高考物理二轮复习 专题三 第7讲 电场和磁场的基本性质课件.ppt

第7讲电场和磁场的基本性质 1 2013 新课标全国卷 15 如图1所示 一半径为r的圆盘上均匀分布着电荷量为q的电荷 在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a b d三个点 a和b b和c c和d间的距离均为r 在a点处有一电荷量为q q 0 的固定点电荷 已知b点处的场强为零 则d点处场强的大小为 k为静电力常量 图1 答案b 2 2014 新课标全国卷 15 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力 下列说法正确的是 a 安培力的方向可以不垂直于直导线b 安培力的方向总是垂直于磁场的方向c 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d 将直导线从中点折成直角 安培力的大小一定变为原来的一半 答案b 3 多选 2014 新课标全国卷 19 关于静电场的电场强度和电势 下列说法正确的是 a 电场强度的方向处处与等电势面垂直b 电场强度为零的地方 电势也为零c 随着电场强度的大小逐渐减小 电势也逐渐降低d 任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 解析电场线与等势面垂直 而电场强度的方向为电场线的方向 故电场强度的方向与等势面垂直 选项a正确 场强为零的地方电势不一定为零 例如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零但是电势大于零 选项b错误 场强大小与电场线的疏密有关 而沿着电场线的方向电势是降低的 故随电场强度的大小逐渐减小 电势不一定降低 选项c错误 任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致 而电场线的方向是电势降落最快的方向 选项d正确 答案ad 4 多选 2014 新课标全国卷 21 如图2所示 在正点电荷q的电场中有m n p f四点 m n p为直角三角形的三个顶点 f为mn的中点 m 30 m n p f四点处的电势分别用 m n p f表示 已知 m 图2 n p f 点电荷q在m n p三点所在平面内 则 a 点电荷q一定在mp的连线上b 连接pf的线段一定在同一等势面上c 将正试探电荷从p点搬运到n点 电场力做负功d p大于 m 解析作 mnp的角平分线交mp于g 如图所示 则mg gn 又因 m n 所以点电荷q应放在g点 选项a正确 点电荷的等势面为球面 所以选项b错误 沿电场线的方向电势降低 所以 p m p n 故将正电荷从p点搬运到n点 电场力做正功 选项d正确 c错误 答案ad 5 2015 新课标全国卷 14 如图3 两平行的带电金属板水平放置 若在两板中间a点从静止释放一带电微粒 微粒恰好保持静止状态 现将两板绕过a点的轴 垂直于纸面 逆时针旋转45 再由a点从静止释放一同样的微粒 该微粒将 图3 a 保持静止状态b 向左上方做匀加速运动c 向正下方做匀加速运动d 向左下方做匀加速运动 解析两平行金属板水平放置时 带电微粒静止有mg qe 现将两板绕过a点的轴 垂直于纸面 逆时针旋转45 后 两板间电场强度方向逆时针旋转45 电场力方向也逆时针旋转45 但大小不变 此时电场力和重力的合力大小恒定 方向指向左下方 故该微粒将向左下方做匀加速运动 选项d正确 答案d 6 多选 2015 新课标全国卷 18 指南针是我国古代四大发明之一 关于指南针 下列说法正确的是 a 指南针可以仅具有一个磁极b 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场c 指南针的指向会受到附近铁块的干扰d 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时指南针不偏转解析指南针不可以仅具有一个磁极 故a错误 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场 故b正确 当附近的铁块磁化时 指南针的指向会受到附近铁块的干扰 故c正确 根据安培定则 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时会产生磁场 指南针会偏转与导线垂直 故d错误 bc 主要题型 选择题和计算题 本讲以选择题为主知识热点1 1 电场强度 点电荷的场强 匀强电场中电势差与电场强度的关系 电场强度 电势 差 电势能和电场线之间的关系 2 带电粒子在匀强电场中的运动 2 1 对磁场及安培定则的考查 2 带电粒子在匀强磁场中的运动 3 安培力的方向判断及大小计算等 物理方法 1 矢量运算法 平行四边形定则 2 模型法 3 比值定义法 4 对称法 5 守恒法 6 补偿法 考向一对电场性质的理解与应用 核心知识 规律方法 由电场中的 点 线 面 迹 判断相关问题 1 由轨迹向合外力的方向弯曲 确定粒子所受电场力方向 2 根据粒子电性判断电场线方向 3 根据 沿电场线方向电势降低 判断电势高低 4 根据公式ep q 代入正负号 判断电势能大小 5 根据电场力做功的正负判断电势能的变化或动能的变化 6 根据电场线或等差等势面疏密判断加速度大小 1 2015 宁波市高三十校联考 一带电粒子仅在电场力作用下 