（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題四電場(chǎng)和磁場(chǎng)第一講電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)教學(xué)案.docx

第一講電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)知識(shí)建構(gòu)(注1)(注4)：詳見答案部分備考點(diǎn)睛1.掌握電場(chǎng)的“3個(gè)要點(diǎn)”(1)掌握幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線、等勢(shì)面的分布特點(diǎn).(2)掌握判斷電勢(shì)能的大小和電勢(shì)的高低的方法.(3)掌握等勢(shì)面特點(diǎn)和電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)關(guān)系：等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直；等差等勢(shì)面越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大；電場(chǎng)強(qiáng)度方向就是電勢(shì)降低最快的方向.2.用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”(1)對(duì)電流的磁場(chǎng)用安培定則.(2)對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力和帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力用左手定則.3.易錯(cuò)點(diǎn)歸納(1)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無直接關(guān)系；(2)注意電容器與電源連接與斷開的兩種情況；(3)應(yīng)用Epq比較電勢(shì)能時(shí)，注意q為負(fù)值時(shí)的情況；(4)判斷洛倫茲力方向時(shí)要注意粒子的電性，粒子電性不同，洛倫茲力的方向不同，運(yùn)動(dòng)軌跡也不同. 答案(1)電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法WABqUAB(普遍適用)WqElcos(適用于勻強(qiáng)電場(chǎng))WABEpEpAEpB(從能量角度求解)W電W非電Ek(由動(dòng)能定理求解)(2)電勢(shì)高低的判斷方法判斷角度判斷方法依據(jù)電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低依據(jù)電場(chǎng)力做功根據(jù)UAB，將WAB、q的正負(fù)號(hào)代入，由UAB的正負(fù)判斷A、B的高低依據(jù)場(chǎng)源電荷的正負(fù)取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值，靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低依據(jù)電勢(shì)能的高低正電荷在電勢(shì)較高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)較低處電勢(shì)能大(3)安培力定義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力大小I與B垂直時(shí)：FBILI與B平行時(shí)：F0I與B成角時(shí)：FBILsin(4)洛倫茲力定義運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力大小v與B垂直時(shí)：FqvBv與B平行時(shí)：F0v與B成角時(shí)：FqvBsin熱點(diǎn)考向一電場(chǎng)的性質(zhì)及應(yīng)用角度一電場(chǎng)力的性質(zhì)【典例1】(2019九江模擬)如圖，A是帶電量為Q半徑為R的球體且電荷均勻分布(均勻分布電荷的絕緣球體在空間產(chǎn)生對(duì)稱的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小只和到球心的距離有關(guān))，B為帶電量為q的帶電體可看做點(diǎn)電荷已檢測(cè)到C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，d點(diǎn)與C點(diǎn)到球心O的距離都為r，B到C點(diǎn)距離也為r，那么只把帶q的帶電體移到e點(diǎn)則d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為()Ak Bk Ck Dk思路引領(lǐng)(1)均勻分布電荷的絕緣球體在空間產(chǎn)生對(duì)稱的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小只和到球心的距離有關(guān)A在空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式計(jì)算(2)B為帶電量為q的帶電體可看做點(diǎn)電荷B在空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式計(jì)算(3)C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，d點(diǎn)與C點(diǎn)到球心O的距離都為r，B到C點(diǎn)距離也為rA的電荷量Q等于B的電荷量q.解析A是帶電量為Q半徑為R的球體且電荷均勻分布，則A在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為EAk，方向水平向右，B為帶電量為q的帶電體可看做點(diǎn)電荷，則B在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為EBk，方向水平向左，因?yàn)镃點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，所以有EAEB，即Qq，把帶q的帶電體B移到e點(diǎn)，則A在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為EAk，方向豎直向上，B在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為EBk，方向水平向左，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理，將A、B在d點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行矢量疊加即可得d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為k，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤答案A角度二電場(chǎng)能的性質(zhì)【典例2】(2018天津卷)如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為M、N，粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN，電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是()AvMvN，aMaNBvMvN，MNCMN，EpMEpNDaMaN，EpMEpN思路引領(lǐng)(1)粒子雖然不知運(yùn)動(dòng)方向，但可以假設(shè)由M向N運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)粒子軌跡彎曲方向，判斷電場(chǎng)力做功情況(2)粒子帶負(fù)電，可根據(jù)Epq判斷電勢(shì)高低解析由粒子軌跡彎曲方向及電場(chǎng)線分布情況可知，粒子所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線切線方向反向，設(shè)粒子由M向N運(yùn)動(dòng)，則速度方向沿軌跡切線方向，電場(chǎng)力方向與粒子速度方向的夾角為鈍角，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，所以vMvN，EpMEpN，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小，故粒子在M點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小小于在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小，由牛頓第二定律可知，aMaB，EkAEkB