新高考適用2023版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分專題突破方略專題3電場與磁場第1講電場與磁場的基本性質(zhì)課件

第一部分專題突破方略專題三電場與磁場第1講電場與磁場的基本性質(zhì)真題速練·明考情核心知識·固雙基命題熱點·巧突破應(yīng)用創(chuàng)新·提素養(yǎng)真題速練·明考情1.(2022·山東，3,3分)半徑為R的絕緣細(xì)圓環(huán)固定在圖示位置，圓心位于O點，環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷．點A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長均為Δl的小圓弧上的電荷．將一點電荷q置于OC延長線上距O點為2R的D點，O點的電場強度剛好為零．圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為(

)C2.(2022·湖南，2,4分)如圖所示，四根完全相同的均勻帶正電絕緣長棒對稱放置在長方體的四條長邊a、b、c、d上．移去a處的絕緣棒，假定另外三根絕緣棒電荷分布不變．關(guān)于長方體幾何中心O點處電場強度方向和電勢的變化，下列說法正確的是(

)A．電場強度方向垂直指向a，電勢減小B．電場強度方向垂直指向c，電勢減小C．電場強度方向垂直指向a，電勢增大D．電場強度方向垂直指向c，電勢增大A【解析】由電場疊加知，四根絕緣棒都存在時，O點的電場強度為0.移去a處絕緣棒后，b、d處絕緣棒在O處產(chǎn)生的電場強度為0，c處絕緣棒在O處產(chǎn)生的電場強度不為0，方向垂直指向a.根據(jù)電場疊加知，去掉a處絕緣棒后，O點的電場強度不為0，方向垂直指向a，故B、D錯誤；電勢是標(biāo)量，遵循代數(shù)運算規(guī)律．長棒均帶正電，有四根帶電長棒時，O點的電勢一定大于有三根時的電勢，所以D點電勢減小，故A正確，C錯誤．3.(多選)(2022·全國乙，18,6分)安裝適當(dāng)?shù)能浖螅弥悄苁謾C中的磁傳感器可以測量磁感應(yīng)強度B.如圖所示，在手機上建立直角坐標(biāo)系，手機顯示屏所在平面為xOy面．某同學(xué)在某地對地磁場進(jìn)行了四次測量，每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上．根據(jù)表中測量結(jié)果可推知(

)測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021－4520－20－463210－454－210－45BCA．測量地點位于南半球B．當(dāng)?shù)氐牡卮艌龃笮〖s為50μTC．第2次測量時y軸正向指向南方D．第3次測量時y軸正向指向東方4.(2021·全國甲卷)兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示．若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點處的磁感應(yīng)強度大小分別為(

)A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、BB【解析】豎直方向的兩段導(dǎo)線中電流相等，且在同一直線上，可把EO與O′Q等效成一根無限長直導(dǎo)線，同理PO′與OF等效成一根無限長直導(dǎo)線．根據(jù)安培定則可知，兩根無限長直導(dǎo)線在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小均為B，方向相反，疊加后磁感應(yīng)強度大小為0；豎直方向的導(dǎo)線和水平方向的導(dǎo)線在N處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小均為B，方向相同，疊加后磁感應(yīng)強度大小為2B，B正確．〔備考策略〕命題特點：常以選擇題的形式考查電場力的性質(zhì)及電場能的性質(zhì)．常結(jié)合圖像考查電場的特點及磁場做功情況、能量轉(zhuǎn)化情況．常以計算題的形式考查帶電粒子在電場磁場中的加速或偏轉(zhuǎn)問題．常用的思想方法有：對稱法、合成法、類比法、等效法、比值定義法作圖法等．核心知識?固雙基3.等勢面與電場線的關(guān)系(1)電場線總是與等勢面垂直，且從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．(2)電場線越密的地方，等差等勢面也越密．(3)沿等勢面移動電荷，電場力不做功，沿電場線移動電荷，電場力一定做功．4.電場中電勢高低、電勢能大小的判斷判斷電勢的高低根據(jù)電場線的方向判斷根據(jù)UAB＝φA－φB判斷根據(jù)電場力做功(或電勢能)判斷判斷電勢能的大小根據(jù)Ep＝qφ判斷根據(jù)電場力做功(W＝－ΔEp)判斷5.磁場“關(guān)鍵能力”構(gòu)建模型建構(gòu)(1)靜電力做功的求解方法①由功的定義式W＝Flcosα求解．②利用結(jié)論“電場力做的功等于電荷電勢能增量的負(fù)值”求解，即W＝－ΔEp.③利用WAB＝qUAB求解．(2)電場中功能關(guān)系的理解及應(yīng)用方法①若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變．②若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變．③除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機械能的變化．④所有力對物體所做的功等于物體動能的變化．命題熱點?巧突破1.(多選)(2022·山東濟(jì)南模擬)如圖所示，在無窮大均勻帶正電金屬板和負(fù)點電荷形成的電場中，金屬板接地(取大地電勢為零)，金屬導(dǎo)體置于負(fù)點電荷和金屬板之間且在過負(fù)點電荷垂直于金屬板的直線上，A、B、C是垂線上的三個點且B、C在金屬導(dǎo)體表面．則(

