2022届新高考物理冲刺精准复习：电磁学

2022届新高考物理冲刺精准复习

电磁学

一、基本概念

1.电荷量、元电荷、点电荷、检验电荷

物体所带电荷的多少叫电荷量，用Q或q表示，国际单位是C（库）。元电荷是指最小

电荷量e=l.6X10光，任何物体带电量都是元电荷的整数倍。点电荷是指不考虑形状和大

小的带电体。检验电荷是指电量很小的点电荷，当它放入电场后不会影响该电场的性质。

2.电场、电场力（F）、静电场

电场是电荷周围空间存在的一种物质，它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作

用，这种力叫做电场力。静止电荷产生的电场叫做静电场。

3.电场强度（E）、电场线

电场强度是反映电场的力的性质的物理量，定义式为E=F/q。真空中的点电荷的场强为

E=kq/r2。要注意理解：①场强是电场的一种特性，与检验电荷存在与否无关。②场强E是

矢量。它的方向即电场的方向，规定场强的方向是正电荷在该点受力的方向。

电场线是形象描述电场分布的曲线。电场线的密（疏）程度表示场强的强（弱）。电场线上

某点的切线方向表示该点的场强方向。要注意：a.电场线是使电场形象化而假想的线.b.

电场线起始于正电行而终止于负电荷。c.电场中任何两条电场线都不相交。电场力是电荷

间通过电场相互作用的力。正（负）电荷受力方向与E的方向相同（反）。

4.电势能（Ep）、电势（④、电势差（UAB）

电势能是电荷在电场中具有的势能。要注意理解：①物理意义；电荷在电场中某点的电

势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。②电势能是相对的，

通常取电荷在无限远处的电势能为零，这样，电势能就有正负。③电场力对电荷所做的正

（负）功总等于电荷电势能的减少（增加），即④电场力做功，只跟电荷的始、末

位置有关，跟具体路径无关。

电势是反映电场的能的性质的物理量.描述电势有几种方法。其一，用公式法定量描

述：电场中某点的电势定义为@=E./q。要注意：①电势是电场的一种特性，与检验电荷存

在与否无关。②电势是标量。③在SI制中的单位：1V=1J/C。④电势是相对的，通常取无

限远处（或大地）的电势为零，这样，电势就有正负•⑤几个电场叠加计算合电势时;只需

求各个电场在该点产生的电势的代数和。其二，用等势面形象描述：任意两个等势面不能

相交。等势面与电场线垂直。不同等势面的电势沿电场线方向逐渐降低。任何相邻两等势

面间的电势差相等，场强大（小）的地方等势面间的距离小（大）。在同一等势面上的任何两

点间移动电荷时，电场力不做功。在匀强电场中的等势面是一族与电场线垂直的平面。

电势差指电场中两点间的电势的差值。表示为加=0-牝。注意：①电场中两点间的电

势差值是绝对的，与零势面选取无关。电场中某点的电势实际上是指该点与无穷远处间的

电势差。②电势差有正负，U*B=-UfW。

5.电流强度（I）

电流强度是表示电流强弱的物理量。定义为I=q/t,要注意理解：①电流的形成：电荷

的定向移动。②导体中存在持续电流的条件：一是要有可移动的电荷；二是保持导体两端

的电势差（如电源）。③电流的方向：规定正电荷的移动方向为电流方向。在外（内）电路电

流从电源的正（负）极流向负（正）极。

6.电功（W）、电热（Q）、电功率（P）

电功是描述电路中电能转化为其它形式的能的量度。可表示为归Ult。在纯电阻电路

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中，W=UIt=IRt=Ut/R0电热指电流通过导体产生的热量，在纯电阻电路里，W=Q,即电能

全部转化为内能。在非纯电阻(如含电动机、电解槽等用电器)电路里，w>Q；电功率是描

述电流做功快慢的物理量，可表示为P=W/t=UI。在纯电阻电路中，P=UI=I2R=U2/R«

7.电源、电动势(E)、路端电压(U)