BaAEpBCaAaB，EpAaB，EpAEkB解析根據(jù)等電勢(shì)差等勢(shì)面稀疏處電場(chǎng)強(qiáng)度小，密處電場(chǎng)強(qiáng)度大，可知A處電場(chǎng)強(qiáng)度小于B處由電場(chǎng)力公式和牛頓第二定律可得qEma，由此可知aAEkB，EpA0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；EAM，所以q1的電荷量大于q2的電荷量，故B正確由圖可知：從N到C，電勢(shì)升高，根據(jù)沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低可知，N、C間電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，故C錯(cuò)誤ND段中，電勢(shì)先升高后降低，所以場(chǎng)強(qiáng)方向先沿x軸負(fù)方向，后沿x軸正方向，將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，故D正確答案C專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十)一、選擇題1(2019東北師大附中教學(xué)抽樣檢測(cè))如右圖所示，光滑絕緣水平面上兩個(gè)相同的帶電小圓環(huán)A、B，電荷量均為q，質(zhì)量均為m，用一根光滑絕緣輕繩穿過兩個(gè)圓環(huán)，并系于結(jié)點(diǎn)O.在O處施加一水平恒力F使A、B一起加速運(yùn)動(dòng)，輕繩恰好構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的等邊三角形，則()A小環(huán)A的加速度大小為B小環(huán)A的加速度大小為C恒力F的大小為D恒力F的大小為解析設(shè)輕繩的拉力為T，則對(duì)A：TTcos60k；Tcos30maA，聯(lián)立解得：aA，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；恒力F的大小為F2ma，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤答案B2(多選)(2019武漢二中月考)如右圖所示，a、b、c、d四個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球恰好構(gòu)成“三星拱月”之形，其中a、b、c三個(gè)完全相同的帶電小球在光滑絕緣水平面內(nèi)的同一圓周上繞O點(diǎn)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三小球所在位置恰好將圓周等分小球d位于O點(diǎn)正上方h處，且在外力F作用下恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知a、b、c三小球的電荷量均為q，d球的電荷量為6q，hR.重力加速度為g，靜電力常量為k.則()A小球a一定帶正電B小球b的周期為C小球c的加速度大小為D外力F豎直向上，大小等于mg解析a、b、c三小球所帶電荷量相同，要使它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則d球與a、b、c三小球一定帶異種電荷，由于d球的電性未知，所以a球不一定帶正電，故A錯(cuò)誤設(shè)ad連線與水平方向的夾角為，則cos，sin；對(duì)b球，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式得kcos2kcos30mRma，解得T，a，則小球c的加速度大小為，故B、C正確對(duì)d球，由平衡條件得F3ksinmgmg，故D正確答案BCD3(多選)(2019全國(guó)卷)靜電場(chǎng)中，一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn)，則()A運(yùn)動(dòng)過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小B在M、N兩點(diǎn)間，粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線重合C粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能D粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行解析在兩個(gè)同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，一帶同種電荷的粒子在兩電荷的連線上自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，粒子的速度先增大后減小，選項(xiàng)A正確；帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的動(dòng)能為零，則帶電粒子在N、M兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等；僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，帶電粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能之和保持不變，若粒子運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不為零，則粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能小于在M點(diǎn)的電勢(shì)能，即粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)C正確；粒子所受電場(chǎng)力與電場(chǎng)線共線與運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān)，D錯(cuò)誤答案AC4(多選)(2019全國(guó)卷)如圖，電荷量分別為q和q(q0)的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)則()Aa點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等Ba點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等Ca點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同D將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢(shì)能增加解析a、b兩點(diǎn)到兩點(diǎn)電荷連線的距離相等，且關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)對(duì)稱，可知a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，選項(xiàng)B、C均正確答案BC5(2019山東省濟(jì)南市期末測(cè)試)兩個(gè)點(diǎn)電荷位于x軸上，在它們形成的電場(chǎng)中，若取無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則在x軸正半軸上各點(diǎn)的電勢(shì)如圖中曲線所示，當(dāng)x0時(shí)，電勢(shì)，當(dāng)x時(shí)，電勢(shì)0.