)A．B、C兩點的電場強度一定相同B．B點與導(dǎo)體內(nèi)部的各點電勢相等C．A、B、C三點的電勢均大于零D．負(fù)電荷在A點的電勢能小于在C點的電勢能考點一電場的性質(zhì)考向1電場強度、電勢、電勢能及電場力做功問題BD【解析】由于C點與負(fù)電荷的距離未知，B點與金屬板的距離也未知，所以B、C場強的大小不確定，故A錯誤；處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體，所以B點與導(dǎo)體內(nèi)部的各點電勢相等，故B正確；過A、B、C三點的電場線如圖所示，沿著電場線方向電勢降低，且導(dǎo)體是一個等勢體，所以φC＝φB<φA<0，故C錯誤；根據(jù)Ep＝qφ知，負(fù)電荷在電勢高的地方電勢能小，在電勢低的地方電勢能大，所以EpA<EpC，故D正確．故選BD.2.(多選)(2021·全國甲卷)某電場的等勢面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場中的5個點，則(

)A．一正電荷從b點運動到e點，電場力做正功B．一電子從a點運動到d點，電場力做功為4eVC．b點電場強度垂直于該點所在等勢面，方向向右D．a(chǎn)、b、c、d四個點中，b點的電場強度大小最大BD【解析】由題圖可知φb＝φe，則正電荷從b點運動到e點，電場力不做功，A錯誤；由題圖可知φa＝3V，φd＝7V，根據(jù)電場力做功與電勢能的變化關(guān)系有Wad＝Epa－Epd＝(φa－φd)·(－e)＝4eV，B正確；沿電場線方向電勢逐漸降低，則b點處的電場強度方向向左，C錯誤；由于電場線與等勢面處處垂直，則可畫出電場線大體分布如圖所示，由圖可知b點電場線最密集，則b點處的電場強度最大，D正確．3.(多選)(2022·全國乙，19,6分)如圖所示，兩對等量異種點電荷＋q，－q(q>0)固定于正方形的4個頂點上，L、N是該正方形兩條對角線與其內(nèi)切圓的交點，O為內(nèi)切圓的圓心，M為切點．則(