电源是把其他形式的能转化为电能的装置。对于给定的电源，电动势、内电阻和允许通

过的最大电流一定。电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量。要

注意理解：①E是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。②电动势在数值上等于路

中通过1库仑电量时电源所提供的电能。③注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述

其他形式的能转化成电能的物理量，是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为

其他形式的能的物理量，是反映电场力做功的特性。路端电压是外电路两端的电压。可表

示为：U=e-U^(lU=Ir)。要明确：①U随I的变化规律。当I增大时，U减小；当1=0

时，U=E«②U随R的变化规律：当R增大(减小)时，U随着增大(减小)当R-8(断路)

时，U=E(据此原理可用电压表直接测E)。当Rf0(短路)时，U-0,此时有I=E/r,电流

最大。

8.磁场、磁场力

磁场是存在于磁体和电流周围的一种物质。磁场的基本特性是它对放入其中的电流(或

磁极)有力的作用，这种力，叫做磁场力。电流所受的磁场力通常称为安培力。当I与B垂

直时其大小F=BH,方向由左手定则判定

9.磁感强度(B)、磁感线

磁感强度是反映磁场的力的性质的物理量。其定义式为B=F/I1。要注意理解：①B是

磁场的一种特性，与磁场力F、电流强度I、导线长度1无关。B不是电流I所产生的磁

场。②B是矢量。它的方向即围场的方向，规定B的方向是磁针N极在该点受力的方向。

③在SI制中，B的单位为(T)特斯拉。

磁感线是形象描述磁场分布的曲线。其密(疏)程度表示磁场的强弱。磁感线上某点的

切线方向表示该点的磁场方向.匀强磁场中的磁感线是方向相同的距离相等的互相平行的

直线；直线电流磁场的磁感线是以导线上各点为圆心的在限导线垂直的平面上的同心圆，

通电螺线管磁场的磁感线与条形磁铁相似。要注意：a.磁感线是使磁场形象化而假想的

线。b.磁感线是闭合曲线，在磁体外(内)部，从N(S)极到S(N)极。③磁场中任何两条磁

感线都不相交。

10.磁通量(中)

用来描述穿过某一平面的磁感线的多少。计算时用①=BScos0,注意：①适用于匀强磁

场。②9为所研究的平面的法线与B的夹角。③磁通量有正负。④在SI制中的单位为韦伯

(Wb),⑤由B=@/S,通常也称磁感应强度为磁通量密度。

11.电磁感应现象、感应电动势(E)、感应电流(I)