電勢(shì)為零的點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x1，電勢(shì)為最小值0的點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x2，根據(jù)圖線提供的信息，下列判斷正確的是()A這兩個(gè)點(diǎn)電荷一定是同種電荷B這兩個(gè)點(diǎn)電荷一定是等量的異種電荷C在x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D在x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零解析若這兩個(gè)點(diǎn)電荷是同種電荷，則在x1處的電勢(shì)不可能為零，因此這兩個(gè)點(diǎn)電荷一定是異種電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)x0時(shí)，電勢(shì)，可知在原點(diǎn)一定有正點(diǎn)電荷，負(fù)點(diǎn)電荷只能在x軸負(fù)半軸上，且負(fù)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值一定大于正點(diǎn)電荷所帶電荷量，可知這兩個(gè)點(diǎn)電荷必定是不等量的異種電荷，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系可知E，故在x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，在x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)D正確、C錯(cuò)誤答案D6(2019寶雞高三一模)如右圖所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，小球P從緊靠左極板處由靜止開始釋放，小球Q從兩板正中央由靜止開始釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，則從開始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過程中，它們的()A電荷量之比qPqQ21B電勢(shì)能減少量之比EpPEpQ21C運(yùn)動(dòng)時(shí)間tptQD動(dòng)能增加量之比EkPEkQ41解析小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性，兩小球下落的高度一樣，即hgt2，所以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，設(shè)為t，C錯(cuò)誤；在水平方向上有daPt2t2，daQt2t2，可得qPqQ21，A正確；電勢(shì)能的減少量等于電場(chǎng)力所做的功，所以有EpPUqP，EpQUqQ，所以有EpPEpQ41，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)過程中重力和電場(chǎng)力做功，所以動(dòng)能的增加量為EkPmghUqP，EkQmghUqQ，所以EkPEkQ41，D錯(cuò)誤答案A7(2019全國(guó)卷)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A2FB1.5FC0.5FD0解析設(shè)三角形邊長(zhǎng)為l，通過導(dǎo)體棒MN的電流大小為I，則根據(jù)并聯(lián)電路的規(guī)律可知通過導(dǎo)體棒ML和LN的電流大小為，如圖所示，依題意有FBlI，則導(dǎo)體棒ML和LN所受安培力的合力為F1BlIF，方向與F的方向相同，所以線框LMN受到的安培力大小為1.5F，選項(xiàng)B正確答案B8.(2017全國(guó)卷)如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩長(zhǎng)直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí)，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()A0 B.B0 C.B0 D2B0解析設(shè)導(dǎo)線P在a點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，由于a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故導(dǎo)線P、Q在a點(diǎn)處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度與B0等大反向如圖甲所示，由幾何關(guān)系得，導(dǎo)線P、Q在a點(diǎn)處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度B02Bcos30，方向水平向右若P中的電流反向、其他條件不變，如圖乙所示，由幾何關(guān)系得，P、Q導(dǎo)線在a點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽，方向豎直向上，則a點(diǎn)處合磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0，故選項(xiàng)C正確答案C9(多選)(2019南京金陵中學(xué)二模)間距為L(zhǎng)20 cm的光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m60 g、電阻R1 、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.5 T，當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成53角，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，sin530.8，cos530.6，g10 m/s2，則()A磁場(chǎng)方向一定豎直向下B電源電動(dòng)勢(shì)E3.0 VC導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F3 ND導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 J解析當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，說明其所受安培力水平向右，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向豎直向下，故A正確；設(shè)電路中電流為I，則根據(jù)動(dòng)能定理得mgL(1cos53)FLsin530，解得安培力F0.3 N，由FBIL，得E3 V，故B正確，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能一部分轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的機(jī)械能EmgL(1cos53)0.06100.20.4 J0.048 J，另一部分轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故D錯(cuò)誤答案AB二、非選擇題10(2019石家莊高三質(zhì)檢二)如圖所示，ABCD且A、B、C、D位于一半徑為r的豎直圓上，在C點(diǎn)有一固定點(diǎn)電荷，電荷量為Q.現(xiàn)從A點(diǎn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球由靜止釋放，小球沿光滑絕緣軌道ADB運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度為，g為重力加速度，不考慮運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)靜電場(chǎng)的影響，求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)小球從A點(diǎn)到D點(diǎn)過程中電勢(shì)能的改變量解析(1)小球在D點(diǎn)時(shí)有FNkmg解得FN2mgk由牛頓第三定律得，小球在D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN2mgk方向豎直向下(2)小球從A運(yùn)動(dòng)到D，根據(jù)動(dòng)能定理，有：mgrW電m()20解得電場(chǎng)力做的功：W電mgr因?yàn)殡妶?chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)能增加，Epmgr答案(1)2mgk，方向豎直向下(2)mgr11(2019北京西城區(qū)模擬)2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功，它的阻攔技術(shù)原理是，飛機(jī)著艦時(shí)利用阻攔索的作用力使它快速停止隨著電磁技