)A．L和N兩點處的電場方向相互垂直B．M點的電場方向平行于該點處的切線，方向向左C．將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做正功D．將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功為零AB【解析】兩個正點電荷在N點產(chǎn)生的電場方向由N指向O，N點又處于兩負(fù)點電荷連線的中垂線上，則兩負(fù)點電荷在N點產(chǎn)生的電場方向由N指向O，則N點的電場方向由N指向O，同理可知，兩個負(fù)點電荷在L點產(chǎn)生的電場方向由O指向L，L點又處于兩正點電荷連線的中垂線上，兩正點電荷在L點產(chǎn)生的電場方向由O指向L，則L點的電場方向由O指向L，由于正方形兩對角線互相垂直平分，則L和N兩點處的電場方向相互垂直，故A正確；正方形下方的一對等量異種點電荷在M點產(chǎn)生的電場方向向左，而正方形上方的一對等量異種點電荷在M點產(chǎn)生的電場方向向右，由于M點離上方一對等量異種點電荷距離較遠(yuǎn)，則M點的電場方向向左，故B正確；由題圖可知，M點和O點都位于上方和下方兩對等量導(dǎo)種點電荷的等勢線上，即M點和O點電勢相等，所以將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做功為零，故C錯誤；在兩個正點電荷產(chǎn)生的電場中，L點的電勢低于N點的電勢，在兩個負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場中，L點的電勢也低于N點的電勢，故在合電場中，L點的電勢低于N點的電勢，則將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功不為零，故D錯誤．4.(2022·浙江1月高考)某種氣體—電子放大器的局部結(jié)構(gòu)是由兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜構(gòu)成，其上存在等間距小孔，其中相鄰兩孔截面上的電場線和等勢線的分布如圖所示．下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)點所在的線是等勢線B．b點的電場強度比c點大C．b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大D．將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功為零C【解析】因上下為兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜，則a點所在的線是電場線，選項A錯誤；因c處的電場線較b點密集，則c點的電場強度比b點大，選項B錯誤；因bc兩處所處的線為等勢線，可知b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大，選項C正確；因dg兩點在同一電場線上，電勢不相等，則將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功不為零，選項D錯誤．B6.(2022·北京海淀期末)在生產(chǎn)紙張等絕緣材料過程中，為了實時監(jiān)控材料的厚度，流水線上設(shè)置了傳感器裝置，其簡化結(jié)構(gòu)如圖所示，M、N為平行板電容器的上、下兩個固定極板，分別接在直流恒壓電源的兩極上．已知電流從a向b流過電流表時，電流表指針偏向a端．某次紙張從平行極板間穿過的過程中，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏向b端，下列判斷正確的是(

)考向2電容器、電容問題BA．極板上的電荷量不變B．極板上的電荷量變小C．電容器的電容變大D．電容器的電容不變7.(2022·重慶三模)2022年4月11日晚，受強對流天氣影響，狂風(fēng)暴雨襲擊川渝地區(qū)，據(jù)氣象部門監(jiān)測，九龍坡區(qū)局地風(fēng)力已達(dá)10級．小李同學(xué)用所學(xué)知識設(shè)計了一個電容式風(fēng)力傳感器．如圖所示，將電容器與靜電計組成回路，可動電極在風(fēng)力作用下向右移動，引起電容的變化，風(fēng)力越大，移動距離越大(兩電極不接觸)．若極板上電荷量保持不變，在受到風(fēng)力作用時，則(

)CA．電容器電容變小B．極板間電場強度變大C．極板間電壓變小D．靜電計指針張角越大，風(fēng)力越大1.(多選)(2022·湖南押題卷)在x軸上的原點和x4處分別固定兩點電荷，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，兩電荷之間連線上各點對應(yīng)的電勢φ與位置坐標(biāo)x之間的變化關(guān)系如圖所示，x2處電勢最高，x4＝3x2.質(zhì)量為m、電荷量大小為q的帶電粒子從x1處由靜止釋放，僅在電場力作用下沿x軸運動，經(jīng)過x3處時的速度大小為v.下列說法中正確的是(

)考點二電場中的圖像問題BC2.(多選)(2022·山東濟(jì)南預(yù)測)一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢能Ep隨位移x的變化如圖所示，其中O～x2段是拋物線，x1處是頂點，x2～x3段是直線，且與拋物線相切．粒子由O～x3運動過程中，下列判斷正確的是(