从电场中的a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点 如图4所示 可以判断该粒子 图4 a 在a点的加速度比b点大b 在a点的电势能比b点小c 在a点的电势比b点小d 在a点的动能比b点小 解析a点的电场线比b点电场线稀疏 故a点场强比b点场强小 粒子在a点的加速度比在b点时小 选项a错误 做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧 从a点到b点 电场力做正功 电势能减小 故粒子在a点的电势能比在b点时大 选项b错误 沿电场线方向电势降低 故a点电势高于b点电势 选项c错误 电场力做正功 根据动能定理可知 粒子在a点的动能比在b点时小 选项d正确 答案d 2 多选 2015 江苏单科 8 两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图5所示 c是两负电荷连线的中点 d点在正电荷的正上方 c d到正电荷的距离相等 则 图5 a a点的电场强度比b点的大b a点的电势比b点的高c c点的电场强度比d点的大d c点的电势比d点的低 解析由题图知 a点处的电场线比b点处的电场线密集 c点处电场线比d点处电场线密集 所以a c正确 过a点画等势线 与b点所在电场线的交点与b点位置比较知b点的电势高于a点的电势 故b错误 同理分析可得d点电势高于c点电势 故d正确 答案acd 3 2015 辽师大附中二模 如图6所示 一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中 且只在电场力作用下依次通过m n p三点 其中n点是轨迹上距离负点电荷最近的点 若粒子在m点和p点的速率相等 则 图6 a 粒子在n点时的速率最大b umn unpc 粒子在n点时的加速度最大d 粒子在m点时的电势能大于其在n点时的电势能 答案c 4 多选 如图7所示 在两等量异种点电荷连线上有c o f三点 虚线m l k是分别过c o f三点的等差等势面 一不计重力的带负电粒子从a点射入电场 只在电场力作用下沿abcde运动 轨迹如图中实线所示 下列说法中正确的是 图7 a 电势 k l mb 场强ea ebc a点与e点的场强大小相等 方向相同d 粒子在c点的电势能大于在e点的电势能 解析根据曲线运动的特点 轨迹向合外力的方向弯曲 可知粒子在c点受到向左的力 由于粒子带负电 可知c点的电场线方向向右 故正电荷在左边 可知选项a错误 等势面的疏密表示电场的强弱 故ea eb 选项b正确 a点与e点的场强大小相等 但方向不同 选项c错误 带负电粒子在较低等势面电势能较大 c点电势低于e点电势 选项d正确 答案bd 5 多选 空间存在匀强电场 有一带电荷量为q q 0 质量为m的粒子从o点以速率v0射入电场 运动到a点时速率为2v0 现有另一带电荷量为 q 质量为m的粒子以速率2v0仍从o点射入该电场 运动到b点时速率为3v0 若忽略重力的影响 则 a 在o a b三点中 b点电势最高b 在o a b三点中 a点电势最高c oa间的电势差比bo间的电势差大d oa间的电势差比ba间的电势差小 答案ad 电场性质的判断思路 考向二与平行板电容器有关的电场问题 核心知识 规律方法 1 平行板电容器与电动势为e的直流电源 电阻r 开关s连接成如图8所示的电路 电容器的下极板a接地 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于静止状态 断开开关s 若将下极板竖直向上移动一小段距离 则 a 油滴将竖直向上运动b p点的电势将降低c 油滴的电势能将减少d 电容器所带电荷量将增大 图8 答案b 2 2015 金丽衢十二校高三第二次联考 如图9所示 平行板电容器通过一滑动变阻器r与直流电源连接 g为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计 闭合开关s后 下列说法正确的是 a 若只在两极间插入电介质 电容器的两板间电压将增大b 若只在两板间插入电介质 电容器的电容将保持不变c 若只将电容器下极板向下移动一小段距离 此过程电流计中有从a到b方向的电流d 若只将滑动变阻器滑片p向上移动 电容器储存的电荷量将增加 图9 答案d 3 如图10所示 平行板电容器两极板m n相距d 两极板分别与电压为u的恒定电源两极连接 极板m带正电 现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态 且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k 则 图10 答案c 如何分析平行板电容器中带电体的运动问题 平行板电容器两极板间带电体的运动问题是典型的力电综合问题 要分别从力 电两个角度分析研究 1 力学角度 电场力等影响了带电体的运动状态 这类问题需要对带电体进行运动状态 静止 加速或减速 分析和受力分析 如1 3题中的带电油滴 受到竖直向下的重力 竖直向上的电场力 在上述两个力的作用下处于静止状态 考向三磁场的性质及磁场力作用下的运动 核心知识 规律方法 1 掌握 两个磁场力 1 安培力 f bil i b 2 洛伦兹力 f qvb v b 2 用准 两个定则 1 对电流的磁场用安培定则 2 对通电导线在磁场中所受的安培力和带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力用左手定则 