玻璃板，相对介电常数 εr 变大，由 C＝4επrkSd，可知电容 C 变 大，由 C＝UQ可知，Q 不变，U 变小，静电计指针的张角变小，选 项 C 错误；实验中，只增加极板带电量，电容 C 不变，由 C＝UQ， 可知静电计指针的张角变大，故选项 D 错误．
[解析] 根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知，b 点的电场强度比 a 点的电场强度大，选项 A 正确；该试探电荷 从 a 点到 b 点的过程中，电场力提供其做曲线运动的合外力，且 电场力方向指向曲线凹处，与速度方向的夹角先是钝角后变成锐 角，即电场力先做负功后做正功，试探电荷的电势能先增加后减 少，根据功能关系可知，试探电荷的动能先减少后增加，选项 C 正确，B、D 错误．
解析：点电荷在匀强电场中从 A 点移动到 B 点，电场力不 做功，说明 AB 为等势线，从 B 移动到 C 电场力作功 W，则 UBC ＝Wq ，UBC＝UAC，又 C 点电势为零，则 A 点电势为Wq ，A 错误、 B 正确；电场线沿着垂直 AB 方向，AC 沿电场线方向长度为
dsin60°，所以电场强度大小为qdsWin60°，C 错误；从 A 点释放的 电子，所受的电场力垂直于 AB 向上，做类平抛运动，D 正确．
A．Fb＝F B．a、b、O 三点电势大小关系为 φO＞φb＞φa C．a、b、O 三点电场强度大小关系为 EO＞Eb ＞Ea D．在平面 xOz 内将该试探电荷从 a 点沿 aOb
移到 b 点，电场力做负功
解析：设 P 点的坐标为(0，L,0)，则 Pa＝sin145°L＝ 2L，Pb ＝sin160°L＝233L，由库仑定律公式 F＝kqrQ2 得FFab＝PPba22＝23，选 项 A 错误；由于 Pa＞Pb＞PO，根据点电荷形成的电场中电势的 特点可知 φO＞φb＞φa，选项 B 正确；由点电荷形成电场的场强 公式 E＝kQr2及 Pa＞Pb＞PO 得 EO＞Eb＞Ea，选项 C 正确；由于 φO＞φb＞φa，将该试探电荷从 a 点
[答案] BD
方法技巧 求解电场中图象问题应明确
(1)E－x 图象中图线与 x 轴所围成的“面积”表示电势差 U 的大小．
(2)φ－x 图象中直线或曲线上某点切线的斜率的绝对值表示 场强 E 的大小．
(3)Ep－x 图象中直线或曲线上某点切线斜率的绝对值表示电 场力的大小.
考向 5 平行板电容器的动态分析 [例 5] [2018·北京卷，19]研究与平行板电容器电容有关因 素的实验装置如图所示．下列说法正确的是( ) A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容 器带电 B．实验中，只将电容器 b 板向上 平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机 玻璃板，静电计指针的张角变大 D．实验中，只增加极板带电荷量， 静电计指针的张角变大，表明电容增大
解析：根据题述，由点电荷电场模型，及点电荷电场强度的 特点，知题图中 1、2 两个同心圆可视为等势线．根据点电荷电 场强度公式可知牛丙所处位置的电场强度不为零，选项 A 错 误．根据点电荷电场强度公式可知，牛乙和牛丙所处位置的电场 强度的方向不同，选项 B 错误．题中没有说明大树带何种电荷， 若大树带正电荷，根据正电荷电势分布特点，则牛丁处的电势高 于牛乙处的电势，若大树带负电荷，则牛丁处的电势低于牛乙处 的电势，选项 C 错误．应用点电荷电场特点分析可知，题图中牛 丁虽然距离场源大树较近，所在位置的电场强度较大，但是牛丁 前后脚都在同一等势线上，电势差为零．同理分析可知题图中牛 乙前后脚间电势差为零．
2．(多选)如图所示，在空间直角坐标系中，某带电荷量为 Q
的正点电荷固定于 y 轴上 P 点，在它形成的电场中，将带电荷量为 q 的负试探电荷分别置于 z 轴上的 a 点、x 轴上的 b 点，试探电荷所
受电场力的大小分别为 Fa、Fb 且在 yOz 和 xOy 平面内，Fa 与 z 轴 负方向成 45°角，Fb 与 x 轴负方向成 60°角，已知试探电荷在 a 点受 到的电场力大小为 Fa＝F，静电力常量为 k，取无穷远处电势为零， 则以下说法正确的是( )
A．电子做匀变速直线运动 B．匀强电场的场强大小为 100 V/m C．等势面 A 的电势为－8 V D．电子再次经过等势面 D 时，动 能为 16 eV