电磁感应现象是指利用闭合回路产生感应电流的现象。所产生的电动势叫感应电动势。

所产生的电流叫感应电流。要注意理解；①产生感应电动势的那部分导体相当于电源。②

产生感应电动势与电路是否闭合无关，而产生感应电流必需闭合电路。③产生感应电流的

两种叙述是等效的，即闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动与穿过闭合电路中的磁通

量发生变化等效。

二、基本规律

1.电荷守恒定律

电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体上，或者从物体

的一部分转移到另一部分，而总的电量保持不变。它揭示了在电荷的分离和转移的过程冲

总量保持不变的规律。

2.库仑定律

真空中两个点电荷间的相互作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离平方

成反比，作用力的方向在它们的连线上。用公式表示为：F=S，静电力恒量q9.0X

尸

109N-m2/C2„它反映了电荷间相互作用力的规律。是法国物理学家库仑用库仑扭秤实验研

究了静止的点电荷间的相互作用力得出的。要注意：①适用于真空中的点电荷。②应用公

式时，可把q和F的绝对值代入计算，库仑力的方向根据电荷的正负来判断。

3.欧姆定律

部分电路欧姆定律为：I=U/R,要注意：①公式中的I、U、R三个量必须是属于同一段

电路的。②适用范围；适用于金属导体和电解质的溶液，不适用于气体。或理解为仅适用

于不含电源的某一部分电路。闭合电路欧姆定律可表示为：I=E/（R+r）,要注意：①适用于

包括电源的整个闭合电路。②会从能量的转化观点理解EI=IU+Ir的物理意义，明确电源的

总功率（EI）、输出功率（IU）和内电路消耗的功率（IU内）及其关系。

4.焦耳定律

焦耳定律是定量反映电流热效应的规律。在SI制中表示为Q=『Rt。要注意；①对任何

电路，只要有电阻R存在，由电流热效应产生的热量都可用该公式计算。②在纯电阻电路

中，还可表示为Q=UIt或U?t/R。③在SI制中Q用焦作单位。

5.电路串并联和电源串并联的特点

串联电路：⑴两个基本特点：电流处处相等；各部分电压之和等于总电压；⑵电阻关

系：串联电路的总电阻等于各个电阻之和（相当于导线长度加长）。即：/?曲=%+/?2+危+…；

⑶电压分配原理：串联电路上所得到的电压与电阻成正比。即幺=三=..=/；⑷功率分配

&4

原理：串联电路上各电器消耗的功率与其阻值成正比。即：A=A=...=/\

凡飞

并联电路：⑴两个基本特点：各个支路上的电压都相等；各个支路中的电流之和等于

总电流；⑵电阻关系：并联电路总电阻的倒数等于各个支路电阻倒数的和（相当于加大导线

的横截面积），即：—=—+—+-■-；⑶电流分配：各个支路中的电流与其阻值成反比，

R总R6

叩：乙a=八与=3=u；⑷功率分配：各个支路中消耗的功率与其阻值成反比，即

2

PlRi=P1R2=-=U。

6.左手定则、右手定则、右手螺旋定则

左手定则：伸开左手，使大拇指与其他四个手指垂直，并都与手掌在同一个平面内，让

磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是通电导线所受磁

场力的方向；

右手定则：伸开右手，使大拇指与其他四个手指垂直，并都与手掌在同一个平面内，

让磁感线垂直穿入手心，拇指指向导体运动方向，则其余四指的指向就是感应电流的方

向；

右手螺旋定则：当判定直线电流的磁场方向时，用右手握住导线，让伸直的大拇指表

示电流方向，弯曲的四指所指方向就是磁场方向；当判定环形电流和通电螺线管的磁场方

向时，大姆指表示磁感线的方向。弯曲四指表示电流方向。

7.电磁感应规律

（1）感应电动势的大小：E=Blvo注意：①该式通常用于导体切割磁感线之时。且导线与

磁感线互相垂直。1为导体切割磁感线的有效长度（即1为导体实际长度在垂直于B方向上

的投影）。V是导体相对于磁场的运动速度；（2）感应电流的方向可由楞次定律或右手定

则来判定。楞次定律：①反映了在电磁感应现象中能的转化与守恒规律。即发电机的基本

原理：机械能转化为电能。②掌握应用楞次定律的正确步骤；第一步，明确原磁场的方向

及穿过闭合电路中的磁通量增减情况；第二步。根据格次定律确定感生电流的磁场方向；

第三步，利用安培定则确定感应电流的方向。要深刻理解“阻碍”两字的含义，阻碍不同

于相反。

三、重要研究方法

1.用比值定义物理量。若比值为恒量，则反映了物质的某种性质。如：物质的密度P、导

体的电阻R、电场强度E、电势U等。

2.类比，如：将电场电场与重力场，磁场与电场相类比。

3.运用形象思维。如：用电场线和等势面描述电场的性质，帮助理解电场强度和电势等抽

象概念，用小磁针和磁感线描述磁场的性质.用右手螺旋定则、左手定则、右手定则描述

相关物理量间的关系，提供判定某物理量的方向等。以达到由形象思维上升到抽象思维的

境界。

4.运用等效思想如；借助等效电阻、等效电路简化电路，便于解题。

5.极端分析法如：研究闭合电路两端点的电压即路端电压、用电键的闭合和断开、变阻

器滑片移至两极端、使电路断路和短路等都是运用了极端分析的思想方法。

6.寻求守恒规律如：电荷守恒定律；在纯电阻电路中，电功等于电热；法拉第电磁感应

定律和楞次定律反映了在电磁感应现象中的能量转化与守恒规律。

7.运用图象法研究如：在I-U坐标息中画出金属导体的伏安特性曲线来研究导体的电

阻。在U-I坐标系中画出图线来研究路端电压随电流的变化规律，并借助它测算E和r0

四、典型例题

例1、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：电场线与等势面处处垂直，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，故A正确。电势零点可以任意选择，故电场强度为零的地方，电势不一定