3 画好 两个图形 1 对安培力作用下的平衡 运动问题画好受力分析图 2 对带电粒子的匀速圆周运动问题画好与圆有关的几何图形 此内容第4讲已讲 1 分别置于a b两处的长直导线垂直纸面放置 通有大小相等的恒定电流 方向如图11所示 a b c d在一条直线上 且ac cb bd 已知c点的磁感应强度大小为b1 d点的磁感应强度大小为b2 若将b处导线的电流切断 则 图11 答案a 2 多选 如图12所示 细线下悬挂的圆环a中通有顺时针方向的电流i1 在圆环的正下方固定有一根足够长直导线b 圆环静止时导线b垂直于圆环平面 现在导线b中通有方向向外的电流i2 圆环重新静止后 下列判断正确的是 图12 a 细线与竖直方向成不为零的角b 圆环与直导线共面c 细线中张力与b通电前比较增大d 细线中张力与b通电前比较减小 解析环形电流a可等效为小磁针 由右手螺旋定则可知n极指向纸面里 而直线电流b产生的磁场在环心处的磁感线方向水平向左 由于n极将指向所在位置磁感线的方向 故小磁针n极左转 从上往下看 圆环逆时针转动 细线仍在竖直方向 a错误 圆环重新静止时 圆环与直导线共面 b正确 此时圆环下半圆的电流方向与b中电流方向相同 两者相吸 上半圆的电流方向与b中电流方向相反 两者相斥 但下半圆离b更近 引力大于斥力 因此细线张力比b通电前大 c正确 d错误 答案bc 3 如图13所示 平行放置在绝缘水平面上的长为l的直导线a和无限长的直导线b 分别通以方向相反 大小为ia ib ia ib 的恒定电流时 b对a的作用力为f 当在空间加一竖直向下 y轴的负方向 磁感应强度大小为b的匀强磁场时 导线a所受安培力恰好为零 则下列说法正确的是 图14 答案b 4 多选 如图14所示 一轨道由两等长的光滑斜面ab和bc组成 两斜面在b处用一光滑小圆弧相连接 p是bc的中点 竖直线bd右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场 b处可认为处在磁场中 一带电小球从a点由静止释放后能沿轨道来回运动 c点为小球在bd右侧运动的最高点 则下列说法正确的是 图14 答案ad 5 多选 如图15所示 在正方形abcd内充满方向垂直纸面向里 磁感应强度为b的匀强磁场 a处有比荷相等的甲 乙两种粒子 甲粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁场 经时间t1从d点射出磁场 乙粒子沿与ab成30 角的方向以速度v2垂直射入磁场 经时间t2垂直cd射出磁场 不计粒子重力和粒子间的相互作用力 则下列说法中正确的是 图15 答案bd 6 2015 重庆理综 7 音圈电机是一种应用于硬盘 光驱等系统的特殊电动机 如图16是某音圈电机的原理示意图 它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成 线圈边长为l 匝数为n 磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下 大小为b 区域外的磁场忽略不计 线圈左边始终在磁场外 右边始终在磁场内 前后两边在磁场内的长度始终相等 某时刻线圈中电流从p流向q 大小为i 图16 1 求此时线圈所受安培力的大小和方向 2 若此时线圈水平向右运动的速度大小为v 求安培力的功率 解析 1 对线圈前后两边所受安培力的合力为零 线圈所受的安培力即为右边所受的安培力 由安培力公式得f nbil 由左手定则知方向水平向右 2 安培力的功率为p fv 联立 式解得p nbilv 答案 1 nbil方向水平向右 2 nbilv 1 安培力作用下的平衡与运动问题的求解思路 2 洛伦兹力的作用效果 1 洛伦兹力对带电粒子运动状态的影响因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直 所以洛伦兹力只改变粒子的速度方向 而不改变其速度的大小 2 洛伦兹力对带电粒子不做功因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直 所以洛伦兹力对粒子不做功 如果没有其他外力对带电粒子做功 在粒子的运动过程中就不会有能量之间的转化 高频考点七电场强度的理解及计算 1 常用的公式 2 常用的思想方法 对称法 3 常考的3类模型模型1点电荷模型 方法点津 1 先求出各个点电荷在该点产生电场的场强 再运用场强叠加原理求出该点的场强 2 可假设在该点放一试探电荷 求出该试探电荷所受的电场力 由电场强度定义求出该点的电场强度 1 6分 2015 山东理综 18 直角坐标系xoy中 m n两点位于x轴上 g h两点坐标如图17 m n两点各固定一负点电荷 一电荷量为q的正点电荷置于o点时 g点处的电场强度恰好为零 静电力常量用k表示 若将该正点电荷移到g点 则h点处场强的大小和方向分别 图17 为 答案b 模型2带电球壳 或带电圆环 模型 方法点津 1 完整的均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场 可以证明 完整的均匀带电的球壳在球内空间产生的电场的场强为零 2 根据对称性 均匀带电的半球壳在对称轴上各点产生的电场的方向一定沿对称轴 2 6分 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场 如图18所示 在半球面ab上均匀分布正电荷 总电荷量为q 球面