解析：电子从等势面 D 运动到等势面 B 的过程中，由动能 定理得－eUDB＝0－EkD，则可解得 UDB＝16 V，又电子在等势面 C 时，由 EpC＝－eφC，代入数据解得 φC＝8 V，又因为相邻等势 面之间的距离相等，则相邻两等势面的电势差相等，则 φB＝0、 φA＝－8 V、φD＝16 V，C 正确；由于电场为匀强电场，则电子 所受的电场力为恒力，电子做匀变速直线运动，A 正确；由电势
而牛甲和牛丙前后脚不在等势线上，且牛甲距离场源大树较 近，所在位置的电场强度较大，前后脚之间的电场强度平均值大 于牛丙前后脚之间的电场强度平均值，根据 U＝Ed 定性分析可 知，牛甲前后脚电势差最大，根据欧姆定律 I＝UR可知，牛甲身 体中通过的电流最大，所以处于最危险的状态，选项 D 正确．
答案：D
(5)公式 B＝IFL中的 B 与 F 及 IL 无关； (6)判断洛伦兹力方向时要注意粒子的电性．
3．“3 看”和“3 想” (1)看到“电场力做正功(负功)”，想到“电势能减少(增 加)”． (2)看到“只有电场力做功”，想到“动能(Ek)和电势能(Ep) 的总和不变”．
(3)看到“电容器充电后与电源断开”，想到“Q 不变”；看 到“电容器始终与电源相连”，想到“U 不变”．
差与电场强度的关系可知 E＝UdDDBB＝01.068 V/m＝200 V/m，B 错误； 当电子从等势面 D 运动到等势面 B，再回到等势面 D 的整个过 程中，电场力所做的功为零，由能量守恒定律可知，电子再次回
到等势面 D 时的动能仍为 16 eV，D 正确． 答案：ACD
考点二 磁场的性质
考向 1 磁场强度的叠加 [例 1] 无限长载流直导线在其周围产生的磁场的磁感应强
沿 aOb 移到 b 点，试探电荷的电势能先减小后增大，电场 力先做正功后做负功，选项 D 错误．
答案：BC
3．(多选)如图所示，A、B、C、D 为匀强电场中相邻的四个 等势面，一电子经过等势面 D 时，动能为 16 eV，速度方向垂直 于等势面 D 且经过等势面 C 时，电势能为－8 eV，经过等势面 B 时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离均为 4 cm，电子重 力不计．则下列说法正确的是( )
[答案] A
考向 2 带电体在电场中的运动与“三线”问题
[例 2] [2018·济南模拟](多选)如图所示，实线为三个电荷量 相同的带正电的点电荷 Q1、Q2、Q3 的电场线分布，虚线为某试 探电荷从 a 点运动到 b 点的轨迹，则下列说法正确的是( )
A．b 点的电场强度比 a 点的电场强度大 B．该试探电荷从 a 点到 b 点的过程中电场力一直做负功 C．该试探电荷从 a 点到 b 点的过程中电势能先增加后减少 D．该试探电荷从 a 点到 b 点的过程中动能先增加后减少
高频考点·能力突破 考点一 电场的性质
考向 1 电场强度的叠加 [例 1] 如图所示，P 为两个带异种电性的点电荷－Q1、＋ Q2 连线的垂直平分线上的一点，则下列选项中所画 P 点电场强 度的方向可能正确的是( )
[解析] 正点电荷产生的场强方向为从正点电荷出发向外， 负点电荷产生的场强方向指向负点电荷，P 点场强是两个点电荷 分别产生的场强的叠加，由平行四边形定则可知，合场强方向可 能为 A 选项图中所示的方向．
[答案] D
考向 2 安培力大小的计算与方向的判断 [例 2] [2018·山东菏泽一模]如图所示，在天花板下用细线悬挂 一半径为 R 的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直 于环面的磁感应强度大小为 B 的水平匀强磁场中，环与磁场边界交 点 A、B 与圆心 O 连线的夹角为 120°，此时悬线的张力为 F.若圆环 通电，使悬线的张力刚好为零，则环中电流大小和方向是( )
C．N、C 间场强方向沿 x 轴正方向 D．将一负点电荷从 N 点移动到 D 点，电场力先做正功后做负功
[解析] φ－x 图象的斜率表示电场强度 E，题中图线在 A、 N 两点处的斜率都不等于 0，则知 A、N 两点的场强均不为零， 选项 A 错误；根据题中图象，结合矢量的叠加可知，x 轴负半轴 的电场强度方向指向 x 轴的负方向，所以若将一正点电荷放在 x 轴负半轴，则电场力指向 x 轴负方向，因此电场力与速度方向相 同，导致一直做加速运动，选项 B 正确；由题图可知，从 N 到 C 电势升高，根据顺着电场线方向电势降低可知，N、C 间电场强 度方向沿 x 轴负方向，选项 C 错误；N→D 段中，电势先升高后 降低，所以场强方向先沿 x 轴负方向，后沿 x 轴正方向，将一负 点电荷从 N 点移到 D 点，电场力先做正功后做负功，选项 D 正 确．