新教材适用2024版高考物理二轮总复习第1部分核心主干复习专题专题3电场与磁场第9讲电场和磁场的基本性质课件

第一部分核心主干复习专题专题三电场与磁场知识网络构建核心知识·固双基命题热点·巧突破知识网络构建第9讲电场和磁场的基本性质核心知识•固双基必备知识”解读1.对电场强度的三个公式的理解3.等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面。(2)电场线越密的地方，等差等势面也越密。(3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功。4.电场中电势高低、电势能大小的判断判断电势的高低根据电场线的方向判断根据UAB＝φA－φB判断根据电场力做功(或电势能)判断

判断电势能的大小根据Ep＝qφ判断根据电场力做功(W＝－ΔEp)判断

5.磁场“关键能力”构建1.静电力做功的求解方法(1)由功的定义式W＝Flcosα求解。(2)利用结论“电场力做的功等于电荷电势能增量的负值”求解，即W＝－ΔEp。(3)利用WAB＝qUAB求解。2.电场中功能关系的理解及应用方法(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。(4)所有力对物体所做的功等于物体动能的变化。命题热点•巧突破〔真题研究1〕(2022·山东，3,3分)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为Δl的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为()题型1电场的性质考法一电场强度的叠加与计算C〔规律方法〕特殊电场强度的四种求法对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加问题大为简化等效法在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境，如将一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，可等效为两个异种点电荷形成的电场补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为完整的球面，从而化难为易微元法将带电体分成许多可看成点电荷的微小带电体，先根据库仑定律求出每个微小带电体产生电场的电场强度，再结合对称性和场强叠加原理求出合电场强度考法二电势、电势能及电场力做功问题〔真题研究2〕(多选)(2023·辽宁统考高考真题)图(a)为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图，图(b)为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图，相邻两等势面间电势差相等，则(

)A．P点电势比M点的低B．P点电场强度大小比M点的大C．M点电场强度方向沿z轴正方向D．沿x轴运动的带电粒子，电势能不变CD【解析】因P点所在的等势面电势高于M点所在的等势面，可知P点电势比M点的高，选项A错误；因M点所在的等差等势面密集，则M点场强较P点大，即P点电场强度大小比M点的小，选项B错误；场强方向垂直等势面，且沿电场线方向电势逐渐降低，可知M点电场强度方向沿z轴正方向，选项C正确；因x轴上各点电势相等，则沿x轴运动的带电粒子，电势能不变，选项D正确。故选CD。考法二电容器、电容问题〔真题研究3〕(2023·河北石家庄质检)在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流i随时间t变化的图线如图乙所示，规定通过P点的电流方向向右为正方向。下列说法正确的是()CA．0至0.5ms内，电容器C正在充电B．0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电C．1ms至1.5ms内，Q点的电势比P点的电势高D．若电容器C的电容加倍，则电流的周期将变为4ms〔对点训练〕1.(2023·湖南永州模拟)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容器M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是()CA．静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电B．电路中的电流表示数越大，说明手机的加速度越大C．由静止突然向后加速时，电流由a向b流过电流表D．由静止突然向前加速时，电流由a向b流过电流表由Q＝CU知电容器电荷量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，D错误；由CD项分析可知，手机“前后”方向运动的加速度越大，电容变化越大，相同时间内电容充电或放电的电荷量越大，电路中的电流表示数越大。因此电路中的电流表示数越大，说明手机“前后”方向运动的加速度越大，B错误。2.(2023·湖北统考高考真题)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(

)A．若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远B．若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φND．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>ENC【解析】沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误；电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误；若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则是逆着电场线运动，电势增加，故有φM<φN，故C正确；若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则是逆着电场线运动；根据正点电荷产生的电场特点知EM<EN，故D错误。3.(2023·江苏淮安三模)如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷。图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，下列表述正确的是()B(1)v-t图像：根据v-t图像中速度的变化、斜率的绝对值的变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化情况。(2)φ-x图像：①电场强度的大小等于φ-x图线的斜率绝对值；②在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系大致确定电场强度的方向；③在φ-x图像中分析电荷移动时做功的正负，可用WAB＝qUAB分析WAB的正负，然后做出判断。题型2电场中的图像问题电场中的三类图像问题(3)E-x图像：①根据给出的E-x图像，确定E的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布；②图线与横轴所围面积在数值上表示电势差。〔对点训练〕1.(多选)(2023·湖南平江质检)沿电场中某条电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标轴上的点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则下列说法正确的是(