为零，故B错误。场强的大小与电场线的疏密有关，与电势的高低没有关系，例如负点电

荷的电场中，逆着电场线方向电场强度的大小逐渐减小，而电势却逐渐增大，故C错。任

一点的电场强度方向总是和该点的电场线方向一致，而电场线的方向是电势降落最快的方

向，可知选项D正确。

例2、在一静止点电荷的电场中，任一点的电势3与该点到点电荷的距离r的关系如

图所示。电场中四个点。、b、c和d的电场强度大小分别

Ea,Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离心与点a的电势0。

已在图中用坐标（r0,<pa）标出，其余类推。现将一带正电

的试探电荷由。点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点

间移动的过程中，电场力所做的功分别为W°b、W加和

Wcd,下列选项正确的是（）

A.Ea：Fb=4:l

B.Ec：Ed=2:l

C.Wob:Wbc=3:l

D.Wbc：Wcd=l:3

解析：由图可知，a>b.c、d到点电荷的距离分别为lm、2m>3m、6m,根据点电

荷的场强公式£=左?可知，且=宜=±,==故A正确，B错误；电场力做

户Eba1Edr：1

功W=qU,a与b、b与c、c与d之间的电势差分别为2V、IV、IV,所以

竺也=2,竺组=1,故C正确，D错误。

心1以1

例3、如图，三个电阻色、R2、色的阻值均为R,电源的内阻c为滑动变阻器

的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是（）

A./?2消耗的功率变小

B.R3消耗的功率变大

C.电源输出的功率变大

D.电源内阻消耗的功率变大

解析：等效电路如图示。滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，并联电阻减小，总电

阻减小，总电流增大，路端电压减小，色上的电压增大，并联电压减小。自支路的电阻增

大，电流减小，R3消耗的功率变小，选项B错误；因为总电流增

大，所以R2支路的电流增大，取消耗的功率变大，选项A错误；

因为总电流增大，则电源内阻消耗的功率变大，D正确；当外电阻

等于电源的内电阻时，电源的输出功率最大，外电阻偏离电源的内

电阻越大，电源的输出功率越小。原来外电阻大于1.5R,滑动变阻

器的滑片由c点向a端滑动，并联电阻减小，总电阻减小，但仍大于内电阻，所以电源输

出的功率变大，选项C正确。故选CD。

例4、如图所示，两平行直导线”和^竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，

a、b两点位于两导线所在的平面内。则庠哮

A.b点的磁感应强度为零,,

B.ef导线在。点产生的磁场方向垂直纸面向里；,

C.cd导线受到的安培力方向向右V

D.同时改变了导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变

解析：由右手螺旋定则可知，cd导线和e/导线在b处产生的磁场方向都垂直纸面向

外，所以由矢量合成知b处的磁感应强度垂直纸面向外，故A错误；由右手螺旋定则知e/

导线在左侧产生的磁感应强度垂直纸面向外，故B错误；由左手定则知：cd导线受到的安

培力方向向左，故C错误；由题意可知，cd导线所处的位置磁汤方向发生改变，但同时自

身电流方向也发生改变，由左手定则知cd导线所受安培力方向不变，故D正确。

例5、如图所示，光滑金属导轨固定在与

水平面成0=37。的斜面上(斜面未画出)，

导轨各相邻段互相垂直，导轨顶端接有阻值

R=3C的电阻。已知宽轨间距心=1m,宽轨

长5i=1m,窄轨间距L2=0.5m,窄轨长$2=

2m。pq连线以下区域有垂直于斜面向下的匀

强磁场，磁感强度大小B=2.0T,bp-cq-

0.27m。现有一根长度等于Li，电阻为r=

2。、质量机=0.2kg的金属棒从宽轨顶端由

静止释放，金属棒到达宽轨底部和窄轨底部

之前都已经做匀速直线运动。导轨电阻不计，重力加速度g=lOm/s?,sin37°=0.6,cos37°=

0.8求：

(1)金属棒刚进入磁场时通过电阻R的电流/i的大小和方向；

(2)金属棒刚离开宽轨时速度也的大小：

(3)在金属棒的整个运动过程中，回路中产生的焦耳热Q。

解析：(1)由右手定则(或楞次定律)可判断感应电流方向c—

设金属棒刚进入磁场时的速度为0,金属棒从顶端开始运动到进入磁场的过程只有重力做

功，机械能守恒，即工研2-0=机gSbpsin®代入数值得

2,

-x0.2xv.2-0=0.2xl0x0.27xsin37°

21

解得：