)A．x3處的電勢最高B．O～x1段粒子動能增大C．x1～x2段粒子加速度增大D．x2～x3段粒子做勻速直線運動ACCD4.(多選)(2022·廣西梧州聯(lián)考)如圖所示，在坐標(biāo)原點O處固定一負(fù)點電荷Q.t＝0時刻，一電子(不計重力)以速率v0從x軸上的A點沿x軸負(fù)方向運動，電子不會與電荷Q相碰．下列關(guān)于電子的速度v和加速度a隨時間t、電勢能Ep(以電子在A點的電勢能為零)和運動徑跡上的電勢中隨坐標(biāo)x的變化圖線中，可能正確的是(

)AD中，電場強度越來越小，則φ-x圖像應(yīng)由陡變緩，故C錯誤；隨著x增大的過程中，逆著電場線，電勢逐漸升高，電勢能Ep＝qφ，由于電子電荷量q<0，所以電勢能逐漸降低，且Ep-x圖像的斜率表示qE，在x增大的過程中，電場強度E越來越小，所以Ep-x圖像應(yīng)當(dāng)由陡變緩，故D正確．故選AD.〔總結(jié)提升〕電場中的三類圖像問題(1)v-t圖像：根據(jù)v-t圖像中速度的變化、斜率的絕對值的變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場力的方向與電場力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化情況．(2)φ-x圖像：①電場強度的大小等于φ-x圖線的斜率絕對值；②在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系大致確定電場強度的方向；③在φ-x圖像中分析電荷移動時做功的正負(fù)，可用WAB＝qUAB分析WAB的正負(fù)，然后做出判斷．(3)E-x圖像：①根據(jù)給出的E-x圖像，確定E的方向，根據(jù)E的大小變化，確定電場的強弱分布；②圖線與橫軸所圍面積在數(shù)值上表示電勢差．1.磁場疊加問題的解題思路(1)確定磁場場源，如通電導(dǎo)線．(2)定位空間中需求解磁場的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的大小和方向．如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場BM、BN.考點三磁場的性質(zhì)(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場B.2.安培力的大小和方向1.(2021·湖北鄂東南5月聯(lián)考)有一種磁懸浮地球儀，通電時地球儀會懸浮起來(圖甲)．實際原理是如圖乙所示，底座是線圈，地球儀是磁鐵，通電時能讓地球儀懸浮起來．則下列敘述中正確的是(

)A．地球儀只受重力作用B．電路中的電源必須是交流電源C．電路中的b端點須連接直流電源的正極D．增大線圈中的電流，地球儀飄浮的高度不會改變C【解析】地球儀受到重力和同名磁極相互排斥力，保持平衡狀態(tài)，故A錯誤；為了保證地球儀和底座之間始終是斥力，線圈中的電流方向就不能改變，所以電路中的電源必須是直流電源，故B錯誤；由圖可知螺線管的上端為N極，根據(jù)安培定則可知電路中的b端點須連接直流電源的正極，故C正確；若增大線圈中的電流，地球儀受到的磁力增大，地球儀與底座之間距離變大，地球儀高度升高，但是最后還是會處于靜止?fàn)顟B(tài)，故D錯誤．2.(2022·山東濟(jì)南二模)如圖所示，abc是以O(shè)點為圓心的三分之一圓弧，b為圓弧中點，a、b、c處各有一垂直紙面的通電直導(dǎo)線，電流大小相等，方向均垂直紙面向里，整個空間還存在一個磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，O點處的磁感應(yīng)強度恰好為零．若將c處電流反向，其他條件不變，則O點處的磁感應(yīng)強度大小為(

)A．B B．2BC．3B D．0A【解析】三條導(dǎo)線的磁場如圖1所示，由矢量的疊加可知，三條導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場合磁感應(yīng)強度為B′＝2B0，結(jié)合題意可得2B0＝B，若將c處電流反向，三條導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場如圖2所示，根據(jù)磁感強度的疊加可知，O點處的磁感應(yīng)強度大小為B，故A正確，B、C、D錯誤．3.(2022·湖北武漢模擬)光滑的水平桌面上有兩根粗細(xì)均勻彎折后的金屬棒，左、右擺放正好湊成一個正六邊形oabcde，邊長為L.它們的兩端分別在o處和c處相互接觸，兩接觸面均與ab邊和de邊平行，o處接觸但是相互絕緣，c處不絕緣．勻強磁場的方向垂直于桌面向上，磁感應(yīng)強度大小為B.當(dāng)通以如圖所示大小為I的電流時，兩金屬棒仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(

