2019届二轮复习第1讲　电场和磁场的基本性质课件（44张）（全国通用） 44页

第 1 讲　电场和磁场的基本性质 网络构建 1 . 电 场 2 . 磁 场 1 . 三个物理量的判断方法 [ 规律方法 ] 2. 用准 “ 两个定则 ” ( 1) 对电流的磁场用安培定则。 ( 2) 对安培力和洛伦兹力用左手定则 。 【典例 1 】 (2018· 全国卷 Ⅰ ， 16) 如图 1 ，三个固定的带电小球 a 、 b 和 c ，相互间的距离分别为 ab ＝ 5 cm ， bc ＝ 3 cm ， ca ＝ 4 cm 。小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a 、 b 的连线。设小球 a 、 b 所带电荷量的比值的绝对值为 k ，则 ( 　　 ) 图 1 电场的基本性质 库仑定律的应用及库仑力的合成 答案　 D 【典例 2 】 (2018· 天津理综， 3) 如图 2 所示，实线表示某电场的电场线 ( 方向未标出 ) ，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设 M 点和 N 点的电势分别为 φ M 、 φ N ，粒子在 M 和 N 时加速度大小分别为 a M 、 a N ，速度大小分别为 v M 、 v N ，电势能分别为 E p M 、 E p N 。下列判断正确的是 ( 　　 ) 图 2 A. v M < v N ， a M < a N B. v M < v N ， φ M < φ N C. φ M < φ N ， E p M < E p N D. a M < a N ， E p M < E p N 根据电场中的 “ 点、线、面、迹 ” 判断相关物理量的变化 答案　 D 【典例 3 】 ( 多选 ) (2017· 全国卷 Ⅲ ， 21) 一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a 、 b 、 c 三点的位置如图 3 所示，三点的电势分别为 10 V 、 17 V 、 26 V 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A . 电场强度的大小为 2.5 V/cm B . 坐标原点处的电势为 1 V C . 电子在 a 点的电势能比在 b 点的低 7 eV D . 电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 9 eV 图 3 a 点电势比 b 点电势低 7 V ，电子带负电，所以电子在 a 点的电势能比在 b 点的高 7 eV ，故选项 C 错误； b 点电势比 c 点电势低 9 V ，电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 9 eV ，故选项 D 正确 。 答案　 ABD 【典例 4 】 ( 多选 ) (2017· 全国卷 Ⅰ ， 20) 在一静止点电荷的电场中，任一点的电势 φ 与该点到点电荷的距离 r 的关系如图 4 所示。电场中四个点 a 、 b 、 c 和 d 的电场强度大小分别为 E a 、 E b 、 E c 和 E d 。点 a 到点电荷的距离 r a 与点 a 的电势 φ a 已在图中用坐标 ( r a ， φ a ) 标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由 a 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 ab 、 W bc 和 W cd 。下列选项正确的是 ( 　　 ) 电场中的图象问题 图 4 A. E a ∶ E b ＝ 4 ∶ 1 B. E c ∶ E d ＝ 2 ∶ 1 C. W ab ∶ W bc ＝ 3 ∶ 1 D. W bc ∶ W cd ＝ 1 ∶ 3 答案　 AC 【典例 5 】 (2018· 北京理综， 19) 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图 5 所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A . 实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容器带电 B . 实验中，只将电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 C . 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D. 实 验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增 大 与平行板电容器有关的电场问题 图 5 答案　 A 1.α 粒子快速通过氢分子中心，其轨迹垂直于两核的连线，两核的距离为 d ，如图 6 所示。假定 α 粒子穿过氢分子中心时两氢核几乎不移动，同时忽略分子中电子的电场，则当 α 粒子在靠近氢分子过程中下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 6 A . 加速度一定变大 B . 加速度一定减小 C . 电势能越来越大 D . 电势能越来越 小 解析　 由题意可知，两个氢分子可视为等量的同种正电荷，其连线中点电场强度为零，无穷远处的电场强度也为零，因此在中点和无穷远之间有一点场强最大，但由于此位置不确定，因为α粒子靠近氢分子过程中电场力的变化不确定，所以加速度的变化不确定， A 、 B 错误； α 粒子在靠近中心连线时，由于电场力对 α 粒子做负功，因此其电势能逐渐增大， C 正确。 答案　 C 2. 一个电子只在电场力作用下从 a 点运动到 b 点的轨迹如图 7 中虚线所示，图中平行实线可能是电场线也可能是等势线，则以下说法正确的是 ( 　　 ) 图 7 A . 无论图中的实线是电场线还是等势线， a 点的电场强度都比 b 点的电场强度小 B . 无论图中的实线是电场线还是等势线， a 点的电势都比 b 点的电势高 C . 无论图中的实线是电场线还是等势线，电子在 a 点的电势能都比在 b 点的电势能小 D . 如果图中的实线是等势线，电子在 a 点的速率一定大于在 b 点的速 率 解析　 根据电场线和等势线的特点及两者的关系可知，无论图中的实线是电场线还是等势线， a 、 b 两点的电场强度都相等；若图中实线是电场线，则根据做曲线运动的物体一定受到指向轨迹凹侧的合外力，可知电子受到的电场力方向水平向右，电场线方向水平向左， a 点的电势比 b 点的电势低，电子从 a 点运动到 b 点的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，电子在 a 点的电势能比在 b 点的电势能大，电子在 a 点的速率一定小于在 b 点的速率；若图中实线是等势线，则根据电场线和等势线垂直的关系和物体做曲线运动的条件，可知电子受到的电场力方向竖直向下，电场线方向竖直向上， a 点的电势比 b 点的电势高，电子从 a 点运动到 b 点的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，电子在 a 点的电势能比在 b 点的电势能小，电子在 a 点的速率一定大于在 b 点的速率。综上所述，选项 D 正确。 答案　 D 3. ( 多选 ) 一带正电的粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，其电势能 E p 随位移 x 变化的关系如图 8 所示，其中 0 ～ x 2 段是对称的曲线， x 2 ～ x 3 段是直线段，则正确的是 ( 　　 ) 图 8 A. x 1 、 x 2 、 x 3 处电势 φ 1 、 φ 2 、 φ 3 的关系为 φ 3 ＞ φ 2 ＞ φ 1 ＞ 0 B . 在 x 的正半轴，电场方向都沿 x 轴正方向 C . 粒子在 0 ～ x 1 段受到的电场力方向沿 x 轴正方向，做加速运动 D. x 2 ～ x 3 段的电场是匀强电 场 解析　 由 E p ＝ qφ ， q ＞ 0 且不变知 φ 与 E p 同号且成正比，可得到 φ － x 图象如图所示，由于粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，说明电场线沿 x 轴。