)A．从O点到C点，电势先升高后降低B．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C．粒子运动到C点时动能大于3EkD．粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量CD【解析】由O点到C点，沿电场方向，电势一直降低，A错误；电场强度大小一直在变化，电场力也就在不断变化，带正电的粒子的加速度在不断变化，是变加速运动，B错误；根据E随x的变化规律可知，由A到C电场强度平均值大于OA段电场强度平均值，A到C电场力做功大于2Ek，则粒子运动到C点时动能大于3Ek，C正确；粒子在AB段平均电场力大于BC段平均电场力，则AB段电场力做的功大于BC段电场力做的功，所以在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量，D正确。故选CD。2.(多选)(2023·福建南平质检)如图，光滑绝缘水平地面上有一水平绝缘轻弹簧左端固定，右端与一质量为m、电荷量为＋q的滑块P(可视作质点)拴接，沿水平方向建立x轴，沿x轴加一水平方向电场(图中未画出)，x轴上的电势φ随位置x的变化关系如图所示。滑块从弹簧原长处静止释放(未超出弹性限度)，沿x轴正方向运动直至速度为零的过程中()ADA．电场的电势越来越低，电场强度越来越小B．滑块的加速度先增大后减小C．当滑块的速度最大时，弹簧弹性势能与滑块动能之和最大D．滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量【解析】由x轴上的电势φ随位置x的变化关系图像，可知电场的电势越来越低，由图像的斜率表示电场强度，可知电场强度越来越小，A正确；由题意可知，沿x轴正方向电势降低，即电场方向沿x轴正方向。滑块P沿x轴正方向运动时，受到向右的电场力和向左的弹力，开始两力的合力方向沿x轴正方向，且合力由大变小，当合力是零时，加速度是零，滑块P速度最大，随沿x轴正方向运动位移的增大，电场强度逐渐减小，弹力逐渐增大，其合力方向向左，且逐渐增大，当滑块P速度是零时，弹力最大，因此滑块P的加速度先减小后增大，B错误；由题意可知滑块P运动中，电势能的减少量等于滑块动能的增加量与弹簧的弹性势能的增加量之和，因此滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，则有弹簧弹性势能与滑块动能之和最大，C错误；由以上分析可知，滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，且全部转化为弹簧的弹性势能，即为滑块P克服弹力所做的功，D正确。故选AD。ACA．Q1为正电荷，Q2为负电荷B．点电荷Q1与Q2电荷量之比为2

1C．C点对应x轴位置的坐标是xC＝30cmD．两点电荷Q1、Q2在x轴上电场强度相同的点的位置为x＝20cm〔对点训练〕1.(2023·湖南联考模拟)利用智能手机中的磁传感器可以粗测特高压直流输电线中的电流I。如图所示，大致东西方向水平长直输电导线距地面高度20m，手机平置于水平长直输电导线正下方，手机显示屏所在平面为xOy面，x轴与导线重合，测量磁感应强度，然后沿y轴方向保持手机平移前进1000m，再测量磁感应强度，数据记录如下表。题型3磁场的性质及磁场对通电导线的作用考法二磁感应强度的叠加测量点位置Bx/μTBy/μTBz/μT正下方时3345－30沿地面前进1000m3340－30DA．地磁场方向为沿y轴方向B．地磁场的磁感应强度为40μTC．长导线中电流方向为东向西D．输电线中电流的大小约为500A2.(2023·湖北武汉三模)丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应，他在电与磁学研究上开创性的工作创立了物理研究的新纪元。某物理探究小组在实验室重复了奥斯特的实验，具体做法是：在静止的小磁针正上方，平行于小磁针水平放置一根直导线，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线的电流为I0时，小磁针静止时与导线夹角为α1。已知直导线在某点产生磁场的强弱与通过该直导线的电流成正比，若在实验中发现小磁针静止时与导线夹角为α2，则通过该直导线的电流为()B考法二安培力的计算3.(2022·湖南选择考)如图甲，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图乙所示。导线通以电流I，静止后，轻绳偏离竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是()DA．当导线静止在图甲右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB．电流I增大，静止后，导线对轻绳的拉力不变C．tanθ与电流I成正比D．sinθ与电流I成正比4.(2023·湖南永州模拟)如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心，A点、B点分别为Oa、Od的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F，则()CA．A点和B点的磁感应强度相同B．其中b导线所受安培力大小为FC．a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向下D．a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向上〔真题研究4〕(多选)(2022·辽宁选择考)粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