)A．o處左棒對右棒的彈力大小為2BILB．o處左棒對右棒的彈力大小為BILC．c處左棒對右棒的彈力大小為4BILD．c處左棒對右棒的彈力大小為3BILB【解析】由幾何關(guān)系可得oc＝L＋2×L·sin30°＝2L，由左手定則可知，金屬棒oabc受到的安培力方向向右，大小為F＝BI·2L＝2BIL，分析金屬棒oabc受力，還受到o，c處的彈力F1和F2.兩個彈力方向向左．因金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，則F1＝F2，F(xiàn)1＋F2＝F＝2BIL，解得F1＝F2＝BIL，根據(jù)牛頓第三定律，o，c處左棒對右棒的彈力大小為BIL，故選B.4.(2022·浙江杭州模擬)如圖所示，高壓輸電線上使用“abcd正方形間隔棒”支撐導(dǎo)線L1、L2、L3、L4，目的是將導(dǎo)線間距固定為l，防止導(dǎo)線相碰，圖為其截面圖，abcd的幾何中心為O，當(dāng)四根導(dǎo)線通有等大同向電流時(

)DA．幾何中心O點的磁感應(yīng)強度不為零B．L1對L2的安培力小于L1對L3的安培力C．L1所受的安培力與L2所受的安培力方向相反D．L1所受安培力的方向沿正方形的對角線ac方向【解析】因四條導(dǎo)線中的電流大小相等，O點與四條導(dǎo)線的距離均相等，由右手定則和對稱性可知，L1在O點的磁感應(yīng)強度與L3在O點的磁感應(yīng)強度等大反向，L2在O點的磁感應(yīng)強度與L4在O點的磁感應(yīng)強度等大反向，所以四條導(dǎo)線在O點的磁感應(yīng)強度等于零，故A錯誤；L2相比L3，離L1更近些，處于L1較強的磁場區(qū)域，由安培力大小與B成正比可知，L1對L2的安培力大于L1對L3的安培力，故B錯誤；根據(jù)“同向電流吸引，反向電流排斥”的推論可知，L1受其余三條導(dǎo)線的吸引力分別指向三條導(dǎo)線，根據(jù)對稱性，L2與L4對L1的安培力大小相等，所以兩者合力指向ac方向，再與L3對L1的安培力(沿ac方向)合成，總安培力方向沿正方形的對角線ac方向；根據(jù)“同向電流吸引，反向電流排斥”的推論可知，L2受其余三條導(dǎo)線的吸引力分別指向三條導(dǎo)線，根據(jù)對稱性，L1與L3對L2的安培力大小相等，所以兩者合力指向bd方向，再與L4對L2的安培力(沿bd方向)合成，總安培力方向沿正方形的對角線db方向，故D正確，C錯誤．應(yīng)用創(chuàng)新?提素養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新一生產(chǎn)生活科技類1.(2021·廣東高考)如圖是某種靜電推進(jìn)裝置的原理圖，發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極間產(chǎn)生強電場，虛線為等勢面，在強電場作用下，一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極，a、b是其路徑上的兩點，不計液滴重力，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)點的電勢比b點的低B．a(chǎn)點的電場強度比b點的小C．液滴在a點的加速度比在b點的小D．液滴在a點的電勢能比在b點的大D2.(2022·重慶巴蜀模擬)夏天是重慶雷雨多發(fā)季節(jié)．如圖所示，某次雷雨天氣，帶電云層和建筑物上的避雷針之間形成電場，虛線為該電場的三條等差等勢線，實線為某帶電粒子從A運動到B的軌跡，A、B為運動軌跡上的兩點．現(xiàn)已知帶電粒子只在電場力作用下運動，避雷針帶負(fù)電