根据电场方向由电势高处指向电势低处，在 0 ～ x 1 段电场方向为＋ x 方向，粒子在该段受到的电场力方向沿＋ x 方向，做加速运动， x 1 ～ x 3 段电场方向沿－ x 方向，粒子做减速运动，选项 A 、 C 正确， B 错误；又 x 2 ～ x 3 段电势随距离 x 的变化是线性的，说明该处电场是恒定的，为匀强电场，选项 D 正确 。 答案　 ACD 磁场的基本性质 磁场的叠加及安培力的计算问题 图 9 答案　 AC 【典例 2 】 ( 多选 ) (2017· 全国卷 Ⅰ ， 19) 如图 10 ，三根相互平行的固定长直导线 L 1 、 L 2 和 L 3 两两等距，均通有电流 I ， L 1 中电流方向与 L 2 中的相同，与 L 3 中的相反。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 10 答案　 BC 【典例 3 】 ( 多选 ) (2017· 全国卷 Ⅱ ， 21) 某同学自制的简易电动机示意图如图 11 所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将 ( 　　 ) 图 11 安培力作用下导体的平衡及运动 A. 左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B. 左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C. 左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D. 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 解析　 若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到水平方向的安培力而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项 A 正确；若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项 B 错误；左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，选项 C 错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项 D 正确。 答案　 AD 分析磁场对电流的作用要做到 “ 一明、一转、一分析 ” 1. ( 多选 ) 3 条在同一平面 ( 纸面 ) 内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为 I ，电流方向如图 12 所示。 a 、 b 和 c 三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将 a 、 b 和 c 处的磁感应强度大小分别记为 B 1 、 B 2 和 B 3 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. B 1 ＝ B 2 ＜ B 3 B. B 1 ＝ B 2 ＝ B 3 C. a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外， c 处磁场方向垂直于纸面向里 D. a 处磁场方向垂直于纸面向外， b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向 里 图 12 解析　 本题要明确三条导线中的电流在 a 、 b 、 c 三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成。对于 a 点，由安培定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此处产生的磁场方向向外；对于 b 点，斜向右上方的导线与水平导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此处产生的磁场方向向外；对于 c 点，水平导线在此处产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此处产生的磁场方向也向里，则 c 处合磁场方向向里，且有 B 3 ＞ B 1 ＝ B 2 。综上可知选项 A 、 C 正确。 答案　 AC 2. 如图 13 所示，三根长为 L 的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向均垂直纸面向里。电流大小均为 I ，其中 A 、 B 电流在 C 处产生的磁感应强度的大小均为 B 0 ，导线 C 位于水平面，处于静止状态，则导线 C 受到的静摩擦力为 ( 　　 ) 图 13 解析　 根据安培定则， A 电流在 C 处产生的磁场方向垂直于 AC ， B 电流在 C 处产生的磁场方向垂直于 BC ，如图所示。 答案　 B 新考纲的修订除了完善考核目标、调整考试内容外，还增加了对中华民族优秀传统文化的考核。高考试题也要体现育人功能，关注 “ 一点四面 ” ，一点就是要在高考中体现立德树人，四面是指在高考当中体现核心价值、传统文化、依法治国、创新精神四个方向。高考已考过该部分内容，预计 2019 年高考物理可能还要考查该部分知识，应引起重视。 高考物理中的传统文化 【例 1 】 ( 多选 ) (2015· 新课标全国 Ⅱ ) 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，故选项 A 错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故选项 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，故选项 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，故选项 D 错误。 答案　 BC 【命题分析】　 本题以我国古代四大发明中指南针为背景考查考生对磁场的性质、地磁场和通电直导线的磁场的掌握情况。试题通过传统文化元素的引入，实现形象思维与逻辑思维的结合，使抽象的物理概念形象化，有利于促进考生对物理概念的理解。同时还可让考生了解我国是一个文明古国，增强考生的民族自尊心和自豪感，从而激发考生为实现 “ 中国梦 ” 而发奋读书。 【例 2 】 (2015· 江苏单科 ) 静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬 · 考异邮》中有 “ 玳瑁吸衣若 ” 之说，但下列不属于静电现象的是 ( 　　 ) A . 梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B . 带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引 C . 小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D . 从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感 觉 解析　 用塑料梳子梳头发时相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项 A 属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属小球在靠近带电小球一端时会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，选项 B 属于静电现象；小线圈接近通电线圈过程中，由于电磁感应现象，小线圈中产生感应电流，选项 C 不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦生电，当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项 D 属于静电现象。 答案　 C